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1、Department of Chemistry,液體飽和蒸氣的測(cè)定,一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?二、實(shí)驗(yàn)原理,三、藥品儀器,四、實(shí)驗(yàn)步驟,五、實(shí)驗(yàn)記錄,六、數(shù)據(jù)處理,八、注意事項(xiàng),九、思考題,七、結(jié)果分析與討論,實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1.明確液體飽和蒸氣壓的定義，了解純液體飽和蒸氣壓與溫度的關(guān)系。,2.掌握用靜態(tài)法測(cè)定純液體在不同溫度下飽和蒸氣壓的方法，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)求出所測(cè)溫度范圍的平均摩爾汽化熱。,3.熟悉和掌握真空泵和恒溫槽的使用。,實(shí)驗(yàn)原理,在一定的溫度下，純液體與其氣相達(dá)成平衡時(shí)蒸氣的壓力，稱為該溫度下液體的飽和蒸氣壓。,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
2、時(shí)，蒸氣壓增大；溫度降低時(shí)，則蒸氣壓減小。,當(dāng)蒸氣壓與外界壓力相等時(shí)，液體便沸騰。我們把外壓為101.325kPa的沸騰溫度定義為液體的正常沸點(diǎn)。,對(duì)于任何純物質(zhì)的氣液兩相平衡體系，體系的溫度與飽和蒸氣壓的關(guān)系符合克拉貝龍方程式,（Clapeyron equation),，即,式中：,vap,H為該液體的蒸發(fā)熱；,vap,V為（V,g,-V,l,）即液相轉(zhuǎn)化為氣相的體積差；,因?yàn)閂,g,大大于V,l,，所以，V,l,可忽略不計(jì)。,并假設(shè)蒸氣為理想氣體，且當(dāng)n=1mol時(shí)，那么,式中：P-液體飽和蒸氣壓，Pa；,T-溫度，K；,R-氣體常數(shù)，8.315J/K,mol；,vap,H,m,-,摩爾蒸
3、發(fā)熱，,J/,mol,作 關(guān)系直線,其斜率k為,截距為,平均,摩爾蒸發(fā)熱,vap,H,m,即可求得。,當(dāng)P=101.324kPa、k、C代入上式，即求得正常沸點(diǎn)溫度T。,測(cè)定飽和蒸氣壓常用的方法：,1.動(dòng)態(tài)法：,常用的有飽和氣流法，即通過(guò)一定體積的已被待測(cè)溶液所飽和的氣流，用某物質(zhì)完全吸收。然后稱量吸收物質(zhì)增加的質(zhì)量，求出蒸氣的分壓力。,2.靜態(tài)法：,把待測(cè)物質(zhì)放在一個(gè)封閉體系中，在不同的溫度下，直接測(cè)量蒸氣壓或在不同外壓下測(cè)定流體的沸點(diǎn)。,本實(shí)驗(yàn)采用靜態(tài)法。,藥品儀器,1.,2XZ型旋片式真空泵,；,2.,DP-AF型精密數(shù)字（真空）壓力計(jì),；,3.SYP-II型玻璃恒溫水?。?4.1/10
4、刻度玻璃溫度計(jì)；,5.平衡管、緩沖瓶；,6.苯（,AR,）；,7.等等。,2XZ型旋片式真空泵,磁力加熱攪拌器,實(shí)驗(yàn)步驟,熟悉實(shí)驗(yàn)裝置及抽氣流程,檢查平衡管中苯的量是否符合要求,打開(kāi)平衡管的冷凝水,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2-3 重復(fù)5-6步，測(cè)8-10點(diǎn)數(shù)據(jù),1.熟悉實(shí)驗(yàn)裝置及抽氣流程,2.檢查平衡管中苯的量是否符合要求,（1）,平衡管A球中苯液面高于2/3，U形管中苯液面有1/2高，即能滿足實(shí)驗(yàn)要求。,（2）不滿足上述要求，即需重新補(bǔ)加苯的量，至滿足要求為止。,（3）如果平衡管中有異物或有顏色（苯為無(wú)色），需倒出原液體，用苯清洗平衡管，然后裝苯至
5、滿足要求為止。,3.打開(kāi)平衡管的冷凝水,實(shí)驗(yàn)前先打開(kāi)平衡管的冷凝水，流量適量即可。,（為什么實(shí)驗(yàn)前要先打開(kāi)平衡管的冷凝水？）,4.檢查系統(tǒng)是否漏氣,（1）首先熟悉抽氣系統(tǒng)及活塞3（起始處關(guān)閉狀態(tài)）的操作；,（2）啟動(dòng)真空泵，緩慢調(diào)節(jié)活塞3（以形管中的氣泡速度適中為準(zhǔn)）抽氣至60KPa左右，之后關(guān)閉活塞3；,（3）打開(kāi)秒表，5min后，觀測(cè)前后壓力變化是否超過(guò)100Pa，如果沒(méi)有即可進(jìn)入實(shí)驗(yàn)階段，如果超過(guò)即檢查各接口，然后重新抽氣檢查。,5.確定溫度，恒溫后開(kāi)始抽氣,（1）調(diào)節(jié)接觸溫度計(jì)，確定起始溫度（比水溫高1-2即可），同時(shí)啟動(dòng)磁力攪拌器；,（2）恒溫后，啟動(dòng)真空泵，調(diào)節(jié)活塞3，保持形管中的
