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液体饱和蒸气压的测定

2017-09-05 5页 doc 27KB 188阅读

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液体饱和蒸气压的测定 宁 波 工 程 学 院 物理化学实验报告 专业班级 化本084 姓名 徐江 实验日期 2010-4-11 同组姓名 姜华姬 指导老师 仇丹 付志强 序号 42 实验名称 1. 掌握用静态法测定乙醇在不同温度下的饱和蒸汽压,了解静态法测定液体饱和蒸汽压 的原理。 2. 学会用图解法求被测液体在实验温度范围内的平均摩尔气化热与正常沸点。 在一定的温度下,真空密闭容器内的液体能很快和它的蒸汽相建立动态平衡,即蒸汽分 子向液面凝结和液体中分子从表面逃逸的速率相等。此时液面上的蒸汽压力就是液体在此温 度下的饱和蒸汽压力。...
液体饱和蒸气压的测定
宁 波 工 程 学 院 物理化学#实验# 专业班级 化本084 姓名 徐江 实验日期 2010-4-11 同组姓名 姜华姬 指导老师 仇丹 付志强 序号 42 实验名称 1. 掌握用静态法测定乙醇在不同温度下的饱和蒸汽压,了解静态法测定液体饱和蒸汽压 的原理。 2. 学会用图解法求被测液体在实验温度范围内的平均摩尔气化热与正常沸点。 在一定的温度下,真空密闭容器内的液体能很快和它的蒸汽相建立动态平衡,即蒸汽分 子向液面凝结和液体中分子从面逃逸的速率相等。此时液面上的蒸汽压力就是液体在此温 度下的饱和蒸汽压力。 液体的饱和蒸汽压随温度的变化可用克拉贝龙方程式来表示: ,Hdlnpvapm, ? 2dTRT 设蒸汽为理想气体,在实验温度范围内摩尔蒸发焓ΔH可视为常数,并略去液体vapm 的体积,将?式积分得克劳修斯—克拉贝龙方程: ,H1vapmlnp,,,,C ? RT ?式中C为不定积分常数,此数值与压力P的单位有关。由?式可见,实验测定不同温 度T下的饱和蒸汽压P,以lnP对1/T 作图,得一直线,求得直线的斜率m和截距C,则乙醇的平均摩尔蒸发焓为: ΔH=-mR ? vapm 习惯上把液体的蒸气压等于101.325kPa时的沸腾温度定义为液体的正常温度,由?式可 以求算乙醇的正常沸点。 静态法: 把待测物质放在一个封闭体系中,在不同的温度下直接测量蒸汽压,它要求体系内无 杂质气体。此法适用于固体加热分解平衡压力的测量和易挥发液体饱和蒸汽压的测量,准确 性较高。 通常是用平衡管(又称等位计)进行测定的。平衡管由一个球管与一个U形管连接而成(如图1所示),待测物质置于球管内,U形管中放置被测液体,将平衡管和抽气系统、 压力计连接,在一定温度下,当U形管中的液面在同一水平时,表明U形管两臂液面上方的压力相等,记下此时的温度和压力,则压力计的示值就是该温度下液体的饱和蒸汽压,或 者说,所测温度就是该压力下的沸点。可见,利用平衡管可以获得并保持体系中为纯试样的 饱和蒸汽,U形管中的液体起液封和平衡指示作用。 本实验采用静态法测定异丙醇的饱和蒸汽压。 图1 液体饱和蒸气压测定装置图 1-平衡管;2-搅拌器;3-温度计;4-缓冲瓶;5-恒温水浴;6-三通活塞;7-直通活塞 仪器:DPCY-2C型饱和蒸气压教学实验仪1套,HK-1D型恒温一套,WYB-1型真空稳压包1个,稳压瓶1个,安全瓶1个。 试剂:无水乙醇(A.R)。 1.读取室温及大气压 2.教学实验仪器置零 打开教学实验仪电源,预热5分钟,选择开关打到kPa,按下压力计面板上的采零键, 显示值将为00.00数值(大气压被视为零值看待)。 3. 排除球管上方空间内的空气 打开HK-1D型恒温水槽电源,设定温度为25?,接通冷凝水,同时调节搅拌器匀速搅拌, 其目的是使等压计内外温度平衡,用WYB-1型真空稳压包控制抽气速度,抽气减压气泡逸 出的速度以一个一个地逸出为宜(注意不要成串成串地冲出)至液体轻微沸腾,此时AB弯 管内的空气不断随蒸汽经C管逸出,如此沸腾3~5min,可认为空气被排除干净(压力显示 约-94kPa)。抽气结束后,先关闭真空稳压包上与稳压瓶相连的阀门,再关闭另一侧阀门, 打开与真空泵连接的安全瓶活塞,使其通大气,最后关电源。 4. 饱和蒸汽压的测定 当空气被排除干净,且体系温度恒定后,旋转直通活塞7缓缓放入空气,直至B、C管中液面平齐,关闭直通活塞7,温度与压力。然后,将恒温槽温度升高5?,当待测液体再次沸腾,体系温度恒定后,放入空气使B、C管液面再次平齐,记录温度和压力。依次测定, 共测5个值。升高温度间隔为5?。 5.结束实验 实验完毕后,再读一次大气压。关闭所有电源,打开真空稳压包上中间的阀门,将体系 放入空气,待等位计内乙醇冷却后,关掉冷凝器的冷却水。整理好仪器装置,但不要拆装置。 室温:13.1? 大气压(实验前):102.31 kPa 大气压(实验后):102.30 kPa 大气压(平均值):102.305kPa t/? 25 30 35 40 45 3 3.354 3.299 3.245 3.193 3.143 1/(T/K)×10?P/kPa -98.86 -87.39 -84.63 80.79 -77.59 p/kPa 11.445 14.915 17.675 21.515 26.265 Ln(P/kPa) -2.168 -1.903 -1.733 -1.536 -1.337 -1.0 -1.2 B -1.4 -1.6 -1.8 Ln(P/kPa) -2.0 -2.2 -2.4 3.103.153.203.253.303.353.40 1/(T/K)×103 3由图可得:直线的斜率m=-3.84417 ×10 截距C=10.74586 34 ΔH=-mR=-(-3.84417 ×10 )×8.315=3.196×10J/mol vapm 将所得数据代入?式可得:乙醇的正常沸点为T= 330.01K 相对误差=(实际值-理论值)/理论值=(42.59—38.42)/42.59=9.79% 本实验是采取静态法测定液体饱和蒸汽压与温度的关系,抽真空的速度不可太快,否则 会把U 型管内的液体抽出,最关键的是要排完球管内的空气。由实验数据可以看出,有一 组数据存在比较大的误差,可能是读数的时候系统还未达到平衡, 4. 实验中应严防空气倒灌,是因为:?空气会进入A球与C管之间的空间,影响测量;?会使B、C组成U型管内液体进入A球内。(2)在A球与C管间有空气会使所测蒸汽压 降低,导致所测沸点降低。(3)应使A球内液体沸腾3--5分钟,可认为其中空气已被赶净。
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