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文檔簡介
實驗126液體飽和蒸氣壓的測定年級:化學2011級教師:王瓊Ⅰ目的要求1、明確純液體飽和蒸汽壓的定義和氣液兩相平衡的概念,深入了解純液體飽和蒸汽壓和溫度的關(guān)系:克勞修斯—克拉貝龍方程;2、用數(shù)字式壓力計測定不同溫度下乙醇的飽和蒸汽壓,初步掌握低真空實驗技術(shù);3、學會用圖解法求被測液體在實驗范圍內(nèi)的平均摩爾汽化熱和正常沸點。壓力是體系的一個重要參數(shù),許多物質(zhì)的物理化學性質(zhì),如熔點、沸點,以及吸附、溶解、擴散、化學平衡移動等物理化學過程都與壓力有著密切的關(guān)系。壓力測量是物理化學實驗的主要操作技術(shù)之一,因此,體系壓力的測量具有實用價值。在一定溫度下,與液體處于平衡狀態(tài)時的蒸氣壓力,稱為該溫度下的飽和蒸氣壓。這里的平衡狀態(tài)是指動態(tài)平衡。液體的沸點隨外壓的變化而變化,若外壓為標準壓力(取100KPa),則液體沸點就稱為正常沸點。
Ⅱ
基本介紹在某一溫度下,被測液體處于密閉真空容器中,液體分子從表面逃速成蒸氣,同時蒸氣分子因碰撞而凝結(jié)成濃相。當兩者的速率相等時,就達到了動態(tài)平衡,此時氣相中蒸氣密度不再改變,因而具有一定的飽和蒸氣壓。測定液體飽和蒸氣壓,可深入了解純液體飽和蒸氣壓和溫度的關(guān)系——克勞修斯—克拉貝龍方程式,求算被測液體在實驗溫度范圍內(nèi)的平均摩爾氣化熱與正常沸點。Ⅱ
基本介紹Ⅲ
實驗原理飽和蒸汽壓:在一定溫度下,與純液體處于平衡狀態(tài)時的蒸汽壓力,稱為該溫度下的飽和蒸汽壓。
由實驗測定液體的一系列不同溫度下的飽和蒸汽壓數(shù)據(jù),然后用lnp對1/T作圖,求出斜率,再由斜率求出。溫度范圍變化不大時Ⅲ
實驗原理測定飽和蒸氣壓的方法有動態(tài)法、比較法、飽和氣流法、靜態(tài)法等。本實驗采用靜態(tài)法。即在一定的溫度下,直接測定體系的壓力,測定時要求體系內(nèi)無雜質(zhì)氣體。為此用一個球管與一個U型管相連,構(gòu)成了實驗測定的裝置,其外形如右圖所示。球a中盛有被測液體,U
形管bc部分以被測液體作為封閉液。測定時先將a與b之間的空氣抽凈,然后從c的上方緩慢放入空氣,使等壓計b、c兩端的液面平齊,且不再發(fā)生變化時,則ab之間的蒸氣壓即為此溫度下被測液體的飽和蒸氣壓,因為此飽和蒸氣壓與c上方的壓力相等,而c上方的壓力可由壓力計直接讀出。溫度則由恒溫槽內(nèi)的溫度計直接讀出,這樣可得到一個溫度下的飽和蒸氣壓數(shù)據(jù)。當升高溫度時,因飽和蒸氣壓增大,故等壓計內(nèi)b液面逐漸下降,c液面逐漸上升。同樣從c的上方再緩慢放入空氣,以保持bc兩液面的平齊,當恒溫槽達到設(shè)定的溫度且在bc
兩液面平齊時,即可讀出該溫度下的飽和蒸氣壓。用同樣的方法可測定其它溫度下的飽和蒸氣壓。Ⅲ
實驗原理Ⅳ
實驗儀器與試劑蒸氣壓測定裝置1套循環(huán)水真空泵1臺DP-AF型數(shù)字氣壓計1臺SYP-ⅢB型玻璃恒溫水浴1套無水乙醇(A.R)Ⅴ
實驗步驟1、實驗裝置如下圖1.液體飽和蒸氣壓測定裝置圖2、按圖1連接好實驗裝置,并檢查系統(tǒng)的氣密性:
a.將進氣閥、平衡閥2打開,平衡閥1關(guān)閉(三閥均為順時針關(guān)閉,逆時針開啟)。啟動壓力泵加壓至100KPa~200KPa,數(shù)字壓力表的顯示值即為壓力罐中的壓力值。
