饱和蒸气压课件.ppt

1、液体饱和蒸液体饱和蒸气压的测定气压的测定n利用等压计测定不同温度下乙醇的饱和蒸利用等压计测定不同温度下乙醇的饱和蒸气压气压n掌握等压计测定液体饱和蒸气压的原理和掌握等压计测定液体饱和蒸气压的原理和方法。掌握真空系统操作方法。方法。掌握真空系统操作方法。n掌握由克拉贝龙克劳修斯方程求算纯液掌握由克拉贝龙克劳修斯方程求算纯液体的摩尔汽化焓体的摩尔汽化焓(实验温度范围内的平均摩实验温度范围内的平均摩尔汽化焓尔汽化焓)。n学会用图解法获得正常沸点。学会用图解法获得正常沸点。 一定温度下一定温度下, 在一定真空的密闭容器中在一定真空的密闭容器中, 液体很快和它的蒸液体很快和它的蒸汽建立动态平衡汽建立动态

2、平衡,即蒸汽中分子向液面凝结和液体中分子即蒸汽中分子向液面凝结和液体中分子从液面逃逸到蒸汽的速度相等从液面逃逸到蒸汽的速度相等, 此时液面上的蒸汽压就是此时液面上的蒸汽压就是液体在此温度时的饱和蒸汽压。液体的蒸汽压与温度有一液体在此温度时的饱和蒸汽压。液体的蒸汽压与温度有一定的关系，温度升高，分子运动加剧，因而单位时间内从定的关系，温度升高，分子运动加剧，因而单位时间内从液面逸出的分子数增多，蒸汽压增大，反之，温度降低时，液面逸出的分子数增多，蒸汽压增大，反之，温度降低时，则蒸汽压较小。当蒸汽压与外界压力相等时，液体便沸腾，则蒸汽压较小。当蒸汽压与外界压力相等时，液体便沸腾，外压不同时，液体的

3、沸点也不同。把外压为外压不同时，液体的沸点也不同。把外压为101325Pa时时的沸点称为液体的正常沸点的沸点称为液体的正常沸点纯液体的饱和蒸气压与温度的关系纯液体的饱和蒸气压与温度的关系 （Clapeyron-Clausius方程）方程） 把把 vapHm视为常数，当作平均摩尔汽化焓积分，得视为常数，当作平均摩尔汽化焓积分，得nB为积分常数，与压力的单位有关。测定不同温度下的饱和蒸汽压，以lnp（或lgp）对 1/T作图，可得一直线，由该直线的斜率可得实验温度范围内的平均摩尔汽化热，从图中也可求得正常沸点。测定饱和蒸汽压常用的方法有动态法、静态法和饱和气流法 静态法：即将被测物质放在一个密闭的

4、体系中，在不同温度下直接测量其饱和蒸汽压，或在不同外压下测液体的沸点此法用于蒸汽压比较大的液体。动态法：改变外压测得不同的沸腾温度。饱和气流法：通过一定体积的已被待测液体所饱和的气流，用某物质完全吸收，然后称量吸收物质增加的质量，求出蒸汽的分压力。 蒸汽压测定装置 1套DP-A精密数字压力温度计 1台真空泵 1台电加热器 1台数字式气压计 1台乙醇(AR) 饱和蒸气压测定装置图饱和蒸气压测定装置图3等压计等压计1.数字压力计，数字压力计，2. 水银温度计，水银温度计，3. 连冷凝管的等连冷凝管的等压计，压计，4. 搅拌器，搅拌器， 5. 电炉，电炉，6. 缓冲瓶，缓冲瓶，7. 干燥瓶，干燥瓶，

5、8. 三通活塞，三通活塞，9. 真空泵真空泵饱和蒸气压测定装置图饱和蒸气压测定装置图等位计如图所示: A储存被测液体乙醇，b1和b2中也有相同液体在底部相连。当A和b1球的上部纯粹是待测液体的蒸汽，而b1和b2球中的液面在同一水平时，则表示在A球液面上的蒸汽压与加在b2球液面上的外压相等。此时液体的温度即为体系的气液平衡温度，也即沸点。3-四球等位计四球等位计A.样品球样品球 ; B. 等位球等位球;C.缓冲球缓冲球 饱和蒸气压测定仪器饱和蒸气压测定仪器三通活塞：三通活塞：1）系统与大气相通）系统与大气相通2）系统与真空泵相通）系统与真空泵相通3）均不通）均不通注意不能旋错，否则出差错。操作时

6、，一手注意不能旋错，否则出差错。操作时，一手握住活塞套，一手握住活塞套，一手缓慢缓慢旋转内塞，防止其受旋转内塞，防止其受力不均匀断裂，导致实验无法继续进行力不均匀断裂，导致实验无法继续进行。饱和蒸气压测定仪器饱和蒸气压测定仪器数字式压力温度计： 打开开关， 按复位键。显示器LED和指示灯亮，仪表处于正常工作状态，选择压力单位kPa。在通大气时采零， 减压显示负值： -4 kPa ， -8 kPa 预热5分钟。电炉：加热 调节到4-5之间。 停止加热 调节到0。温度: 直接读出, 可读到0.1C。n安装仪器，将待测液装入等压计中安装仪器，将待测液装入等压计中(26页页)，A球约球约2/3、b1球

7、和球和b2球约球约1/2。n检查装置气密性检查装置气密性(已由实验室工作人员完成，不要在加已由实验室工作人员完成，不要在加热情况下进行热情况下进行): 缓慢旋转三通活塞，使系统与大气相通。缓慢旋转三通活塞，使系统与大气相通。开启冷却水，接通电源，使真空泵正常运转开启冷却水，接通电源，使真空泵正常运转4-5分钟后，分钟后，调节活塞使系统减压（注意：旋转活塞必须两手操作，调节活塞使系统减压（注意：旋转活塞必须两手操作，一手握住活塞套，一手缓慢旋转内塞，用力均匀），同一手握住活塞套，一手缓慢旋转内塞，用力均匀），同时注视数字压力温度计，使数字压力温度计上显示压差时注视数字压力温度计，使数字压力温度计

