乙醇饱和蒸汽压的测定

乙醇饱和蒸汽压的测定 化学实验 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 纸 液体饱和蒸气压的测定 1. 实验目的(要求) (1) 掌握等压管测定液体饱和蒸气压的原理和方法。 (2) 了解蒸气压的概念和影响因素。 (3) 学会应用克,克方程，求得乙醇的摩尔气化热。 (4) 学会温度计露出校正方法。 2. 实验原理(概要) 在一定温度下，纯液体与其蒸气达到相平衡状态时的压力，称为该液体在此温度下的饱和蒸气压。液体的饱和蒸气压与液体的本性及温度等因素有关，纯液体饱和蒸气压随温度上升而增加。根据热力学理论可以导出饱和蒸气压与温度的关系式，此式称克拉贝龙,克劳修斯方程，简称克,克方程。其微分式如下: ,Hdlnpvapm, (S20-1) 2dTRT 式中p为纯液体饱和蒸气压，T为绝对温度，?H为液体的摩尔气化热，Rvapm 为通用气体常数。 ,1,1当上述各物理量用SI制单位时，R , 8.314 J?mol?K。 在一定外压下，纯液体与其蒸气达到气液平衡时的温度称为沸点。因此，克-克方程也表示纯液体的外压p与沸点T的关系。在101325 Pa的外压下，纯液体的沸点称为正常沸点。 纯液体的气化热随温度上升而降低。通常温度下，气化热随温度变化较小，在临界温度附近，气化热急剧下降。在临界温度时，纯物质气化热为零。 当远离临界温度，而且温度变化较小时，气化热?H可视为常数。对式(S20vapm ,1)不定积分，得: ,H1vapmlnp,,,，C (S20-2) RT 式中，C为不定积分常数。由此式可知，ln p与1/T成直线关系。以1n p与1/T的实验值作图，应得直线，若直线斜率为m，则: ?H, - mR (S20-3) vapm 1 化学实验报告纸 此?H为实验温度范围内的平均摩尔气化热。 vapm 根据热力学推导，液体气化热与温度的关系式为: ,,Hvapm (S20-4) (),C(g),C(l)p,mp,m,T 式中，C(g)及C(l) 分别为纯物质饱和蒸气及饱和液体的恒压摩尔热p,mp,m 容。如果此热容差与温度成直线关系，C(g),C(l), ?a ， ?bT ，则p,mp,m代入式(S20-4)，可积分得气化热与温度的关系式如下: ,b2,H,,H，,aT，T (S20,5) vapm02式中?H，?a及?b均为常数。将式(S20,5)代入式(S20,1)进行不定积分，0 得: H1ab,,,0 (S20,6) lnpAlnTT,,,，，RTR2R 式中A为不定积分常数，合并常数得: ,1 1n p , A ， BT ， C1nT ， DT (S20,7) 根据实验测得不同温度T时的饱和蒸气压p，按最小二乘法可求出式(S20,7) 中各常数A、B、C、D。根据式(S20,6)中各常数与式(S20,7)中各常数的对 应关系可求得气化热与温度关系式为: 2 ?H , , BR ， CRT ， DRT (S20,8) vapm 热容差与温度的关系式为: C(g) , C(l) , CR ， 2DRT (S20,9) p,mp,m 本实验采用等压管法测定乙醇的蒸气压。等压管如图S20,1所示。在管a处装有乙醇，其上方为乙醇蒸气和空气。如在管b中气相为纯乙醇蒸气，具有实验温度下的饱和蒸气压，液体乙醇与管a相通。当改变图S20,1中P，使管a、b中的液面相平时，乙醇的饱和蒸外 ** 气压p 和等压管外的压力P相等，p, P。如用外外 水银压差计测量P，则 外 P, P- P 外大气 h 式中P为压差计上左右水银柱的高度差所代表的压力差， P为外界的大气压力。大气h 所以: 2 化学实验报告纸 *p,P,P (S20-10) 大气h 3. 实验操作过程概述 1. 将洗净烘干的等压管a、b处各装入适量的无水乙醇。将管b放入管a中，注意勿使空气进入管b。 2. 装好等压管，打开通入冷凝器3的冷却水。检查好管线后启动真空泵，转动考克10，使真空泵接通装置。当U型压差计上汞高差达600 mm左右时，转动考克10，使真空泵接通大气并隔绝装置，停止真空泵。检查系统真空度是否稳定。若一分钟内水银面变化小于1 mm，可认为系统不漏气，可进行实验。如果真空度下降较快，说明系统漏气。要检查系统的漏气位置，进行处理后，重新试漏。 3. 启动真空泵，接通装置，使等压管a内不断有气泡冒出(此时压差计上水银柱差为700 mm左右)。转动考克10，切断系统，把真空泵通大气，然后停泵。管b内乙醇仍不断气化，乙醇蒸气带着b管中的空气冒出。排气3—5分钟，管b处的空气基本排净。上述赶空气过程需在水浴温度为25?左右时进行。温度太低，可先升温至此温度。 4. 启动恒温槽搅拌器、电子继电器及电加热器，调节恒温槽温度至30.0?。此步可与上步试漏同时进行。把手指堵在进气口上，打开考克9，慢慢放入空气，使管b液面逐渐下降，当等压管b和a内液面相平时，记下精密温度计读数T和辅助温度计读数T及压差计读数，同时记下精密温度计水银柱露出水面部分温度示值ns (不作温度计露出校正时，可不记T及n)。 s 5. 升高恒温槽温度，每隔5?重复步骤4，测定蒸气压。测完70.0?蒸气压后，再测乙醇在常压下的沸点(即饱和蒸气压等于实验时大气压力的温度)。在实验过程中，随水浴温度升高，要移动辅助温度计，使其水银球位于精密温度计露出水面的水银柱中部。实验过程中要保持等压管全部浸没于水浴中。实验开始和结束时各读取大气压一次(大气压力计使用方法见第三章大气压力计部分)，取平均值。 实验完毕，切断电源，关闭冷却水。 实验过程记录 1. 实验仪器及试剂(包括试剂等级，仪器、装置型号及编号) 仪器:饱和蒸汽压测定装置 药品:无水乙醇(AR)。 