2025年探究液體飽和蒸氣壓的實(shí)驗(yàn)測(cè)量方法

1.明確純液體飽和蒸汽壓和蒸汽壓的概念及其與溫度的關(guān)系，加深對(duì)勞修斯-克拉貝龍2.掌握靜態(tài)法測(cè)定純液體飽和蒸汽壓的原理及措施，并學(xué)會(huì)用圖解法求純液體的平均并學(xué)會(huì)3.理解數(shù)字式低真空側(cè)壓儀=,熟悉常用的氣壓計(jì)的使用及校正的措施，初步掌握真空試驗(yàn)技在一定溫度下(距離臨界溫度較遠(yuǎn)時(shí)),純液體與其蒸氣達(dá)平衡時(shí)的蒸氣壓稱為該溫度下液體的飽和蒸氣壓，簡(jiǎn)稱為蒸氣壓。蒸發(fā)一摩爾液體所吸取的熱量稱為該溫度下液體的摩爾氣化熱。液體的由此式可以看出，以作圖，應(yīng)為一直線，直線的斜率為,由斜率可求算液體的△vapH=-Rm當(dāng)液體的飽和蒸汽壓登月外界壓力時(shí)，液體測(cè)定液體飽和蒸氣壓的措施諸多。本試驗(yàn)采用靜態(tài)法，是指在某一溫度下，直接測(cè)量飽和蒸氣所示。平衡管由A球和U型管B、C構(gòu)成。平衡管上接一冷凝管5,以橡皮管與壓力計(jì)相連。A內(nèi)裝待測(cè)液體，當(dāng)A球的液面上純粹是待測(cè)液體的蒸氣，而B(niǎo)管與C管的液面處在同一水平時(shí)，則表達(dá)B管液面上的(即A球液面上的蒸氣壓)與加在C管液面上的外壓相等。此時(shí)，體系氣液兩相平衡的溫度稱為氣壓。四、試驗(yàn)環(huán)節(jié)(這部分已由老師裝置完畢)檢查U形管兩邊處在同一水平，水面靠近B球底部位置。如在3分鐘內(nèi)示數(shù)維持不變，則表明系統(tǒng)不漏氣。否則應(yīng)逐段檢查裝置每個(gè)部分，消除漏氣原因。3.排除管內(nèi)的空氣先將恒溫槽溫度調(diào)至40℃接通冷凝水，抽氣降壓至液體輕微沸騰，此時(shí)彎管內(nèi)的空氣不停隨蒸氣管逸出(速度不適宜過(guò)快，若過(guò)快可合適打開(kāi)漏入空氣，但不應(yīng)使空氣倒灌),如此沸騰3分鐘，4.飽和蒸氣壓的測(cè)定當(dāng)空氣被排除潔凈，且體系溫度恒定后，打開(kāi)直通活塞緩緩放入空氣(切不可太快，以免空氣倒灌入彎管中，假如發(fā)生空氣倒灌，則須重新排除立即記錄此時(shí)的溫度與壓力差(假如放入空氣過(guò)多，C管中液面低于B管的液面，須再緩慢抽氣，再調(diào)平齊)。然后，將恒溫槽溫度升高5℃,因溫度升高后，液體的飽和蒸氣壓增大，液體會(huì)不停沸騰。為了防止B、C管中液體大量蒸發(fā)，應(yīng)隨時(shí)打開(kāi)直通活塞緩緩放入少許空氣，保持C管中液面相對(duì)安靜。當(dāng)體系溫度恒定后，再次放入空氣使B、C管液面平齊，記錄溫度和壓差。然后依次每升高5℃,測(cè)定一次壓差，總共測(cè)7個(gè)值。五、試驗(yàn)記錄和數(shù)據(jù)處理室溫：24.4℃氣壓計(jì)讀數(shù)：102.600kPa校正后壓強(qiáng)102.217kPa次數(shù)溫度t/℃1234567△aH相對(duì)誤差E=(41.04-40.63)/40.63×100%=1.01%六、討論與思索1、根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)，將校正壓力p取對(duì)數(shù)值lnp作為縱坐標(biāo)，以開(kāi)氏溫度倒數(shù)1/T作為橫坐標(biāo)，繪制散點(diǎn)圖。