液体饱和蒸气压的测定

液体饱和蒸气压的测定 液体饱和蒸气压的测定 实验目的 （1）用静态法测定不同温度下CCl4的饱和蒸气压； （2）学会用克-克方程求CCl4在所测温度范围内的平均摩尔蒸发焓及正常沸点； （3）掌握大气压计的原理及使用。 实验原理 在一定温度下，纯液体与其蒸气达到平衡时的压力，称为该液体在此温度下的饱和蒸气压。在T/K及该温度的平衡压力下，蒸发物质的量为1mol纯液体所需要的热量，即为T/K下该纯液体的摩尔蒸发焓。 液体的饱和蒸气压与液体的本性及温度等因素有关。纯液体的饱和蒸气压随温度上升而增大。当液体的饱和蒸气压等于外压时，该液体发生沸腾，此时温度即为该液体在该外压下的沸点。本实验就是利用这一点，通过测量不同外压及其对应沸点，而间接测出该液体在不同温度下的饱和蒸气压。 在温度为T/K下，纯液体的饱和蒸气压随温度的变化率遵从克拉佩龙（Clapeyron）方程，公式如下： （1） 式中， 为纯液体摩尔蒸发焓； 、 分别为气体和液体的摩尔体积。若气体视为理想气体，则 ，因 >> ，故 可以忽略，于是上式变为： （2） 如温度间隔较小时， 可以看作常数，将上式进行积分得克劳修斯-克拉佩龙方程： （3） 或 （4） 式中，C为积分常数，量纲为1。由上式可知，若以ln（p/Pa）对1/T作图应得一条直线，其斜率 。由此可得 （5） 同时从图上可求出外压为101325Pa时所对应的沸点，即为正常沸点。 仪器和药品 仪器：饱和蒸气压测定仪（如图1）全套、真空泵一台、其中压力平衡管结构如图2所示，它是由三个相连的玻璃管A、B、C组成的。管中装有待测液体（如CCl4），A管中装入的液体约为管高的2/3，在B、C管中液体约为管高的1/2为宜。 药品：CCl4（A.R.）。 实验步骤 （1）检漏 首先将旋塞S2旋至大气与缓冲瓶相通后，启动真空泵，而后再旋转旋塞S2至于大气隔断的位置，同时旋转三通旋塞S1使系统与真空泵相通，系统压力开始不断降低知道U型压力计的汞柱差（或电测式测压仪的读数）为（30-50）×103Pa时，旋塞S1使真空泵与大气相通，停真空泵。如在3min内，U型压力计汞柱液面高度（或电测式测压仪的读数）无变化，则表示系统不漏气。 大气压力下沸点的测定 慢慢旋转旋塞S2，使系统与大气相通。通冷却水，开动搅拌，加热水浴，知道水浴温度达80℃左右，停止加热，因系统温度不断降低，故B、C两管的液面的高度均发生变化。当B、C两管的液面处于同一水平时，要立即记下此时的温度及大气压。而后马上重新加热达78℃时停止加热，再重复测定一次，若两次温度值之差小于0.2℃就可以进行下面的实验。否则应再加热、测定温度，直至两次温度差值≤0.2℃为止。 不同外压下CCl4液体沸点的测定 正常沸点测定完毕后，应立即启动真空泵，关闭旋塞S2，而后将旋塞S1从与大气相通位置旋至使系统与真空泵相通，于是系统开始减压，当U型管压力计两端汞柱相差（或电测式测压仪的读数）为6.7×103Pa（约5cmHg柱高）时，旋转旋塞S1至任何系统均不相通位置（即关闭位置），此时液体处于沸腾状态。由于水浴温度不断缓慢下降，B、C两管液面差不断缩小，当两液面处于同一水平面时，立即记录温度及U型压力计两端汞柱高（或电测式测压仪的读数）。然后应马上将旋塞S1旋至连通系统与真空泵的位置，使系统再减压6.7×103Pa后，又将旋塞S1放至与任何系统不相通位置，当B、C两管液面再次相平时，再次读得第二组温度与汞柱高度读数。重复上述操作，每次使系统减压均为6.7×103Pa，直到U型压差计两汞面高度差为40cm（相应压力位53.3×103Pa）时便可停止实验，并再读大气压力值。注意：本实验使用真空泵的正确操作是：在开启或关闭真空泵前，要令真空泵与大气相通，否则会使真空泵损坏或泵油倒吸至系统内。 数据记录及处理 室温： ℃ 被测液体： 表1 大气压沸点测定记录 次数 1 2 平均值 大气压/Pa 沸点/℃ 表2 饱和蒸气压测定记录 大气压/Pa：始 末 平均值 温度 U型气压计读数/Pa CCl4的饱和蒸气压 t/℃ T/K （1/T）/K-1 左边 右边 Δh p/Pa ln（p/Pa） 如用电测式测压仪测压，则上表中“U型气压计读数”及“汞柱差”可以合并为一栏，标题为“电测式测压仪读数/kPa。 数据处理 （1）算出CCl4在不同温度下的饱和蒸气压。 （2）作饱和蒸气压-温度图。 （3）作ln（p/Pa）-1/T图，由此图求环境压力位101325kPa时的沸点，并与文献值比较，算出相对误差。计算平均摩尔蒸发焓，与文献值比较，算出相对误差。 （4）对实验进行讨论。 思考题 （1）说明饱和蒸气压、正常沸点、沸点的含义。 （2）为什么平衡管A、C中的空气要赶净？如何判断？如有空气存在，对实验结果有何影响？ （3）何时读U型气压计的读数？所读得的数是否就是CCl4的饱和蒸气压？ （4）使用真空泵时，如何正确操作？