物化实验报告

实验二

液体饱和蒸气压的测定

Ⅰ、目的要求

一、

明确纯液体饱和蒸气压的定义和汽液两相平衡的概念，深入了解纯液体饱和蒸气压与温度的关系公式——克劳修斯－克拉贝龙方程式。

二、

用数字式真空计测量不同温度下环己烷的饱和蒸气压。初步掌握真空实验技术。

三、

学会用图解法求被测液体在实验温度范围内的平均摩尔气化热与正常沸点。

Ⅱ、实验原理

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1mol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1atm（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：

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dlnp

dT

vapHmRT2

(1)

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

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

lnp

vapHm1

C RT

(2)

其中C为积分常数。由此式可以看出，以lnp对1/T作图，应为一直线，直线的斜率为

vapHm

R

，由斜率可求算液体的ΔvapHm。

静态法测定液体饱和蒸气压，是指在某一温度下，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。静态法测量不同温度下纯液体饱和蒸气压，有升温法和降温法二种。本次实验采用升温法测定不同温度下纯液体的饱和蒸气压，所用仪器是纯液体饱和蒸气压测定装置，如图1所示：

平衡管由A球和U型管B、C组成。平衡管上接一冷凝管，以橡皮管与压力计相连。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。

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图1 液体饱和蒸气压测定装置图

1.恒温槽；2.冷凝管；3.压力计；4.缓冲瓶平衡阀；5. 平衡阀2(通大气用)；6. 平衡阀1（抽真空用）；8平衡管

Ⅲ、仪器与试剂

DP-A精密数字压力计，SYP-Ⅲ玻璃恒温水浴，液体饱和蒸气压测定装置，旋片式真空泵，环己烷。 Ⅳ、实验步骤 1、

准备工作 开通小流量的冷却水。开通DP-A精密数字压力

计的电源，预热。认识系统中各旋塞的作用。开启进气旋塞（逆时针旋转“平衡阀2”）使系统与大气相通。读取大气压力p0，以后每半小时读一次。 2、

按动DP-A精密数字压力计的“采零”按键，使读数为0。系

统检漏：开启真空泵，2分钟后开启抽气旋塞（逆时针旋转“平衡阀门1”），关闭进气旋塞(平衡阀门2)

，使系统减压至压力计读

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数约为－85 kPa，关闭抽气旋塞（平衡阀门1）。系统若在5分钟之内压力计读数基本不变，则说明系统不漏气。 3、

打开玻璃恒温浴“加热器”开关，置于“强加热”、“慢搅拌”，

同时接通SWQP型数字控温仪的电源，显示屏的右下部得“置数”红灯亮，按动×10和×1按钮，使“设定温度”至40.00℃按动“工作/置数”使水浴升温。 4、

水浴温度升至40.00℃后加热方式改为“弱”，稳定5分钟。

缓慢旋转进气旋塞（平衡阀门2），使平衡管中二液面等高，读取DP-A精密数字压力计和水浴的温度，记录。 5、

分别测定45、50、53、56、58、60、62、64℃时液体的饱和

蒸气压。 6、

实验完毕，断开电源、水源。 【注意事项】

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。 抽气速度要合适，必须防止平衡管内液体沸腾过剧，致使B管内液体快速蒸发。

实验过程中，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。

测定中，打开进空气活塞时，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。

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Ⅴ、数据记录和处理

室 温: 大气压: 、 、 调用物理化学实验数据处理程序，计算环己烷的平均摩尔气化热和正常沸点。

思 考 题

1. 试分析引起本实验误差的因素有哪些？

2. 为什么AB弯管中的空气要排干净？怎样操作？怎样防止空气倒灌？

(2009-9)