液体饱和蒸气压的测定.doc

装 订 线实验报告课程名称： 大学化学实验（P） 指导老师： 成绩：_ 实验名称： 液体饱和蒸气压的测定 实验类型： 测量型实验 同组学生姓名： 无 【实验目的】1. 学习测定液体饱和蒸气压的方法，了解蒸气压数据的应用。2. 熟悉温度计的露茎校正方法。3. 用动态法测量不同温度下水的饱和蒸气压。【实验原理】在某一温度下，封闭系统中的液体，有动能较大的分子从液相跑到气相，也有动能较小的分子由气相回到液相，当二者速率相等时，就达到了动态平衡。此时，气相中的蒸气密度不再改变，因而具有一定的饱和蒸气压。当液体饱和蒸气压与液体上方的压力相等时，液体就会沸腾，此时的温度就是沸点。纯液体和定组成溶液的饱和蒸气压是温度的单值函数（自由度f=1），蒸气压p随温度T的变化可用Clausius-Clapeyron方程表示式中：是液体的摩尔气化焓；R是摩尔气体常量。假定与温度无关，积分式有式中：C是积分常数，与压力p的单位选择有关。若以lnp对1/T作图得一直线，由直线的斜率可以求出该液体的摩尔气化焓，实现由易测数据求算难测量数据（蒸发焓和蒸发熵）的目的，这正是热力学原理起作用的重要方面。相平衡计算和工业应用中常用Antoine方程描述饱和蒸气压与温度的关系式中：A，B，C均为Antoine常量。此时可以估算不同温度时的摩尔气化焓和气化熵【试剂与仪器】仪器 沸点计1台；数字式真空测压仪1台；真空泵及附件1套；气压计1套；放大镜1只；温度计（分度值0.1和1）各一支。 试剂 蒸馏水推荐精选装 订 线【实验步骤】1. 检漏：检查旋塞位置并使系统与真空泵相连接，开动真空泵，抽气至系统达到一定的真空度后，关闭旋塞停止抽气，检查系统是否漏气。几分钟后，若数字式低真空测压仪读数基本不变，则表示系统不漏气。若有漏气，则应从泵至系统分段检查，并用真空油脂封住漏口，直至不漏为止。2. 测量。检漏后，通冷却水至回流冷凝器。慢慢调节变压器使沸点仪中的加热丝变红，至液体沸腾。沸腾时若测量温度计上水银柱读数还在系统内，应缓慢放入少许空气，系统内压力增加，直到水银柱读数露出沸点仪外适宜读数为止。待温度恒定后，记下测量温度计、辅助温度计及压力计读数。3. 再次测量。调节旋塞放入空气少许，使系统内温度增加若干。同理测定温度和压力数据，连续测量1012组数据，直至与大气完全相通。（温度均匀分布）4. 调节气压计，读取当时大气压。【数据记录与处理】1. 实验数据校正。室温：18.0； 大气压：102.45kpa。（1） 室内大气压力校正（室温18.0，杭州纬度30°，海拔10m）。大气压力p=（102.45 - 0.302 - 0.137）kpa = 102.01kpa（2） 温度计露茎校正（测量温度计至70.40以上部分露出）。校正公式t = t1 + 0.000156 h（ t1- t2 ）t1为测量温度计读数；t2为辅助温度计读数；h为测量温度计露出部分高度（以表示）h= t1 70.40； 0.000156水银相对玻璃的膨胀系数。表1 纯水在不同温度下的饱和蒸气压测量数据测压仪读数/kpa蒸气压p/kpa测量温度t1/辅助温度t2/校正温度t/校正温度T/Klnp-59.6042.4177.5015.677.57350.722.8513.747-54.7547.2679.4515.879.54352.692.8353.856-50.6851.3382.0116.082.13355.282.8153.938-46.6755.3483.8216.083.96357.112.8004.013-43.4858.5385.2516.185.41358.562.7894.070-39.4962.5286.9516.487.11360.262.7764.135-34.9367.0888.7416.588.95362.102.7624.206-30.2571.7690.0016.690.22363.372.7524.273-26.5775.4491.8816.792.13365.282.7384.323-20.5781.4493.9017.094.18367.332.7224.400-13.8388.1896.0217.096.33369.482.7074.479-7.7794.2497.9016.998.24371.392.6934.546-0.97101.0499.6516.9100.03373.182.6804.6160102.01100.0316.9100.41373.562.6774.6252. 测量值与文献值的比较。表2 水在不同温度下的饱和蒸气压文献值数据来源：浙江大学化学系主编,中级化学实验,北京:科学出版社,2005,P388。