6、氣泡速度適中即可（為什么？）；,（3）氣泡速度過(guò)快，卻調(diào)節(jié)活塞3，緩慢放點(diǎn)空氣抑制氣泡速度過(guò)快（為什么？）；,（4）連續(xù)抽氣20min后，卻調(diào)節(jié)活塞3，緩慢放點(diǎn)空氣，使形管中的苯左右平衡，即記下壓力和溫度；,6.放氣平衡讀取數(shù)據(jù),連續(xù)抽氣20min后，卻可調(diào)節(jié)活塞3，緩慢放點(diǎn)空氣，使形管中的苯左右平衡，同時(shí)記下壓力和溫度；,7.調(diào)溫，重復(fù)5-6步實(shí)驗(yàn),（1）調(diào)節(jié)接觸溫度計(jì)，溫度調(diào)高2-3，加熱至恒溫,（加熱過(guò)程中，為什么不能同時(shí)抽氣？）,；,（2）重復(fù)5-6步，測(cè)8-10點(diǎn)數(shù)據(jù)；,（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)束，先關(guān)閉真空泵，調(diào)節(jié)活塞3緩慢放氣，至常壓后再關(guān)閉其它開(kāi)關(guān)。,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄,實(shí)驗(yàn)日期：,；室溫：,；
7、氣壓：,kPa,溫度,t(),氣壓P(kPa),數(shù)據(jù)處理,1.計(jì)算lnp、T,-1,，p單位為Pa,T=273.15+t,lnp取至小數(shù)點(diǎn)后第三位，T,-1,取四位有效數(shù)字,（附表）,。,2.作lnp-T,-1,關(guān)系直線圖，計(jì)算直線斜率k,（附圖）,；,3.計(jì)算苯的平均,摩爾蒸發(fā)熱,vap,H,m,；,4.確定直線截距C；,5.計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)壓力下苯的正常沸點(diǎn)T,b,。,附表：,T(K),T,-1,lnp,p單位為kPa，T=273.15+t,x,1,x,2,0,y,1,y,2,A,B,T,-1,(1/K),lnP,(kPa),lnp-T,-1,關(guān)系直線圖,苯的平均摩爾蒸發(fā)熱,vap,H,m,確定直
8、線截距C,取任意一點(diǎn)（lnp和T,-1,），代入上式即求出C值。,標(biāo)準(zhǔn)壓力下苯的正常沸點(diǎn)Tb,取標(biāo)準(zhǔn)壓力（p=101.325KPa）代入下式，即可求出苯的正常沸點(diǎn)T,b,值。,文獻(xiàn)值：,苯在標(biāo)準(zhǔn)壓力下，,正常沸點(diǎn)T,b,=80.10,平均摩爾蒸發(fā)熱,vap,H,m,=30.765KJ/mol,要求:,logp,T,-1,線性關(guān)系的相關(guān)系效r,0.999。在實(shí)驗(yàn)溫度范圍內(nèi)得出平均摩爾蒸發(fā)熱和正常沸點(diǎn)與文獻(xiàn)值對(duì)照，其相對(duì)誤差應(yīng)在,2以內(nèi)。,實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論,結(jié)果：實(shí)測(cè)值為,T,b,=,vap,H,m,=,計(jì)算實(shí)驗(yàn)偏差：,分析產(chǎn)生偏差的原因：,有何建議與想法？,注意事項(xiàng)：,1.檢查球形、形管中苯的量是否符合要求；,2.檢查系統(tǒng)是否漏氣：抽至壓力小于60kPa以下；,3.利用3閥控制形管中氣泡上升的速度；,4.加熱時(shí)，請(qǐng)不要抽氣；,5.實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，向平衡管通入大氣時(shí)的速度也要緩慢。,思考題,1.靜態(tài)法測(cè)蒸氣壓的原理是什么？,2.能否在加熱情況下檢查是否漏氣？,3.如何判斷等壓計(jì)中試樣球與等壓計(jì)間空氣已全部排出？如未排盡空氣，對(duì)實(shí)驗(yàn)有何影響？,4.實(shí)驗(yàn)時(shí)抽氣和漏入空氣的速度應(yīng)如何控制？為什么？,5.升溫時(shí)如液體急劇汽化，應(yīng)作何處理？,6.每次測(cè)定前是否需要重新抽氣？,7.等壓計(jì)的形管內(nèi)所貯液體起到何作用？,
液體飽和蒸氣的測(cè)定
