饱和蒸汽压的测定.doc

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，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，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
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 kPa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。

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