温度/77798183858789推荐精选蒸气压/kpa41.90545.48749.32453.42857.81562.49967.496装 订 线表2 水在不同温度下的饱和蒸气压文献值温度/9193959799101蒸气压/kpa72.82378.49484.52990.94597.959104.99图1 水在不同温度下的饱和蒸气压测量值与文献值的pT曲线比较3. lnp1/T的图线。4. 水在实验温度范围内的摩尔气化焓的计算。根据lnp1/T的关系图，该直线的斜率为-4.971×103则 -/ R = -4.971×103 = 4.971×103×8.314 J/mol=41.329×103 J/mol推荐精选 =41.329kJ/mol装 订 线查阅资料知水在80100的摩尔气化焓约为(41.585+40.657)/ 2 kJ/mol =41.121 kJ/mol数据来源：浙江大学化学系主编,中级化学实验,北京:科学出版社,2005,P387。相对误差=|41.32941.121| / 41.121 = 0.5%5. 根据计算水在不同温度下的气化熵。（）表3 水在不同温度下的气化熵计算值温度t/768084889296100温度T/K349.15353.15357.15361.15365.15369.15373.15气化熵/J·mol-1118.37117.03115.72114.44113.18111.96110.76Trouton规则：即对于多数非极性液体，摩尔蒸发焓与常压下沸点之间有如下近似的定量关系显然，本次实验所测得的100水的气化熵为110.76 J· mol-1，与Trouton规则存在较大偏差，所以我们可以猜想水是极性液体。6. 用Antoine方程描述饱和蒸气压与温度的关系 7. 将lnp - T曲线进行拟合图3 lnpT的Antoine方程拟合曲线得到Antoine常量 A=14.96； B=3050； C=78.5由此可以通lnp1/(T-C)图线体现其线性关系图4 lnp1/(T-C)的Antoine方程拟合图线推荐精选8. 根据Antoine方程估算不同实验温度下的摩尔气化焓和气化熵Antoine常量A=14.96；B=3050；C=78.5 表4 水在不同实验温度下的饱和蒸气压、气化焓与气化熵（Antoine方程值）序号实验温度t/实验温度T/蒸气压/kpa气化焓/ kJ·mol-1气化熵/J·mol-1177.57350.7242.4142.091120.01279.54352.6947.2641.956118.96382.13355.2851.3341.781117.60483.96357.1155.3441.660116.66585.41358.5658.5341.565115.92687.11360.2662.5241.456115.07788.95362.167.0841.335114.16890.22363.3771.7641.259113.54992.13365.2875.4441.140112.631094.18367.3381.4441.015111.661196.33369.4888.1840.885110.661298.24371.3994.2440.772109.7813100.03373.18101.0440.667108.9814100.41373.56102.0140.645108.81【分析与讨论】数据及误差分析（1） 根据图1水在不同温度下的饱和蒸气压测量值与文献值的pT曲线十分吻合，蒸气压随温度升高而增大的趋势基本相同（2） 根据图2 lnp 1/T的关系图线，实验中lnp1/T的线性关系十分明显，相关程度很高，求得的水的摩尔气化焓与文献数值相比，误差较小仅为0.5%，误差产生的原因可能有：实验过程中，室内温度和气压的波动变化比较明显。即使对室内大气压和水银温度计露茎温度进行校正，仍然不能排除影响。较好的方法是，对实验开始和结束时的温度和气压分别进行测量，求取平均值可以减小实验误差。推荐精选Clausius-Clapeyron方程实际是Clapeyron方程的简化，其假设条件是所研究体系为纯物质的气-液两相平衡体系，忽略液体体积并假设水蒸气为理想气体；而在本实验中，为了简化成线性方程来处理又将摩尔气化焓视作常数。这些理论上的假设与实际实验条件并不完全相符。测压仪的读数不稳定会造成读数误差。（3） Trouton规则可以对水的极性进行简单判断。（4） Antoine方程对于温度和蒸气压之间的关系提供了一种新的描述方式，可以分析不同温度下的摩尔蒸发焓，在相平衡计算和工业应中比较常用。（5）（6）（7） （8） （注：可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!）（9）（10）（11） （12） （13）（14）推荐精选