静态法液体饱和蒸气压的测定实验-实验报告-所用仪器南大万和DPCY-6C饱和蒸气压测定实验装置

产品型号：DPCY-6C
产品编号：DPCY-6C

液体饱和蒸气压的测定

一、实验目的

1、掌握静态法测定不同温度下纯液体饱和蒸气压的方法。

2、了解纯液体的饱和蒸气压与温度的关系。克劳修斯-克拉贝龙（Clausius-Clapeyron）方程式的意义，并学会由图解法求其平均摩尔气化热和正常沸点。

3、掌握真空泵、恒温槽及气压计的使用。初步掌握真空实验技术。

二、实验原理

    在通常温度下（距离临界温度较远时），纯液体与其蒸气达平衡时的蒸气压称为该温度下液体的饱和蒸气压，简称为蒸气压。蒸发1摩尔液体所吸收的热量称为该温度下液体的摩尔气化热。

液体的蒸气压随温度而变化，温度升高时，蒸气压增大；温度降低时，蒸气压降低，这主要与分子的动能有关。当蒸气压等于外界压力时，液体便沸腾，此时的温度称为沸点，外压不同时，液体沸点将相应改变，当外压为p^Ө（101.325kPa）时，液体的沸点称为该液体的正常沸点。

液体的饱和蒸气压与温度的关系用克劳修斯-克拉贝龙方程式表示:

                         （3-2-1）

式中，R为摩尔气体常数；T为热力学温度；Δ_vapH_m为在温度T时纯液体的摩尔气化热。

假定Δ_vapH_m与温度无关，或因温度范围较小，Δ_vapH_m可以近似作为常数，积分上式，得:

                  （3-2-2）

其中C为积分常数。由此式可以看出，以ln(p/Pa)对1/T作图，应为一直线，直线的斜率为，由斜率可求算液体的Δ_vapH_m。

测定液体饱和蒸气压的方法很多。动态法是在不同外部压力下测定液体的沸点；静态法是在某一温度下，直接测量饱和蒸气压，此法一般适用于蒸气压比较大的液体。本实验采用静态法以等压计在不同温度下测定乙醇的饱和蒸气压。实验所用仪器是纯液体饱和蒸气压测定装置，如图3-2-1所示。

                        图3-2-1 DPCY-6C饱和蒸气压测定装置连接示意图

   平衡管由A球和U型管B、C组成（图3-2-2）。平衡管上接一冷凝管，顺序通过冷阱、缓冲储气罐与电子数字压力计相连。A内装待测液体，当A球的液面上纯粹是待测液体的蒸气，而B管与C管的液面处于同一水平时，则表示B管液面上的（即A球液面上的蒸气压）与加在C管液面上的外压相等。此时，体系气液两相平衡的温度称为液体在此外压下的沸点。用当时的大气压减去压力计读数（真空度），即为该温度下液体的饱和蒸气压。

                                     图3-2-2 平衡管

    用静态法测量不同温度下纯液体饱和蒸气压的实验方法，有升温法和降温法二种。

四、仪器药品 详见   /product_view.asp?id=70

1.仪器   生产厂家   南京南大万和科技有限公司

DPCY-6C饱和蒸气压测量仪（一体化），饱和蒸汽压实验玻璃（含U形等位计，冷凝管，冷阱等，不锈钢储气罐或玻璃稳压瓶，真空泵，真空管。

技术参数：1、测量范围：0~-101.30KPa   2、分辨率 ：0.01KPa   3、线性度:   ±0.05％

2.药品 蒸馏水； 乙醇或乙酸乙酯。

                              DPCY-6C 饱和蒸气压试验装置

五、实验步骤

1．装置仪器

将盛样球烤热，赶出样品球内的空气，在从上口加入乙醇，样品管冷时，即可将乙醇吸入，再烤，再装，装至1/2球的体积，B和C球各1/2体积。然后按图装妥各部分。由于本实验不涉及有毒有害物质，故冷阱部分可以舍去不用。

2．恒温调节：向烧杯中加入适量自来水。打开冷却水。打开电源开关，打开搅拌器开关，按下温度设定开关，设定目标温度为30℃，加热恒温。

3．检查系统气密性。关闭平衡阀1，依次打开抽气阀、真空泵及平衡阀2，使真空压力表上显示真空度为60kPa左右。关闭抽气空阀，注意观察压力表的数字变化。如果压力计的示数能在3min～5min内维持不变，则表明系统不漏气。否则应逐段检查，消除漏气原因。

4．排除AB弯管空间内的空气。等压计与冷凝管接好并用橡皮筋固定牢，置20℃恒温槽中， 开启抽气阀，开动真空泵，缓缓开启平衡阀2，抽气降压至等压计中液体轻微沸腾。关闭抽气阀2和1，注意观察压力表的数字变化。如果压力计的示数能在3min～5min内维持不变，则表明系

统不漏气。否则应逐段检查，消除漏气原因。排尽其中的空气。

5．饱和蒸气压的测定   缓缓开启平衡阀1，调节U型管两侧液面等高，从压力测量仪上读出真空度及恒温槽中的温度值。同法再抽气，再调节等压管双臂液面等高，重读压力，直至两次的压力差读数相差无几。则表示样品球液面上的空间一全部被乙醇充满，记下压力测量仪上的读数。

6．同法测定35℃、40℃、45℃、50℃时乙醇的蒸汽压。（注意：升温过程中应经常开启 平衡阀1，缓缓放入空气，使U型管两臂液面接近相等，如放入空气过多，可缓缓打开抽气阀2抽气）

7．实验完后，缓缓打开放空阀至大气压止。并在数字式大气压力计上读取当时的室温和大气压，并记录。

六、注意事项

1.减压系统不能漏气，否则抽气时达不到本实验要求的真空度。

2.必须充分排除净AB弯管空间中全部空气，使B管液面上空只含液体的蒸气分子。AB管必须放置于恒温水浴中的水面以下，否则其温度与水浴温度不同。

3.升温法测定中，打开进空气活塞8时，切不可太快，以免空气倒灌入AB弯管的空间中，如果发生倒灌，则必须重新排除空气。

4.降温法测定中，当B、C两管中的液面平齐时，读数要迅速，读毕应立即打开活塞9抽气减压，防止空气倒灌。若发生倒灌现象，必须重新排除净AB弯管内之空气。

七、数据处理

1.数据记录

大气压=             kPa         室温            度

自行设计实验数据记录表，要求要求既能记录全套数据，又能填入演算结果。

2.数据处理

3.绘出水的蒸气压温度曲线，并求出温度下的温度系数   。

4.以ln(p/Pa)对1/T作图，求出直线的斜率，并由斜率算出此温度间隔内水的平均摩尔气化热Δ_vapH_m，通过图求算出纯水的正常沸点。

【思考问题】

1.为什么AB弯管中的空气要排除净，怎样操作，怎样防止空气倒灌?

2.引起本实验误差的因素有哪些，如何校正水银温度计?

参考文献：南京大学出版社 物理化学实验，复旦大学物化实验教材，山东大学物化实验教材。

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