液体饱和蒸汽压的测定.docVIP

PAGE1

液体饱和蒸气压的测定

实验目的

①了解用静态法测定异丙醇在不同温度下蒸气压的原理。

②学会用图解法求解其所在测温度范围内的平均摩尔蒸发热。

③了解真空泵、恒温槽及气压计的构造并掌握其使用方法。

实验原理

在一定温度下，液体与其蒸气达到平衡时蒸气的压力，称为这种液体在该温度下的饱和蒸气压（简称蒸气压）。

液体的蒸气压的大小与液体的种类及温度有关，它与温度的关系可以用克劳修斯—克拉贝龙（Clausius-Clapeyron）方程来表示：

（1）

（1）

式中：为液体在温度T时的饱和蒸汽压；T为热力学温度；ΔvapHm为温度T时液体的摩尔蒸发焓；R为摩尔气体常数。

在温度变化区间不大时，ΔvapHm可视为常数，称为平均摩尔蒸发焓。将(1)式积分得：

（2）

（2）

式中：C为积分常数。由(2)式可知以lgp对1/T作图的一直线，由直线斜率可以求得所测温度范围内的平均摩尔蒸发焓ΔvapHm。

当外压为101.325kPa时，液体的蒸气压与外压相等时的温度成为液体的正常沸点。异丙醇的正常沸点为

测量蒸汽压的方法主要有三种：

静态法：在某一固定温度下直接测量饱和蒸气的压力。

动态法：在不同外部压力下测定液体的沸点。

饱和气流法：在液体表面上通过干燥的气流，调节气流的速度，使之能被液体的蒸气所饱和，然后进行气体分析，计算液体的蒸气压。

本实验采用静态法测量异丙醇在不同温度下的蒸汽压。静态法是在一定的温度下，调节外压以平衡液体的蒸汽压，求出外压就能直接得到该温度下的饱和蒸汽压。实验装置如下图所示：

上图中8所示等压计具体结构如右图所示。实验时等压计中A球中盛有被测样品异丙醇，U形部分B中也装有异丙醇，作为封闭液。实验初始时，A球液面上方充满混合气体（空气与异丙醇蒸气），当对系统抽气时，A球液面上方的混合气体通过封闭液被不断抽走，而A球内液态异丙醇不断蒸发补充，使得液面上方混合气体中空气的相对含量越来越少，直至其中的空气被全部驱尽，A球液面上的气体压力就是异丙醇的蒸气压力。当B得两管液面处于同一水平面时，记下压力测量仪上的压差值E，则用大气压力p0减去E值就等于该温度下异丙醇的蒸汽压p，即p=p0-E。

调节等压计的水浴温度及减压系统的压力，可以测得不同温度时异丙醇的蒸气压。

仪器与试剂

1.仪器

恒温装置（SYP-Ⅲ玻璃恒温水浴）、真空泵及其附件、DP-AF(真空)精密数字压力计、等压计。

2.试剂

异丙醇（A.R.）。

实验步骤

1.安装仪器

按照原理中的实验装置图来安装仪器。

实验前仪器已连接完毕，此步骤略过。

2.装样品

从等压计的加液口R处注入异丙醇液体，使A球内装有2/3的液体，并使适量的异丙醇在B的两管间形成封闭液。

实验前异丙醇液体已适量加入完毕，此步骤略过。

3.检查漏气

将仪器装置好后，接通冷凝水，再关闭进气活塞，旋转三通活塞，使真空泵只与大气相通，开动真空泵。在真空泵正常运转后，旋转三通活塞，使真空泵只与系统相通，抽出系统中的气体。当压力测量仪现实的压差值为-90kpa左右时，旋转三通活塞，使真空泵只与大气相通。注意观察压力测量仪的数字变化，若5min内无变化，则证明系统的气密性已达到本实验的要求。若有变化，说明漏气，应仔细逐段检查，设法消除，直至不漏气为止。

实验时所用仪器示意图如原理中所示，和实验书中有所区别。实验中所用真空泵不会倒吸，故可一直运行。先开启真空泵打开抽气阀，关闭与大气相通的进气阀平衡阀1，打开平衡阀2，待显示的压差值到90kPa以后，关闭平衡阀3即可开始检验气密性。实验时压差值只能保证1min左右，所以下面读数要迅速，以免进气干扰实验。

4.测定不同温度下异丙醇的蒸汽压

①调节恒温槽的温度为25℃±0.01℃（比室温高5℃左右）。开动真空泵，缓慢旋转三通活塞至适当位置，使真空泵与系统相连，缓缓抽气，使A、B间气体呈气泡状一个一个通过封闭液。随着系统真空度越来越高，A球内急封闭液的异丙醇蒸发的越来越快，应当及时调整三通活塞减慢真空泵对系统的抽气速度。至压力测量仪上显示压差值为-96kpa左右时停止抽气。微微调节进气活塞使等压计B管内液面等高，记下压差仪上的压力值。旋转活塞抽气数分钟，同上法在测量一次。若连续两次测得的压差值相等，则可认为A、B间管内的空气已驱尽。记下此时压力测量仪上的压差值E，同时从气压计上读取并记下室温和大气压p0，则可得到28℃时异丙醇的蒸汽压p，p=p0-E。

调节抽气速率不需要调节抽气阀，只需要调节平衡阀3即可控制抽气快慢以及液面高度，停止抽气后发现等压计U型管内的液体在沸腾。抽气时切忌抽气太快，调节