8、上显示压差（绝对值）（绝对值）4053kPa后关闭活塞，注意观察后关闭活塞，注意观察数字压力数字压力温度计温度计的数字是否变化。如果系统漏气。则的数字是否变化。如果系统漏气。则数字压力温数字压力温度计度计的显示绝对值逐渐变小。这时应分段检查，寻找出的显示绝对值逐渐变小。这时应分段检查，寻找出漏气部位，设法消除。漏气部位，设法消除。n驱除尽乙醇及驱除尽乙醇及A、b1间弯管内的空气。间弯管内的空气。 开启电炉，将水浴加热，同时上下搅拌。随着温开启电炉，将水浴加热，同时上下搅拌。随着温度逐渐上升，等位球中有气泡逸出。继续加热至度逐渐上升，等位球中有气泡逸出。继续加热至正常沸点上正常沸点上2C左右，停

9、止加热左右，停止加热(切勿过分加热切勿过分加热），），余热使温度继续上升，蒸汽将空气赶出。余热使温度继续上升，蒸汽将空气赶出。测定大气压下的沸点: (测定前须正确读取大气压数据) 观察到观察到b1、 b2的液面不在同一水平。搅拌，的液面不在同一水平。搅拌，温度下降，当温度下降，当b1、 b2的液面处于同一水平时，记的液面处于同一水平时，记录温度，压力为大气压。重复一次。若两次沸点录温度，压力为大气压。重复一次。若两次沸点温度差小于温度差小于0.2 C，则可认为空气已赶净。，则可认为空气已赶净。 n测定不同外压下乙醇沸点：测定不同外压下乙醇沸点：细心而快速转动三通活塞，细心而快速转动三通活塞，使

10、系统与泵略微相通使系统与泵略微相通，同时注视数字压力温度计同时注视数字压力温度计减压减压至约至约4kPa左右时左右时 ，等位计内液体又明显汽化，不断有，等位计内液体又明显汽化，不断有气泡逸出。（气泡逸出。（注意勿使液体沸腾过剧！注意勿使液体沸腾过剧！），每次减压），每次减压4kPa（多减一点，绝对值会下降）关闭三通活塞（多减一点，绝对值会下降）关闭三通活塞。温。温度下降，搅拌，度下降，搅拌，当当b1、b2的液面处于同一水平时，记录的液面处于同一水平时，记录温度与所减压力，两人配合。温度与所减压力，两人配合。既要防止空气倒灌，也既要防止空气倒灌，也应避免系统减压太快。继续减压，应避免系统减压太快

11、。继续减压， 采集采集9-11组温度组温度/压压力数据。不应使温度低于力数据。不应使温度低于60C。n实验完毕，实验完毕，开启通大气阀，使系统与大气开启通大气阀，使系统与大气略微相通略微相通（关机时必须先泄压，缓缓通大气），使仪器压差示关机时必须先泄压，缓缓通大气），使仪器压差示数为数为“0”，再关电源开关。，再关电源开关。 关闭冷凝水。关闭冷凝水。nAB球（球（ 含含A、 b1间弯管）应浸入水浴水面之间弯管）应浸入水浴水面之下，加自来水，且实验过程中应维持搅拌水浴，下，加自来水，且实验过程中应维持搅拌水浴，使体系温度均匀（否则线性关系不好）。使体系温度均匀（否则线性关系不好）。n必须充分驱尽

12、必须充分驱尽A 、 b1间弯管内的全部空气。间弯管内的全部空气。n三通活塞要两手操作。三通活塞要两手操作。n本实验的关键是快速减压，防止空气倒灌，保持等位计本实验的关键是快速减压，防止空气倒灌，保持等位计A球液面上蒸汽相中不存在空气。球液面上蒸汽相中不存在空气。n抽空气的速度要合适，必须防止等位计内液体沸腾过剧，抽空气的速度要合适，必须防止等位计内液体沸腾过剧，以免使以免使B管内液体被抽尽。管内液体被抽尽。n易燃物与电线不能靠近电炉。易燃物与电线不能靠近电炉。n数字压力计在开始测试前必须数字压力计在开始测试前必须“采零采零”；关机时必须先泄；关机时必须先泄压，通大气，使示数为压，通大气，使示数

13、为“0”，再关电源开关。，再关电源开关。n停泵前，一定要先使泵通大气。停泵前，一定要先使泵通大气。n记录室温及大气压记录室温及大气压n对实验测定的沸点温度进行校正对实验测定的沸点温度进行校正n将所得结果列于下表中将所得结果列于下表中n绘出蒸气压绘出蒸气压p沸点沸点T曲线，求出正常沸点曲线，求出正常沸点n以以lgp对对1/T作图，由直线斜率求平均摩尔汽化焓作图，由直线斜率求平均摩尔汽化焓n以以lgp对对1/T按直线方程进行最小二乘法处理，求平均摩按直线方程进行最小二乘法处理，求平均摩尔汽化焓尔汽化焓(23-24页页)n文献值: Handbook of Chemistry and Physics 89th ed. CRC(2008) 正常沸点: 78.29C 汽化焓: 38.56kJ/mol(沸点), 42.32kJ/mol(25 C) Handbook of Chemistry and Physics 66th ed. CRC(1985) 汽化焓: 9673.9kcal/mol 40.48kJ/mol书27页