3 化学实验报告纸 2. 实验过程记录及处理结果 室温 21? 大气压 101.63kPa 温度计浸入部分温度读数 0~50: -4.2 50~100: 46 实验结果记录: 实验结果 处理 作图 T/C Ts/C DP/kPa DT/C T+DT p*/kPa 1/(T/C) 1/((T+DT)/C)lnp*/kPa 21.10 20.00 -92.18 0.004453 21.10 9.45 0.003398 0.003398 2.246015 21.00 19.00 -94.31 0.008064 21.01 7.32 0.0034 0.0034 1.99061 25.00 19.50 -92.67 0.025696 25.03 8.96 0.003354 0.003354 2.19277 31.01 20.00 -89.23 0.062026 31.07 12.40 0.003288 0.003287 2.517696 34.30 20.00 -87.55 0.088088 34.39 14.08 0.003253 0.003252 2.644755 38.42 20.00 -84.41 0.12561 38.55 17.22 0.00321 0.003208 2.846071 45.40 20.00 -77.60 0.201574 45.60 24.03 0.003139 0.003137 3.179303 48.35 20.00 -73.88 0.238367 48.59 27.75 0.00311 0.003108 3.323236 54.40 27.00 -64.21 0.036826 54.44 37.42 0.003053 0.003053 3.622205 59.62 26.00 -55.06 0.073265 59.69 46.57 0.003005 0.003004 3.840957 62.50 25.00 -49.50 0.099 62.60 52.13 0.002979 0.002978 3.953741 66.75 24.50 -36.94 0.14027 66.89 64.69 0.002942 0.002941 4.169607 72.20 24.00 -20.12 0.202054 72.40 81.51 0.002896 0.002894 4.400726 73.70 24.00 -17.70 0.22027 73.92 83.93 0.002883 0.002881 4.429983 77.54 25.00 -2.73 0.265138 77.81 98.90 0.002852 0.002849 4.594109 77.95 24.50 0.00 0.273236 78.22 101.63 0.002848 0.002846 4.621339 4 化学实验报告纸 120.00乙醇饱和蒸汽压曲线 100.00 80.00 60.00 p*/kPa 40.00 20.00 0.00 0.0020.0040.0060.0080.00100.00 温度/? 5.05.1乙醇汽化焓测定 4.54.6 y = -4792.5x + 18.2534.04.12 = 0.9995R 3.53.63.03.1 ln(p*/kPa)(afterln(p*/kPa)(before2.52.6calibration)calibration) 2.02.1y = -4780.1x + 18.209未校正温度2温度计校正R = 0.9994 1.51.6 0.00280.00290.0030.00310.00320.00330.00340.0035 1/(T/K) 实验结果: 5 化学实验报告纸 DH/Jmol^-1 DE/DH 校正温度前 39844.85 -6.45% 校正温度后 39741.75 -6.69% 理论值 42590 思考题及建议 1. 如果要判断等压管b处空气是否排净，应如何检查? 在初次测量时，重复测量两次蒸汽压，两次相差较小可认为系统中无空气。 2. 在实验过程中为什么要防止管b中进入空气? 若有空气进入则测得结果将有什么样的变化? 在改造的系统中，已经解决了空气倒灌的问题。实验过程的任何操作不可能导致空气进入系统。 3. 对恒温槽的温度涨落有什么要求? 在实验操作中放空气、读数据时应如何适应此涨落? 液体在气化室吸热，会导致系统温度下降，放入空气后等待片刻可以保证系统达到平衡，在改造的系统中，实际上不必等待系统传热平衡，直接读取温度及平衡压力即可。 4. 由于气候条件不同，在不同大气压力下测出的液体蒸气压数据相同吗? 实验过程中大气压力的变化对实验结果有影响吗? 液体的饱和蒸汽压不会随着气候改变，若测量系统与环境压差，则环境压力改变会导致蒸汽压计算结果改变，若测定绝压(以真空定压力零点)，则气压变化对结果无影响。 5. 大气压力计铜标尺的零点在何处? 水银柱上方空间含有一定气体，将对大气压力测定产生怎样的误差? 系统已经改变，不再采用水银压力计。 6. 在本实验中大气压力计读数是否要作温度校正,水银压差计的压差读数是否也要进行温度校正, 本实验采用电子压力计，无需作温度校正。 7. 结合溶液、相平衡知识，试分析当乙醇不纯，若含有甲醇、凡士林或水时，对测得蒸气压数据会引入正的还是负的误差? 根据Henry定律，甲醇将对蒸汽压产生正偏差，凡士林或水对蒸汽压产生负偏 6 化学实验报告纸 差。 试做说明 1、 实验装置泄漏严重，实验时真空泵处于开启状态。 2、 温度计及压力计均未作定值校正，结果可靠性不高。 7 化学实验报告纸 8