由出lnp-1/T關(guān)系圖可以看出，直線有關(guān)性較高，線性很好，因而斜率m較為精確，可2、試驗(yàn)過(guò)程中，進(jìn)行了兩次。第一次試驗(yàn)相對(duì)失敗，由于在空氣漏入時(shí)沒(méi)有控制得當(dāng)，導(dǎo)致U形管中過(guò)多的水倒灌入A球，以至于U形管液面過(guò)低難以讀數(shù)，且空氣進(jìn)入館內(nèi)，氣密性受到影響，試驗(yàn)不能進(jìn)行下去。3、在更換了儀器之后，重新開(kāi)始進(jìn)行試驗(yàn)。后續(xù)進(jìn)行較為順利。但在U形管調(diào)整過(guò)程中，難以控制恰好兩邊平衡，且平衡后因A球內(nèi)水繼續(xù)沸騰液面仍然會(huì)出現(xiàn)差值。故試驗(yàn)中在調(diào)整時(shí)合適預(yù)留液面差，待A球內(nèi)沸騰后漸漸平衡液面差，則左右液面恰好靠近持平。通過(guò)多次試驗(yàn)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，掌握了該措施后試驗(yàn)速度較快提高。4、參見(jiàn)數(shù)據(jù)。純水的平均摩爾汽化熱比文獻(xiàn)值要略高，重要原由于該參數(shù)是溫度的函數(shù)，伴隨溫度變化而變化。試驗(yàn)平均溫度約55.1℃,比原定平均溫度55℃,因此比文獻(xiàn)值略高。而正常沸點(diǎn)是在101.325kPa下，而本次試驗(yàn)的大氣壓校正后較原則大氣壓偏大，因此測(cè)得沸點(diǎn)較文獻(xiàn)值高。1、什么是液體的飽和蒸汽壓?什么叫正常沸點(diǎn)?液體的沸點(diǎn)與外壓有何關(guān)系?在密閉條件中，在一定溫度下，與固體或液體處在相平衡的蒸氣所具有的壓力稱為飽和蒸氣壓；在外壓為一種大氣壓的時(shí)候液體的沸點(diǎn)稱為正常沸點(diǎn)；液體沸點(diǎn)伴隨外壓增大而增大。2、本試驗(yàn)措施能否用于測(cè)定其他溶液的蒸汽壓?為何?視詳細(xì)狀況而定，一般不可以。由于溶液濃度伴隨溶劑的蒸發(fā)而增大，蒸汽壓也因此變化，故難以測(cè)量精確。3、等壓計(jì)U形管液體有什么作用?冷凝器有什么作用?U形管中液體可以用于指示管內(nèi)蒸汽壓與外壓平衡的指標(biāo)，用于等效測(cè)量管內(nèi)氣壓；用于冷凝蒸汽，防止蒸汽被抽入真空泵中。4、怎樣從數(shù)字式低真空測(cè)壓儀示數(shù)得出純液體飽和蒸汽壓?通過(guò)U形管兩邊持平，等效地讀出外壓即等于液體飽和蒸汽壓。5、能否在加熱狀況下檢查與否漏氣?不能。加熱過(guò)程中溫度不能恒定，氣-液兩相不能到達(dá)平衡，壓力也不恒定6、試驗(yàn)中為何要防止空氣倒灌?若發(fā)生倒灌則管內(nèi)不再是純液體的蒸汽，測(cè)量的將不是純液體蒸汽壓。7、試驗(yàn)時(shí)抽氣和漏入空氣的速度應(yīng)怎樣控制?為何?不管抽氣還是漏入空氣都應(yīng)當(dāng)盡量地慢，防止氣壓變化過(guò)大在管中變化過(guò)于明顯，導(dǎo)致出現(xiàn)倒灌或者爆沸的現(xiàn)象8、試驗(yàn)時(shí)大燒杯中的水為何一定要沉沒(méi)等壓計(jì)的U形管?保證整個(gè)體系處在同一恒溫狀態(tài)，使得U形管左右兩邊溫度相等，才能用外壓等效處理為U形管內(nèi)飽和蒸汽壓強(qiáng)。雷諾校正：消除體系與環(huán)境間存在熱互換導(dǎo)致的對(duì)體系溫度變化的影響。1.