实验四液体饱和蒸气压的测定
实验四 液体饱和蒸气压的测定
1 实验目的及要求:
1)了解用静态法(亦称等位法)测定环己烷在不同温度下蒸气压的原理，进一步理解纯液体饱和蒸气压与温度的关系。
2)握真空泵、恒温槽及气压计的使用。
3)学会用图解法求所测温度范围内的平均摩尔汽化热及正常沸点。
2 实验原理:
一定温度下，在一真空的密闭容器中，液体很快和它的蒸气建立动态平衡，即蒸气分子向液面凝结和液体分子从
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面逃逸的速度相等，此时液面上的蒸气压力就是液体在此温度时的饱和蒸气压，液体的蒸气压与温度有一定关系，温度升高，分子运动加剧，因而单位时间内从液面逸出的分子数增多，蒸气压增大。反之，温度降低时，则蒸气压减小。当蒸气压与外界压力相等时，液体便沸腾，外压不同时，液体的沸点也不同。我们把外压为101325Pa时沸腾温度定为液体的正常沸点。液体的饱和蒸气压与温度的关系可用克劳修斯-克拉贝龙(Clausius—Clapeyron)方程式来表示
式中户为液体在温度T时的饱和蒸气压(Pa)，T为热力学温度(K)，AH。为液体摩尔汽化热，R为气体常数。在温度变化较小的范围内，则可把AH。视为常数，当作平均摩尔汽化热，将上式积分得:
lnp = -ΔHm/RT +A (1.2)
式中A为积分常数，与压力户的单位有关。由(1(2)式可知，在一定温度范围内，测定不同温度下的饱和蒸气压，以lnp对1/T作图，可得一直线，而由直线的斜率可以求出实验温度范围的液体平均摩尔汽化热ΔHm。
图1.1 测定液体饱和蒸气压装置 图11.2等位计结构
1.等位计;2.搅拌器i 3.温度计;4.冷阱，
5.低真空测压仪 6.稳压瓶f 7.接真空泵
静态法测蒸气压的方法是调节外压以平衡液体的蒸气压，求出外压就能直接得到该温度下的饱和蒸气压。其实验装置如图11.1所示。
所有接口必须严密封闭。
3 仪器与药品:
恒温装置1套;真空泵及附件1套;气压计1台，等位计1支;数字式低真空测压仪1台。
环己烷(A.R.)
4 实验步骤:
1)装样
从等位计R处注入环己烷液体，使A球中装有2,3的液体。
2)检漏
将装妥液体的等位计，按图1.1接好，打开冷却水，关闭活塞H、G。打开真空泵抽气系统，打开活塞G，使低真空测压仪上显示压差为4000Pa,5300Pa (300mmHg, 400mmHg)。关闭活塞G，注意观察压力测量仪的数字的变化。如果系统漏气，则压力测量仪的显示数值逐渐变小。这时细致分段检查，寻找出漏气部位，设法消除。
3)测定不同温度下液体的饱和蒸气压。
调节恒温槽至所需的温度(30?)后，将等位计放入恒温槽恒温5分钟，然后从等位计的R口处加入环己烷液体，使U形B的双臂大部分有液体。
打开活塞G缓缓抽气，使A球中液体内溶解的空气和A、B空间内的空气呈气泡状通过B管中液体排出。抽气若干分钟后，关闭活塞G，调节H，使空气缓慢进入测量系统，直至B管中双臂液面等高，从压力测量仪上读出压力差。同法再抽气，再调节B管中双臂等液面，重读压力差，直至两次的压力差读数相差无几。则表示A球液面上的空间已全部被环己烷充满，记下压力测量仪上的读数。
然后将恒温槽温度调到第二个测定温度(35?)，随着温度的升高，A球中的环己烷挥发度不断加大，当把等位计U 形B中的液柱压到等位计的1处时，打开活塞H，将液柱压回到2处时，关闭该活塞。重复上述步骤，直到恒温槽温度到所设定的温度时，再恒定1-2分钟，然后调节活塞H，使U形B中双臂液面等高，从压力测量仪上读出压力差;稍后再次调节B管中双臂等液面，重读压力差，直至两次的压力差读数相差无几。同法可测其它温度(40?、45?、50?、55?)下的蒸气压。
在实验开始时，从气压计读取当天的大气压。
5 实验注意事项:
1)整个实验过程中，应保持等位计A球液面上空的空气排净。
2)抽气的速度要合适。必须防止等位计内液体沸腾过剧，致使B管内液体被抽尽。
3)蒸气压与温度有关，故测定过程中恒温槽的温度波动需控制在士0.1K。
4)实验过程中需防止B管液体倒灌入A球内，带入空气，使实验数据偏大。
6 数据记录:室温: ? 大气压p: kPa 0
温度 ， lnp/[pa] 蒸汽压p，paE，p， a t/? T/K (p=p-E) 0
30
35
40
45
50
55
7 数据处理:
1)计算蒸气压P时:P=P′- E。式中P′为室内大气压(由气压计读出后，加以校正之值)，E为压力测量仪上读数。
2) 绘制成lnp,1,T图(用Excel作图)，从直线lnp,1,T上求出实验温度范围的平均
摩尔汽化热，及正常沸点。
8 思考题:
1)本实验方法能否用于测定溶液的蒸气压，为什么?
2)温度愈高测出的蒸气压误差愈大，为什么?
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