液体饱和蒸汽压测定实验报告.docx
《液体饱和蒸汽压测定实验报告.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《液体饱和蒸汽压测定实验报告.docx（9页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
液体饱和蒸汽压测定实验报告
浙江万里学院生物与环境学院
化学工程实验技术实验报告
实验名称：
液体饱和蒸汽压的测定
姓名
成绩
班级
学号
同组姓名
实验日期
指导教师签字
批改日期
年月日
一、实验预习（30分）
1．实验装置预习（10分）2015年12月27日
指导教师＿＿＿＿＿＿（签字）成绩
实验仿真预习（10分）2015年12月27日
指导教师＿＿＿＿＿＿（签字）成绩
3．预习报告（10分）
指导教师＿＿＿＿＿＿（签字）成绩
（1）实验目的
1、掌握静态法测定液体饱和蒸气压的原理及操作方法。
学会由图解法求其平均摩尔气化热和正常沸点。
2、了解纯液体的饱和蒸气压与温度的关系、克劳修斯-克拉贝龙（Clausius-Clapeyron）方程式的意义。
3、了解真空泵、玻璃恒温水浴，缓冲储气罐及精密数字压力计
的使用及注意事项。
（2）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：
式中，R为摩尔气体常数；T为热力学温度；
为在温度T时纯液体的摩尔气化热。
假定
与温度无关，或因温度范围较小，
可以近似作为常数，积分上式，得：
其中C为积分常数。
由此式可以看出，以
对1/T作图，应为一直线，直线的斜率为
，由斜率可求算液体的
。
测定通常有静态法和动态法，静态法：
把待测物质放在一个封闭体系中，在不同的温度下，蒸气压与外压相等时直接测定外压；或在不同外压下测定液体的沸点。
动态法：
常用的有饱和气流法，即通过一定体积的已被待测物质所饱和的气流，用某物质完全吸收。
然后称量吸收物质增加的质量，求出蒸汽的分压力即为该物质的饱和蒸气压。
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。
（3）实验装置与流程：
将燃烧热实验的主要设备、仪器和仪表等按编号顺序添入图下面相应位置：
1．等压计2．磁力搅拌器3．测温及露茎校正温度计4．缓冲瓶5．恒温槽6．三通活塞7．直通活塞8．精密数字压力表
（4）简述实验所需测定参数及其测定方法：
实验所需测定参数：
在一定的大气压强下，在等差的温度下分别测定其饱和蒸气压
测定方法：
1．装样
从加样口注入乙醇，关闭平衡阀1，打开进气阀。
启动油泵，抽至气泡成串上窜，可关闭进气阀，打开平衡阀1漏入空气，使乙醇充满试样球体积的三分之二和U型管双臂的大部分。
2．检漏，系统气密性检查
接通冷凝水，关闭平衡阀1，打开进气阀使真空油泵与缓冲储气罐相通。
启动油泵，使压力表读数为某一数值（可60，70kPa左右），关闭进气阀，停止抽气，检查有无漏气（看压力表示数在3～5min内是否变化），若无漏气即可进行测定。
（注意：
在停止抽气前，应先把真空泵与大气相通，否则会造成泵油倒吸，造成事故。
）
3．饱和蒸气压的测定
调节恒温水浴温度30℃，开动油泵缓缓抽气，使试样球与U型管之间空间内的空气呈气泡状通过U型管中的液体而逸出。
如发现气泡成串上窜，可关闭进气阀，缓缓打开平衡阀1漏入空气使沸腾缓和。
如此慢沸3～5min，可认为试样球中的空气排除干净，关闭平衡阀2。
小心开启平衡阀1缓缓漏入空气，直至U型管两臂的液面等高为止，在压力表上读出压力值。
调节恒温水浴温度33℃，小心开启平衡阀1缓缓漏入空气，直至U型管两臂的液面等高为止，在压力表上读出压力值。
依次测定36℃，39℃，42℃，45℃，48℃，51℃时乙醇的蒸汽压。
测定过程中如不慎使空气倒灌入试样球，则需重新抽真空后方可继续测定。
如升温过程中U型管内液体发生暴沸，可开启平衡阀1漏入少量空气，以防止管内液体大量挥发而影响实验进行。
实验结束后，慢慢打开进气阀，使压力表恢复零位。
关闭冷却水，关闭压力表、恒温控制仪、恒温水浴电源，并拔下电源插头。
缓冲储气罐的使用：
1．安装：
用橡胶管或塑料管分别将进气阀与气泵、装置l接口，装置2接口与数字压力表连接。
安装时应注意连接管插入接口的深度要≥15mm，并扣紧，否则会影响气密性。
2．首次使用或长期未使用而重新启用时，应先作整体气密性检查
（1）将进气阀、平衡阀2打开，平衡阀1关闭（二阀均为顺时针关闭，逆时针开启）。
启动油泵加压（或抽气）至100KPa～200KPa，数字压力表的显示值即为压力罐中的压力值。
（2）关闭进气阀，停止抽气，检查平衡阀2是否开启，平衡阀l是否完全关闭。
观察数字压力表，若显示数字降值在标准范围内（小于0.01Kpa／秒），说明整体气密性良好。
否则需查找并清除漏气原因直至合格。
