純液體飽和蒸氣壓的測(cè)定

純液體飽和蒸氣壓的測(cè)定

——靜態(tài)法

藥學(xué)院化學(xué)教研室一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆侦o態(tài)法測(cè)定純液體飽和蒸氣壓的原理及方法，學(xué)會(huì)用圖解法求純液體的平均摩爾氣化焓和正常沸點(diǎn)。熟悉和掌握真空泵和恒溫槽的使用。明確純液體飽和蒸氣壓的概念及其與溫度的關(guān)系，加深對(duì)克－克方程的理解。二、實(shí)驗(yàn)原理在一定溫度下，純液體與其自身的蒸氣達(dá)到氣液平衡時(shí)，蒸氣的壓力稱為該溫度下該液體的飽和蒸氣壓，簡(jiǎn)稱為蒸氣壓。液體的飽和蒸氣壓與液體的性質(zhì)和溫度等因素有關(guān)。純液體的飽和蒸氣壓是隨溫度而改變，當(dāng)溫度升高時(shí)，蒸氣壓增大；溫度降低時(shí)，則蒸氣壓減小。蒸發(fā)1mol液體所吸收的熱量稱為該溫度下該液體的摩爾氣化熱/氣化焓。當(dāng)液體的飽和蒸氣壓等于外界壓力時(shí)，液體沸騰，此時(shí)的溫度即為該液體的沸點(diǎn)。當(dāng)外壓為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓時(shí)，液體的沸點(diǎn)稱為正常沸點(diǎn)。

在溫度較小的變化范圍內(nèi)，可視為與溫度無(wú)關(guān)，積分上式可得：

由熱力學(xué)理論，液體飽和蒸氣壓隨溫度變化的定量關(guān)系，可由克勞修斯-克拉貝龍（Clausius-Clapeyron）方程給出：

式中p為液體在溫度T時(shí)的飽和蒸氣壓，R為氣體常數(shù)，R＝8.314J·K-1·mol-1由上式可知，若以lnp對(duì)1/T作圖應(yīng)得一直線，由直線的斜率k得到二、實(shí)驗(yàn)原理測(cè)定飽和蒸氣壓的方法有動(dòng)態(tài)法、比較法、飽和氣流法、靜態(tài)法等。

本實(shí)驗(yàn)采用靜態(tài)法。即在一定的溫度下，直接測(cè)定體系的壓力，測(cè)定時(shí)要求體系內(nèi)無(wú)雜質(zhì)氣體。為此用一個(gè)球管與一個(gè)U型管相連，構(gòu)成了實(shí)驗(yàn)測(cè)定的裝置，其外形如右圖所示。

平衡管/等壓管示意圖ABC

球a中盛有被測(cè)液體，U

形管bc部分以被測(cè)液體作為封閉液。測(cè)定時(shí)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(jì)b、c兩端的液面平齊，且不再發(fā)生變化時(shí)，則ab之間的蒸氣壓即為此溫度下被測(cè)液體的飽和蒸氣壓，因?yàn)榇孙柡驼魵鈮号cc上方的壓力相等，而c上方的壓力可由壓力計(jì)直接讀出。溫度則由恒溫槽內(nèi)的溫度計(jì)直接讀出，這樣可得到一個(gè)溫度下的飽和蒸氣壓數(shù)據(jù)。升溫時(shí),因飽和蒸氣壓增大,故等壓計(jì)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(dāng)恒溫槽達(dá)到設(shè)定的溫度且在bc兩液面平齊時(shí)，即可讀出該溫度下的飽和蒸氣壓。用同樣的方法可測(cè)定其它溫度下的飽和蒸氣壓。三、實(shí)驗(yàn)儀器與藥品等位計(jì)/平衡管；冷凝管；緩沖儲(chǔ)氣罐;

真空泵；數(shù)字式壓力計(jì)；

四、實(shí)驗(yàn)裝置圖液體飽和蒸氣壓測(cè)定裝置圖五、實(shí)驗(yàn)步驟熟悉實(shí)驗(yàn)裝置及抽氣流程檢查平衡管中水的量是否符合要求檢查系統(tǒng)是否漏氣確定溫度恒溫后開(kāi)始抽氣放氣平衡讀取數(shù)據(jù)溫度調(diào)高3℃重復(fù)4-5步，測(cè)8-10點(diǎn)數(shù)據(jù)1、裝置儀器將蒸餾水裝入平衡管中，A球約1/2～2/3體積，B和C球適量，然后按圖連接好各部分。初始狀態(tài)：平衡閥1、平衡閥2應(yīng)打開(kāi)，進(jìn)氣閥關(guān)閉。打開(kāi)數(shù)字真空壓力計(jì)，待數(shù)字穩(wěn)定后按采零鍵。顯示應(yīng)為00.0