室溫、樣品質(zhì)量和剩余燃燒絲質(zhì)量物質(zhì)點(diǎn)火絲/g苯甲酸(1)萘苯甲酸(2)2、熱計(jì)常數(shù)C計(jì)算由圖得：苯甲酸(1)△T=1.083533℃苯甲酸(2)△T=0.7907℃苯甲酸恒容摩爾燃燒熱為-3226.9kj/由Qv=Qp-△nRT=>Qv=-3.223、萘的恒容燃燒熱Qv,m及恒壓燃燒熱Qp,m計(jì)算解得Qv=-5190.669045KJ/mol故相對(duì)誤差為：0.812%七、分析與討論1、本次試驗(yàn)中，氧彈卡計(jì)絕熱性能一般，通過(guò)雷諾校正后校正值與測(cè)量值有較大差異。而雷諾校正2、在試驗(yàn)過(guò)程中，尤其在進(jìn)行苯甲酸的壓片過(guò)程，由于苯甲酸晶體構(gòu)造較為難以壓實(shí)，有相稱部分3、本次試驗(yàn)測(cè)得恒壓摩爾燃燒熱(即反應(yīng)焓)的數(shù)據(jù)偏高，重要由于測(cè)量前面提及的水的熱計(jì)常數(shù)偏大(原因已在前面分析),導(dǎo)致最終止果偏高。4、其他試驗(yàn)原因，如點(diǎn)火絲部分氧化、充氣放氣不充足等原因?qū)е氯紵怀渥?，氧彈卡?jì)密封性局限性(在密閉之后浸泡入水中有漏氣現(xiàn)象),導(dǎo)致測(cè)試成果中出現(xiàn)誤差，由于原因過(guò)多且復(fù)雜，因此1、什么是燃燒熱?它在化學(xué)計(jì)算中有何應(yīng)用?位為kJ/mol。反應(yīng)熱中△H為負(fù)，則為放熱反應(yīng)；為正，則為吸熱反應(yīng)，燃燒熱為反應(yīng)熱的一種，其△H為負(fù)值含相似碳原子數(shù)的烷烴異構(gòu)體中，直鏈烷烴的燃燒熱最大，支鏈越多燃燒熱越小。2、什么是卡計(jì)和水的熱當(dāng)量?怎樣測(cè)得?卡計(jì)和水當(dāng)量就是量熱儀內(nèi)筒水溫每升高一度所吸取的熱量。單位是：焦耳/度測(cè)法：用已知燃3、測(cè)量燃燒熱兩個(gè)關(guān)鍵規(guī)定是什么?怎樣保證到達(dá)這兩個(gè)規(guī)定?試驗(yàn)關(guān)鍵：點(diǎn)火成功、試樣完全燃燒是試驗(yàn)成敗關(guān)鍵，可以考慮如下幾項(xiàng)技術(shù)措施：(1)試樣應(yīng)進(jìn)行磨細(xì)、烘干、干燥器恒重等前處理，潮濕樣品不易燃燒且有誤差。壓片緊實(shí)度：一般硬到表面有較細(xì)密的光潔度，棱角無(wú)粗粒。(2)點(diǎn)火絲與電極接觸電阻要盡量小，注意電極松動(dòng)和鐵絲碰杯短路問(wèn)題。(3)充足氧(1-1.5MPa)并保證氧彈不漏氧，保證充足燃燒。(4)注意點(diǎn)火前才將二電極插上氧彈再按點(diǎn)火鈕，否則因儀器未設(shè)互鎖功能，極易發(fā)生(按攪拌鈕4、試驗(yàn)測(cè)量到的溫度差值為何要雷諾作圖法校正，尚有哪些誤差來(lái)源會(huì)影響測(cè)量的成果?實(shí)際上，熱量計(jì)與周圍環(huán)境的熱互換無(wú)法完全防止，它對(duì)溫度測(cè)量值的影響可用雷諾溫度校正圖還也許帶來(lái)誤差的也許有：(3)樣品也許受潮使稱量時(shí)產(chǎn)生誤差；許具有雜質(zhì)。SSA條件：恒溫27.1℃氫離子濃度0.15mol/L總離子強(qiáng)度I=0.7波長(zhǎng)λ=450nm消光度E1(平均)10的平衡常數(shù)基本維持于186附近，相對(duì)誤差非常少，處在可以接受范圍內(nèi)。