（3）再作微调部分的气密性检查：
关闭平衡阀1，开启平衡阀2调整微调部分的压力，使之低于压力罐中压力的1/2，观察数字压力表，其变化值在标准范围内（小于±0.01Kpa／4秒），说明气密性良好。
若压力值上升超过标准，说明平衡阀2泄漏；若压力值降超过标准，说明平衡阀1泄漏。
3．与被测系统连接进行测试：
（1）用橡胶管将装置2接口与被测系统连接、装置1接口与数宁压力计连接。
打开进气阀与平衡阀2，关闭平衡阀1，启动气泵，加压（或抽气），从数字压力计即可读出压力罐中的压力值。
（2）测试过程中需调整压力值时，使压力表显示的压力略高于所需压力值，然后关闭进气阀，停止气泵工作，关闭平衡阀2，调节平衡阀1使压力值至所需值。
采用此方法可得到所需的不同压力值。
4．测试完毕，打开进气阀、平衡阀均可释放储气管中的压力，使系统处于常压下备用。
（5）实验操作要点：
1．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。
2．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。
3．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。
4．测定中，打开进空气活塞，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。
5．在停止抽气前，应先把真空泵与大气相通，否则会造成泵油倒吸造成事故。
6．平衡阀2容易出现问题，一直保持打开状态，不用再调节。
7.整个实验过程中，应保持等压计样品球液面上空的空气排净。
8.蒸汽压与温度有关，所以测定过程中恒温槽的温度波动需控制在±0.1℃。
9.实验过程中需防止U型管内液体倒灌入样品球内，带入空气，使实验数据偏大。
10.实验结束时，必须将体系放空，使系统内保持常压，关掉缓冲罐上抽真空开关及所有电源开关和冷却水。
11.阀的开启不能用力过强，以防损坏影响气密性。
由于阀的阀芯未设防脱装置，关闭阀门时严禁将阀上阀体旋至脱离状态，以免阀在压力下造成安全事故。
维修阀必须先将压力罐的压力释放后，再进行拆卸。
连接各接口时，用力要适度，避免造成人为的损坏。
压力罐的压力使用范围为-100KPa～250Kpa，为了保证安全，加压时不能超出此范围。
使用过程中调节平衡阀1、平衡阀2时压力表所示的压力值有时跳动属正常现象，待压力稳定后方可作实验。
二、实验操作及原始数据表（30分）
大气压：
104.26kPa
编号
温度℃
T
压差计度数
平均
饱和蒸汽压P
1/T
lnp
1
21
291.15
-84.30
-84.36
-84.31
-84.323
19.937
0.0034357
2.9926
2
24
294.15
-82.48
-82.46
-82.43
-82.457
21.803
0.0033996
3.0820
3
27
297.15
-80.51
-80.50
-80.51
-80.507
23.753
0.0033653
3.1677
4
30
300.15
-78.61
-78.63
-78.63
-78.623
25.37
0.0033317
3.2336
5
33
303.15
-77.22
-77.56
-77.51
-77.430
26.83
0.0032987
3.2895
6
36
306.15
-76.35
-76.32
-76.33
-76.333
27.927
0.0032667
3.3296
7
39
309.15
-73.74
-73.82
-73.82
-73.793
30.467
0.0032347
3.4166
三、数据处理结果（20分）
以lnp对1/T作图，应为一直线，直线的斜率为
，由斜率可求算液体的ΔvapHm。
=-2022.3
所以ΔvapHm=R*2022.3=2012.87
四、思考讨论题（20分）
1.试分析引起本实验误差的因素有哪些？
答：
本实验测定的物理量为温度和压力。
影响压力测量的因素：
空气排尽、温度恒定、液面相平；影响温度测量的因素：
温度计的读书校正和露出校正。
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？
答：
由平衡管测量原理可知，只有AB弯管中的空气排干净，才有P（A）
=P（B）=P饱=P外-
h
操作：
通过减压法除去空气
防止空气倒灌：
排气时要慢，不要使气泡成串冒出，要使液体形成液封；进气时控制好进气速度，防止空气倒灌。
3.本实验方法能否用于测定溶液的饱和蒸汽压？
为什么？
答：
不能。
减压时低沸点组分排出量大于高沸点组分，使溶液组成发生变化。
4.试说明压力计中所读数值是否是纯液体的饱和蒸气压？
答：
当温度恒定，两液面相平时读取压力计读数，所读数值为室压与液体饱和蒸气压的差值。
升级会员 