。五、實(shí)驗(yàn)步驟2、系統(tǒng)氣密性檢查關(guān)閉平衡閥1，打開(kāi)進(jìn)氣閥使系統(tǒng)與真空泵連通，開(kāi)動(dòng)真空泵，抽氣減壓至壓力計(jì)顯示約為-50.0kPa時(shí)，關(guān)閉平衡閥2，使系統(tǒng)與真空泵、大氣皆不通。觀察壓力計(jì)讀數(shù)，如讀數(shù)能在5分鐘內(nèi)幾乎維持不變（ΔP≤0.1kPa），則表明系統(tǒng)不漏氣。否則應(yīng)逐段檢查，消除漏氣原因。液體飽和蒸氣壓的測(cè)量

3、排除AB彎管空間內(nèi)的空氣

AB彎管空間內(nèi)的壓力包括兩部分:一是待測(cè)液的蒸氣壓;另一部分是空氣的壓力。測(cè)定時(shí)，必須將其中的空氣排除后，才能保證B管液面上的壓力為液體的蒸氣壓。

排除方法為:先將恒溫槽溫度調(diào)至第一個(gè)溫度值，并接通冷凝水。體系溫度恒定后，打開(kāi)平衡閥2和進(jìn)氣閥，抽氣降壓至液體沸騰，關(guān)閉平衡閥2。此時(shí)AB彎管內(nèi)的空氣不斷隨蒸氣經(jīng)C管逸出，如此沸騰3分鐘，可認(rèn)為空氣被排除干凈。4、飽和蒸氣壓的測(cè)定排凈空氣，關(guān)閉進(jìn)氣閥。打開(kāi)平衡閥1緩緩放入空氣（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B管、C管中液面平齊，關(guān)閉平衡閥1，記錄溫度與壓力計(jì)讀數(shù)（如果放入空氣過(guò)多，C管中液面低于B管的液面，須小心打開(kāi)平衡閥2

調(diào)平齊）。然后，將恒溫槽溫度升高3℃～5℃，因溫度升高后，液體的飽和蒸氣壓增大，液體會(huì)不斷沸騰。為了避免B、C管中液體大量蒸發(fā)，應(yīng)隨時(shí)打開(kāi)平衡閥1緩緩放入少量空氣，使C管中氣泡不冒出，空氣不進(jìn)入。體系溫度恒定后，調(diào)整平衡閥1和平衡閥2使B、C管液面平齊，記錄溫度和壓差。然后依次每升高3℃，測(cè)定一次壓差，總共測(cè)7～8個(gè)值。

液體飽和蒸氣壓的測(cè)量六、數(shù)據(jù)記錄及處理（一）數(shù)據(jù)記錄實(shí)驗(yàn)者實(shí)驗(yàn)時(shí)間室溫大氣壓：實(shí)驗(yàn)前實(shí)驗(yàn)后不同溫度下水飽和蒸氣壓的測(cè)定溫度/℃溫度/K大氣壓/mmHg表壓/mmHg蒸氣壓/mmHg4043464952555861

六、數(shù)據(jù)記錄及處理（二）數(shù)據(jù)處理1、由上表數(shù)據(jù)繪制蒸氣壓p對(duì)溫度T的曲線（p-T圖）2、從p-T曲線圖中均勻讀取10個(gè)點(diǎn)，列出相應(yīng)的數(shù)據(jù)表，繪制出lnp-1/T直線圖，求出直線的斜率，由斜率算出水在此溫度下的平均摩爾汽化焓，由直線求得水的正常沸點(diǎn)。液體飽和蒸氣壓的測(cè)量

七、注意事項(xiàng)1、

減壓系統(tǒng)不能漏氣，否則抽氣時(shí)達(dá)不到本實(shí)驗(yàn)要求的真空度。2、必須充分排除凈AB彎管空間中全部空氣，使B管液面上空只含液體的蒸氣分子。AB管必須放置于恒溫水浴中的水面以下，否則其溫度與水浴溫度不同。3、在操作過(guò)程中要防止空氣倒灌，一旦倒灌必須重新排氣。

4、油泵關(guān)閉時(shí)，應(yīng)先打開(kāi)緩沖瓶上閥門(mén)通大氣，再關(guān)油泵。液體飽和蒸氣壓的測(cè)量

七、思考題1、為什么AB彎管中的空氣要排除凈，怎樣操作