與參照文獻(xiàn)數(shù)值K=1.9953(lgK1=2.3北師大無(wú)機(jī)化學(xué)4版附錄)靠近，總體符合試驗(yàn)規(guī)定。七、提問(wèn)與思索3、由于Fe3+離子在水溶液中，存在水解平衡，因此Fe3+離子與由上式可見(jiàn)，平衡常數(shù)受氫離子的影響。因此，試驗(yàn)只能在同一pH值下進(jìn)行。本試驗(yàn)為離子平衡反應(yīng)，離子強(qiáng)度必然對(duì)平衡常數(shù)有很大影響。因此，在各被測(cè)溶液中離子強(qiáng)度應(yīng)保持一致。4、為了消除除了測(cè)量物質(zhì)外溶劑中有其他吸光物質(zhì)對(duì)該波長(zhǎng)的光有吸取而導(dǎo)致誤差，因此必須使用除被測(cè)物質(zhì)外其他組分完全一致的溶液作為空白對(duì)比液，在722型分光光度計(jì)中進(jìn)行調(diào)100設(shè)置，保證抵消誤差。【試驗(yàn)?zāi)康摹竣奂寄芤?guī)定：掌握冰點(diǎn)減少測(cè)定管、數(shù)字溫差儀的使用措施，試驗(yàn)數(shù)據(jù)的作圖處理措【試驗(yàn)原理】化合物的分子量是一種重要的物理化學(xué)參數(shù)。用凝固點(diǎn)減少法測(cè)定物質(zhì)的分子量是一種簡(jiǎn)樸而又比較精確的措施。稀溶液有依數(shù)性，凝固點(diǎn)減少是依數(shù)性的一種體現(xiàn)。稀溶液的凝固點(diǎn)減少(對(duì)析出物是純?nèi)軇┑捏w系)與溶液中物質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)的關(guān)系式為：已知某溶劑的凝固點(diǎn)減少常數(shù)Kf,并測(cè)得溶液的凝固點(diǎn)減少值△T,若稱取一定量的溶質(zhì)陽(yáng)(g)和溶劑K(g),配成稀溶液，則此溶液的質(zhì)量摩爾濃度mB為：2、凝固點(diǎn)測(cè)量原理冷曲線如圖中的A,但但實(shí)際的過(guò)程往往會(huì)發(fā)生過(guò)冷現(xiàn)象，液體的溫度會(huì)下降到凝固點(diǎn)如下，待固中的B。圖中平行于橫坐標(biāo)的CD線所對(duì)應(yīng)的溫度值即為純?nèi)軇┑哪厅c(diǎn)Tf*。溶液的凝固點(diǎn)是該溶曲線與純?nèi)軇┎灰粯?，如圖中III、IV。由于有部分溶劑凝固析出，剩余溶液與溶劑固相的平衡溫度也在下降，冷卻曲線不會(huì)出現(xiàn)“平階”,而是出現(xiàn)一轉(zhuǎn)折點(diǎn)，該點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的溫度即為凝固點(diǎn)(III曲線的形狀)。當(dāng)出現(xiàn)過(guò)冷時(shí)，則出現(xiàn)圖IV的形狀，此時(shí)可以將溫度回3、測(cè)量過(guò)程中過(guò)冷的影響過(guò)冷太甚，溶劑凝固越多，溶液的濃度變化太大，就會(huì)出現(xiàn)圖中V曲線的形狀，使測(cè)量值偏低。在和DAc和DABTVVt圖6-1純?nèi)軇┖腿芤旱牟嚼淝€【試驗(yàn)環(huán)節(jié)】2、打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，溫度顯示為實(shí)時(shí)溫度，溫差顯示為以20度為基準(zhǔn)的差值(但在10度如下顯3、鎖定基溫選擇量程：將傳感器插入水浴槽，調(diào)整寒劑溫度低于測(cè)定溶液凝固點(diǎn)的2-3度，此試驗(yàn)寒劑溫度為3.5-4.5度，然后將空氣套管插入槽中，按下鎖定鍵。