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饱和蒸汽压的测定.doc

1、 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到平衡时的压力,称为该温度下该纯物质的饱和蒸气压。 纯物质的蒸气压随温度的变化可用克拉佩龙方程表示: 设蒸气为理想气体,在实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,将上式积分得克劳修斯—克拉佩龙方程: 上式中C为不定积分常数,

2、此数值与压力P有关。由上式可见,实验测定不同温度T下的饱和蒸气压p,以㏑(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 三. 实验仪器、试剂 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。 试剂:无水乙醇(A.R)。 装置: 四. 实验步骤 1.读取室温及大气压 2.教学实验置零 打开教学实验仪电源,预热5min,选择开关打到kPa,按下面板上的置零键,

3、显示值为00、00数值。 3.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。抽气减压至压力显示-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,或显示数字下降值<0.01kPa/秒,则表明系统不漏气,否则应逐段检查,消除漏气原因。 4.排除球管上方空气内的空气 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

4、速度以一个一个地逸出为宜(注意不能成串成串地冲出)至液体轻微沸腾,此时AB弯管内的空气不断随蒸气经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,最后关闭电源。 5.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H,缓缓放入空气,直至B、C管中液面平齐,关闭直通活塞H,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

5、值。升高温度间隔为5℃。 6.结束实验 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。 五. 数据记录与处理 室温: 19.2 ℃ 大气压(实验前): 101.02 kPa 大气压(实验后): 101.12 kPa 大气压(平均值): 101.07 kPa 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

6、 3.299 3.245 3.193 3.143 △p/kPa -92.93 -90.65 -86.26 -81.93 -76.02 p/kPa 8.14 10.42 14.81 19.14 25.05 ㏑(p/kPa) 2.097 2.344 2.695 2.952 3.221 △vapHm/kJ.mol-1 44.97 由图可得: m= -5.4091 截距 C= 20.22405 △vap Hm=-m R=5.4091×8.314= 44.97 kJ.mol-1 当液体的蒸气压为101.325 k

7、Pa时,代入㏑(P/Pa) = (-△vap Hm/R)×(1/T)+ C, 即㏑101.325 = -5.4091×(1/T) +20.22405 ∴T = 346.61K = 73.46℃ 乙醇的正常沸点为T=78.4℃ 蒸发焓为42.59kJ/mol △ vap Hm的相对误差=(实际值-理论值)/理论值=(44.97-42.59)/42.59=5.59% Tb的相对误差=(78.4-73.46)/78.4=6.30% 六. 结果与讨论 1.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,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。 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。 2.误差分析 本实验是采取静态法测定液体饱和蒸气压与温度的关系,由实验数据可以看出,有一组数据存在比较大的误差,可能是因为读数的时候系统还未达到完全平衡; 实验中应严防空气倒灌,是因为:①空气会进入A球与C管之间的空间,影响测量;②会使B、C组成U型管内液体进入A球内;③在A球与C管间有空气会使所测蒸气压降低,导致所测沸点降低。 4

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