饱和蒸汽压测定.doc

实验名称 液体饱和蒸汽压的测定

一、 实验目的
1、 掌握用等位计测定乙醇在不同温度下的饱和蒸气压。
2、 学会用图解法求乙醇在实验温度范围内的平均摩尔蒸发焓与正常沸点。
二、 实验原理
一定温度下，液体纯物质与其气相达平衡时的压力，称为该温度下纯物质的饱和蒸气压，简称蒸气压。
纯物质的蒸气压随温度的变化可用克拉贝龙方程表示：
dp/dT=△vapHm/T△Vm ……………………………(2.2.1)
设蒸气为理想气体，在试验温度范围内摩尔蒸发焓△vapHm可视为常数，并略去液体的体积，将 (2.2.1)积分得克劳修斯—克拉贝龙方程：
ln(P/Pa)= -△vapHm/RT+C…………………………(2.2.2)
由(2.2.2) 式可见，实验测定不同温度T下的饱和蒸气压p，以ln(P/kPa)对1/(T/K)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：
△vapHm= -mR………………………………(2.2.3)
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沸点，由(2.2.2)式还可以求算乙醇的正常沸点。
本实验采用静态法直接测定乙醇在一定温度下的蒸气压。
三、实验仪器、试剂

试剂：无水乙醇（A.R)
仪器：DPCY-2C型饱和蒸气压 教学实验仪1套、HK-1D型恒温水槽1套、WYB-1型真空稳压包1个、稳压瓶1个、安全瓶1个
装置图：如右图

四、实验步骤
1、读取室温及大气压
2、装样：将等位计内装入适量待测液体乙醇，如上图所示
3、教学仪器置零：打开教学仪器电源，预热5分钟，选择开关打到kPa，按下面板上的置零键，显示值为00.00数值（大气压被视为零值看待）
4、 系统气密性检查：除了真空泵前得安全瓶活塞通大气外，其余活塞都关上，接通真空泵电源，关闭与真空泵连接的安全瓶活塞，开始抽真空。抽泣减压至压力显示-40~-53kPa时，关闭三通活塞，使系统与真空泵、大气皆不相通。观察压力示数，如果压力的示数能在3~5min内维持不变或显示数字下降<0.01kPa/s，表明系统不漏气，否则应逐段检查，消除漏气原因。
5、 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，用WYB-1型真空稳压包控制抽气速度，抽气减压气泡的速度以一个一个地逸出为宜至液体轻微沸腾3~5min(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。
6、 饱和蒸气压的测定：当空气被排除干净，且体系温度恒定后，旋转稳压瓶上的直通活塞，缓缓放入空气，直至等位计B、C管中液面平齐（观察约3min液面平齐不变），关闭直通活塞，记录温度与压力。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，再次放入空气使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℃。
7、实验结束：实验结束后，再读一次大气压。关闭电源，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。
五、数据记录与处理
室温：20.3℃ 大气压（实验前）：101.69kPa
大气压（实验后）：101.66kPa 大气压（平均值）：101.675kPa
表2.2.1 不同温度时乙醇的蒸气压
t/℃
25
30
35
40
45
1/(T/K) ×103
3.354
3.299
3.245
3.191
3.143
△P/kPa
-91.42
-87.56
-83.82
-79.75
-75.18
P/kPa
10.255
14.115
17.855
21.925
26.445
ln(P/kPa)
2.328
2.647
2.882
3.088
3.275
△vapHm/kJ·mol-1
37.082
P为乙醇的饱和蒸气压，P=P(大气压)-|△P|
以ln(P/kPa)与103/(T/K)作直线图

作图可知，直线的斜率m= -4.46022 C=17.32625
已知乙醇摩尔蒸发焓=42.59 kJ·mol-1 ，乙醇正常沸点为78.4℃
(1) 乙醇的平均摩尔蒸发焓△vapHm=-mR=-（-4.46022）×8.314=37.082kJ·mol-1
蒸发焓相对误差=(42.59－37.082)/42.59×100%=12.93%
(2) 当P=101.675kPa时，T=77.92℃
沸点的相对误差=(78.4－77.92)/78.4×100%=0.61%
六、结果与讨论
误差分析
燃烧焓计算的误差比较大的原因：
1、空气未排除干净，使得乙醇蒸气不纯，使得测出的蒸发焓存在着误差。
2、抽气和放气的速度太快，C管中的水被抽掉或B管中的水倒流到A管。
3、调平衡时观察产生的误差，读书时系统没有完全平衡
注意事项：
1、 抽真空前后，与真空泵连接的安全瓶，都要通大气。
2、 严格控制抽真空速度，不可过快。观察U型管气泡不要成串。
3、实验结束后，一定要用真空稳压包上中间的阀门缓慢通大气，防止封闭液过多流入球内。

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