4、用20ml移液管精確移取20ml環(huán)己烷加入凝固點(diǎn)測(cè)定試管中，橡膠塞塞緊，插入傳感器。5、將凝固點(diǎn)試管直接插入寒劑槽中，觀測(cè)溫差，直至溫度顯示穩(wěn)定不變，此時(shí)溫度就是環(huán)己烷6、取出凝固點(diǎn)測(cè)定試管，用掌心加熱使環(huán)己烷熔化，再次插入寒劑槽中，緩慢攪拌，當(dāng)溫度減少到高于初測(cè)凝固點(diǎn)的0.5度時(shí)，迅速將試管取出、擦干，插入空氣套管中，記錄溫度顯示數(shù)值。每15秒記錄一次溫度。*攪拌速度調(diào)整：剛開(kāi)始緩慢攪拌，在溫度低于初測(cè)凝固點(diǎn)時(shí)，加速攪拌，待溫度上升時(shí)，又恢7、反復(fù)第6步平行再做2次。8、溶液凝固點(diǎn)測(cè)定：稱取0.15-0.20g萘片加入凝固點(diǎn)測(cè)定試管，待完全溶解后，反復(fù)以上6、7、8環(huán)節(jié)?！咀⒁馐马?xiàng)】2、攪拌速度的控制和溫度溫差儀的粗細(xì)調(diào)的固定是做好本試驗(yàn)的關(guān)鍵，每次測(cè)定應(yīng)按規(guī)定的速度攪拌，并且測(cè)溶劑與溶液凝固點(diǎn)時(shí)攪拌條件要完全一致。溫度-溫差儀的粗細(xì)調(diào)一經(jīng)確定，整個(gè)試3、純水過(guò)冷度約0.7℃~1℃(視攪拌快慢),為了減少過(guò)冷度，而加入少許晶種，每次加入晶5、凝固點(diǎn)確實(shí)定較為困難。先測(cè)一種近似凝固點(diǎn)，精確測(cè)量時(shí)，在靠近近似凝固點(diǎn)時(shí)，降溫速度要減慢，到凝固點(diǎn)時(shí)迅速攪拌。6、千萬(wàn)不要過(guò)冷，若過(guò)冷太甚，凝固的溶劑過(guò)多，溶液的濃度變化過(guò)大，所得凝固點(diǎn)偏低。7、溶液的冷卻曲線與純?nèi)軇┑睦鋮s曲線不一樣，不出現(xiàn)平臺(tái)，只出現(xiàn)拐點(diǎn)，即當(dāng)析出固相，溫【試驗(yàn)數(shù)據(jù)與處理】[試驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄](méi)①大氣壓：1014.0Hpa溫度：25.5℃干度：27.3℃濕度：25.0℃相對(duì)濕度：79.6%②粗測(cè)環(huán)己烷近似凝固點(diǎn)：6.547℃[試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理]①由環(huán)已烷的密度，計(jì)算所取環(huán)已烷的重量W室溫t時(shí)環(huán)己烷密度計(jì)算公式為：p:/g.cm3pe=0.7971-0.8879g-cm3×103t=0.7971-0.8879×103×25.5=0.7745gcm3②將試驗(yàn)數(shù)據(jù)列入表2中物質(zhì)凝固點(diǎn)/℃凝固點(diǎn)減少值/℃萘③根據(jù)式(3),由所得數(shù)據(jù)計(jì)算萘的分子量，并計(jì)算與理論值的相對(duì)誤差。相對(duì)誤差為4.1%?！驹囼?yàn)成果與討論】本試驗(yàn)成果的相對(duì)誤差為4.1%。重要原因也許有：1、系統(tǒng)