b.停止壓力泵工作,關(guān)閉進氣閥,并檢查平衡閥2是否開啟,平衡閥1是否完全關(guān)閉。觀察數(shù)字壓力表,若顯示數(shù)字下降值在標準范圍內(nèi)(小于0.01KPa/s),說明整體氣密性良好。否則需查找并清除漏氣原因,直至合格。Ⅴ
實驗步驟c.微調(diào)部分的氣密性檢查:關(guān)閉平衡閥2,用平衡閥1調(diào)整微調(diào)部分的壓力,使之低于壓力罐中壓力的1/2,觀察數(shù)字壓力表,其顯示數(shù)字變化值在標準范圍內(nèi)(小于0.02KPa/m),說明氣密性良好。若顯示壓力值上升超過標準,說明平衡閥2泄漏;若顯示壓力值下降超過標準,說明平衡閥1泄漏。Ⅴ
實驗步驟3、裝樣從加樣口注入乙醇,關(guān)閉進氣活塞,旋轉(zhuǎn)抽氣活塞使真空泵與穩(wěn)壓瓶相通,啟動循環(huán)真空泵,抽至氣泡成串上竄,然后關(guān)閉抽氣活塞,打開進氣活塞漏入空氣,使乙醇充滿試樣球體積的2/3和U型管雙臂的少部分。4、玻璃恒溫水浴的使用打開玻璃恒溫浴“加熱器”開關(guān),置于“強加熱”、“慢攪拌”,顯示屏的右下部的“置數(shù)”紅燈亮,按動×10和×1按鈕,使“設(shè)定溫度”至25.00℃按動“工作/置數(shù)”使水浴升溫。當水浴溫度升至25.00℃后加熱方式改為“弱”,恒溫10分鐘。Ⅴ
實驗步驟Ⅴ
實驗步驟5、測定開啟真空泵緩緩抽氣,使試樣與U型管之間空間內(nèi)的空氣呈氣泡狀通過U型管中的液面而逐出。如發(fā)現(xiàn)氣泡成串上竄,可關(guān)閉抽氣活塞,緩緩打開進氣活塞漏入空氣使沸騰緩和。如此慢沸3-4分鐘,試樣中的空氣排除后,且體系溫度恒定后,關(guān)閉抽氣活塞,小心開啟進氣活塞緩緩漏入空氣(切不可太快,以免空氣倒灌入ab彎管中,如果發(fā)生空氣倒灌,則須重新排除空氣)
,直至U型管兩臂的液面等高為止,在壓力表上讀出壓力值。重復操作一次,壓力表上的讀數(shù)與前一次相比兩者差值應不大于67Pa,此時即可認為試樣球與U型管液面上的空間已全部為乙醇的蒸氣所充滿。Ⅴ
實驗步驟6、如上法分別測定30.00℃
、35.00℃
、40.00℃
、45.00℃
、50.00℃及55.00℃時乙醇的蒸氣壓。
1、在開泵前,先開啟冷卻水,然后才能抽氣。抽氣的速度以氣泡一個個逸出為宜,這樣可以避免等位計內(nèi)液體沸騰過劇,致使b管內(nèi)的液體抽盡(完)。2、等位計中液面間的空氣必須排除干凈。5、液體蒸氣壓與溫度有關(guān),故測定過程控溫精度須在土0.1一土0.2℃。Ⅵ
實驗注意事項3、必須讓等位儀U型管中的樣品液沸騰3~4分鐘后方可進行測定。4、升溫時可預先漏入少量的空氣,以防止U型管中的液體暴沸。
6、在停止實驗時,應緩緩地打開平衡閥2,使壓力表恢復零位。關(guān)閉冷卻水,將進氣閥旋至與大氣相通,使真空泵通大氣,然后切斷電源,使實驗裝置復原,但不要拆裝置。
7、整個實驗過程中,要嚴防空氣倒灌,否則,實驗要重做。為了防止空氣倒灌,在每次讀取平衡溫度和平衡壓力數(shù)據(jù)后,應快速啟動加熱。Ⅵ
實驗注意事項1、不同溫度下乙醇飽和蒸汽壓的測定t/℃
T/K
大氣壓/Kpa
表壓/Kpa
P*/KPa(飽和蒸汽壓)
lnP*/Pa
1/T/K
Ⅶ
實驗數(shù)據(jù)處理2、由上表數(shù)據(jù)繪制蒸氣壓P對溫度T的曲線(p-T圖)3、從p-T曲線圖中均勻讀取10個點,列出相應的數(shù)據(jù)表,繪制出lnp-1/T直線圖,求出直線的斜率,由斜率算出乙醇在此溫度下的平均摩爾汽化焓,由曲線求得乙醇的正常沸點,與文獻相比較。Ⅶ
實驗數(shù)據(jù)處理文獻值:沸點:78.2℃
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