物理化学实验报告：纯液体饱和蒸汽压的测量

一、目的要求

1.明确纯液体饱和蒸气压的定义和汽液两相平衡的概念，深入了解纯液体饱和蒸气压与温度的关系公式——克劳修斯－克拉贝龙方程式。

2.用数字式真空计测量不同温度下环己烷的饱和蒸气压。初步掌握真空实验技术。

3.学会用图解法求被测液体在实验温度范围内的平均摩尔气化热与正常沸点。二、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：

dlnpvapHm

dTRT2(1)

式中，R为摩尔气体常数；T为热力学温度；ΔvapHm为在温度T时纯液体的摩尔气化热。

假定ΔvapHm与温度无关，或因温度范围较小，ΔvapHm可以近似作为常数，积分上式，得：lnp

vapHm1

CRT(2)

其中C为积分常数。由此式可以看出，以lnp对1/T作图，应为一直线，直线的斜率为

vapHm

R，由斜率可求算液体的ΔvapHm。

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。

图1.液体饱和蒸气压测定装置图

1.恒温槽；2.冷凝管；3.压力计；4.缓冲瓶平衡阀；5.平衡阀2(通大气用)；6.平衡阀1（抽真空用）；8.平衡管三、仪器与试剂蒸气压测定装置数字式气压计温度计磁力搅拌器四、实验步骤

1.启动仪器：打开压力计面板上的电源开关，按动“采零”按键，使读数为0。调整U型管中的溶液量，所有试管都需淹没在水面以下。打开恒温水浴开关，设置初始温度为20℃。

2.排气：关闭空气和抽气阀门，接通真空泵电源，慢慢打开抽气阀门，观察U型管液面变化，右边液面降低，直到有气泡出现。调节阀门，保持两个气泡之间的间距1-2厘米，排气结束。关闭抽气阀门，拔掉真空泵电源。

1套1台2只1台

真空泵电加热器数字式真空计

1台1只1台

环己烷（分析纯）

3.测量：测3个温度下的饱和蒸气压。当U型管两个液面水平时，压力计读数才为饱和蒸气压。

4.实验完毕，断开电源、水源。五、数据处理1.数据记录：

项目水浴温度T/K压差ΔP/kPa蒸气压P/kPa

1/TlnP

2.以lnP对1/T作图

129795.086.2450.003371.832

230193.617.7150.003322.043

330591.829.5050.003282.252

3.经线性拟合，

得lnP与1/T的关系为ln(1/P)=-4648.36066×1/T-17.49039即-ΔvapHm/R=-4648.36066

则ΔvapHm=38.646kJ/mol

即环己烷的平均摩尔汽化热为38.646kJ/mol六、提问思考

1．压力和温度的测量都有随机误差，试导出△vapHm的误差传递表达式。答：由H=U+PV可得，→dH=dU+PdV+VdP

→dH=(U/T)VdT+(U/V)TdV+pdV+Vdp→ΔVHm=(U/T)VΔT+VΔp

2．用此装置，可以很方便地研究各种液体，如苯、二氯已烯、四氯化碳、水、正丙醇、异丙醇、丙酮和乙醇等，这些液体中很多是易燃的，在加热时应该注意什么问题？

答:加热时，易燃物体不应靠得太近发热器，拿取药品时，应避免把它撒在发热器上，当用这些药品时，应把它盖好放置。加热时，,应该缓慢加热，并且细心控制温度，使溶液的温度不能超过待测液的着火点，同时a，c管的液面上方不宜有空气（或氧气）存在，此外温度变化采用逐渐下降方式。