实验十液体饱和蒸气压的测定

物 理 化 学 实 验 报 告

化041 柳敏 3040821025

同组人 宣雨 液体饱和蒸气压的测定

一、实验目的

1. 了解用等压管法测定乙醇的饱和蒸气压的原理。

2. 学会温度计与气压计的使用及其读数的校正方法，熟悉恒温槽的构造和真空泵的使用。

二、实验原理

在一定温度下，液体与其自身的蒸气达到气液平衡时蒸气的压力，称为该液体的饱和蒸气压，简称蒸气压。液体的饱和蒸气压是温度的函数，温度升高时，其蒸气压增大。当液体的蒸气压等于外压时，液体沸腾，此时的温度即为该液体的沸点。对于液—气平衡体系，若气体是理想气体，蒸气压P与热力学温度T的关系，可用克劳修斯一克拉贝龙方程表示：

dln(P/P0)vapHm (10－1)

dTRT2式中：vapHm——摩尔气化焓(J·mol)

-1

R —— 摩尔气体常数(8.314J·mol-1·K-1)

P —— 温度T时液体的蒸气压(Pa) P0 —— 标准压力(1.0132×105Pa)

若温度在较小的范围内变化，则vapHm可以近似地看作常数，积分(10－1)式可得：

ln(P/P0)vapHmRTB (10－2)

ln(P/P0)KB (10－3) TKvapHm

式中：B——积分常数。

若将lnP/P０对1/T作图应得一直线，其斜率为－K，通过斜率就可求得摩尔

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物理化学实验

气化焓，同时从图上可求出标准压力时液体的正常沸点。

三、仪器与试剂

等压管1支、冷凝管1支、稳压瓶1个、负压瓶1个、恒温水浴1套、真空泵1台、压力计1台。无水乙醇(分析纯)。

四、实验步骤

1. 实验装置的安装

按图10－1安装好整套装置，并把无水乙醇装入等压管中，使液面在等压管的2/3处。

2. 减压与检漏

将H活塞与活塞G相通，打开活塞I、F和G，用真空泵抽气到压力计度数为－500mmHg左右时，关闭活塞F和G。

等待片刻后，依次打开活塞G、F，观察压力计度数是否减小，判断系统相关部分是否漏气。

3. 升温

I 开动恒温水浴槽搅拌

F G 器，调节加热器设定初始温

度为40℃，当恒温槽水浴温H 2 度达到40℃时，开始自动保

5 3 温。

4. 排气 7 4 当水浴温度超过35℃，等压管内液体开始沸腾，大

1 量气泡通过液栅B管排出。8 6 A B C 沸腾3～5min(每秒钟约排出3～4个气泡，若达不到此速度，可用真空泵抽气，适

图10-1 纯液体饱和蒸气压测定装置 当增加负压。)就可以除去

1.等压管；2.冷疑管；3.搅拌器；4.加热器；5.温度计； AC间的空气及溶解在液体

6.稳压瓶；7.水银压力；计8.储气瓶(负压瓶) 中的空气。

5. 蒸气压的测定

排完气后，将活塞H与大气相通，使体系通过毛细管缓慢吸入空气逐渐升高压力，直到稳压瓶中的压力等于蒸气压时为止，即BC液面相平，迅速记录此时水浴的准确温度T以及压力计的读数Δh。

继续加热水温，加热过程中适当调节活塞H，使液体不激烈沸腾，当温度升高3～5℃时再重复上述步骤。直至升温到75℃附近，共测6～7个点即可。

由压力计可知

P=P０ ─Δh０ (10－4)

式中：P——饱和蒸气压；

P０——室内大气压(由气压计读出，并经校正的值，参阅附注1)；

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物理化学实验

Δh０——由压力计算读出的Δh，并经校正的值，参阅参考资料2。 6. 结束

实验结束后，将系统与大气相通，关闭加热器，整理实验台。

五、注意事项

1. 等压管中AC液面间的空气必须排净。 2. 在操作过程中要防止气体倒吸，即B处气体通过液栅吸入AC的空间。一旦倒吸，重新排气。

3. 在升温时，需随时调节活塞H，避免液体激烈沸腾。

六、数据处理 T/K P始/mmHg P计/mmHg Po/mmHg P/ mmHg lnP/Po 1/T 23 45 69 -0.90171 0.003095 -1.06578 -0.98395 0.003193 0.003143 491 469 445 313.15 318.15 323.15 326.15 514 420 739 94 120 153 199 -0.82268 -0.74662 -0.65773 -0.54569 0.003066 0.003038 0.00300 2 0.00297 394 361 315 329.15 333.15 337.15

1．作lnP/P０—1/T图，从直线斜率求平均摩尔气化焓，将直线延长到P=101.32kPa处，求无水乙醇的正常沸点。

00.00295-0.5-1-1.5-2-2.5-3-3.5-4y = -9629.3x + 27.391系列1线性 (系列1)0.0030.003050.00310.003150.00320.00325

K=9629

ΔvapHm=KR=9629ⅹ8.0314=80.06KJ/mol Tb=351.55K(78.3℃)

七、思考与讨论

1 说明饱和蒸汽压，正常沸点，沸腾温度的含义。

3

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答：在一定温度下液体与其自身的蒸汽达到气液平衡时，蒸汽的压力称为液体的饱和蒸汽压。

正常沸点是指外压等于标准压力时液体沸腾，此时的温度即为该液体的正常沸点。

当液体的蒸汽压等于外压时，液体沸腾，此时的温度即为该液体的沸点。 2 克劳修斯—克拉贝龙方程在什么条件下才能应用？为什么本实验测德只是平均蒸发焓？

答：条件：对于液—气平衡体系，气体是理想气体。

因为温度在较小的范围内变化时,ΔvapHm可近似的看作常数,对

2

dln（P/Po）/dT=ΔvapHm/RT

积分求得的ΔvapHm 即为平均蒸发焓。

3 稳压瓶，负压瓶的作用是什么？什么时候需要活塞H与G？ 答：稳压瓶 调节体系压力，防止倒吸。

负压瓶 储存气体，用真空泵抽气 用来检查系统是否漏

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