饱和蒸汽压测定

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,液体的饱和蒸汽压,中原工学院材料与化工学院,赵尧敏,实验目的,明确纯,液体饱和蒸气压,的定义和气液两相平衡的概念；,深入了解纯液体饱和蒸气压和温度的关系,克劳修斯克拉贝龙方程式,；,掌握用,精密数字压力计,测定不同温度下乙醇的饱和气压。初步掌握真空实验技术；,掌握用图解法求被测液体在实验温度范围内的,平均摩尔气化焓,。,实验原理,饱和蒸汽压：,在一定的温度下,与,纯液体,处于平衡状态时的蒸汽压力，称为该温度下的,饱和蒸汽压,，这里的平衡状态是指动态平衡。在某一温度下被测液体处于密封容器中液体分子从表面逃逸成蒸气，同时蒸气分子因碰撞而凝结成液体，当两者的速度相同时，就达到动态平衡，此时气相具有一定的饱和蒸气压。,实验原理,沸点：,温度是影响蒸气压的主要因素，,T,升高，,P,增大，当蒸气压与外界压力相等时，液体开始沸腾，其对应的温度称为,沸点,。,Q:,正常沸点的定义？,实验原理,纯液体的蒸汽压与温度之间的关系可用,Clausius-Clapeyron,方程表示：,式中各项的含义,P,：,液体的蒸汽压；,T,：绝对温度；,：,温度为,T,时的摩尔蒸发热,；,R,：,8.314J.mol,-1,.k,-1,。,根据直线的斜率可以求出在实验温度范围内的平均摩尔蒸发热,logP,线性关系,仪器设备,等压计 一支,恒温槽 一台,缓冲储气罐 一台,真空泵 一台,球形冷凝管 一支,精密数字压力表 一台,实验试剂,乙醇（分析纯）,相对摩尔质量,46.07,相对密度,0.7893g.cm,-3,凝固点低于,-130,沸点,78.32,实验装置示意图,实验装置示意图（实际）,缓冲储气罐示意图,平衡阀,1,和缓冲罐直接相连；平衡阀,1,和大气相连,（,1,）抽真空，排气过程：打开,进气阀,与,平衡阀,2,，关闭,平衡阀,1,，启动真空泵缓慢抽气，,使试样球与,U,型管压力记之间空间内的空气呈气泡状通过,U,型管中的液体而逐出,.,如果发现气泡成串上窜,可缓慢打开平衡阀漏入空气使沸腾缓和,如此慢沸大约,4,分钟,直到试样球中空气完全排出后,关闭真空泵,进气阀及平衡阀,1.,在压力表上读出读数,P,0,.,（,2,）测定饱和蒸汽压：小心调节平衡阀,1,和,2,，直至,U,型管两侧液面等高为止，读取此时恒温水浴温度及数字压力表读数,P,1,。,精密数字压力表,单位键：,当接通电源，初始状态为,kPa,指示灯亮，显示以,kPa,为计量单位的零压力值；按一下“单位键，,mmHg,指示灯亮，,LED,显示以,mmHg,为计量单位的压力值。,mmHg,只适用于,10KPa,以下的,DPAW,微压计。,通常应选择法定的,KPa,为压力计量单位。,（,1,）单位键：选择所需要的计量单位,（,2,）采零键：扣除仪表的零压力值（即零点漂移）,（,3,）复位键：程序有误时重新启动,CPU,（,4,）,数据显示屏：显示被测压力数据,（,5,）指示灯：显示不同计量单位的信号灯。,DF-AF,精密数字压力计,前面板示意图,（,1,）电源插座：与直电流,220V,相接,（,2,）电脑串行口：与电脑主机后面板的,RS232,串行口连接,后面板示意图,（,3,） 压力接口：被测压力的引入接口,（,4,）压力调整：被测压力满量程调整,（,5,）保险丝：,0.2A,DF-AF,精密数字压力计,装置介绍,-,恒温槽,装置介绍,-,真空泵,实验步骤,-,（,1),连接装置,1.,按图用橡胶管将各仪器连接成饱和蒸气压 实验装置,2.,拔下等压计磨口连接管，从等位计加料口注入乙醇，使乙醇充满试液球体积的,2/3,和,U,型等压计的大部分。,实验步骤,-,（,2),装样,实验步骤,-,（,3),检查气密性,1,）,整体气密性检查：,将进气阀,2,打开，阀,1,关闭（三阀均为顺时针关闭，逆时针开启）启动气泵加压至,100kpa200kpa,，,关闭进气阀，停止气泵工作。观察数字压力计若显示数字下降值在标准范围内（小于,0.01kpa/s,）,说明整体气密性良好，否则需查找并清除漏气原因，直至合格。,实验步骤,-,（,3),检查气密性,2,）,微调部分的气密性检查,关闭气泵，进气阀和阀,2,，用阀,1,调整微调部分的压力，使之低于压力罐中压力的,1/2,，观察数字压力计，其变化值在标准范围内（小于,+0.01kPa/4s,），,说明气密性良好。若压力值上升超过标准，说明阀,2,泄露，若压力值下降超过标准，说明阀,1,泄露。,3,）,与被测系统连接进行测试,去掉堵头，用橡胶管将贮气罐接口,2,与被测系统连接，接口,1,与数字压力计连接，关闭阀,1,，开启阀,2,，使微调部分与罐内压力相等。之后，关闭阀,2,，开启阀,1,，泄压至低于气罐压力。观察数字压力计，显示值变化, 0.01kpa/4s,即为合格,检漏完毕,开启阀,1,使微调部分泄压至,0,。,实验步骤,-,（,3),检查气密性,实验步骤,-,（,4),测定（,25C,）,排气：,接通冷却水，通过调节温度控制仪， 将恒温槽的温度设定为,25,。打开进气阀与平衡阀,2,，关闭平衡阀,1,，启动真空泵缓慢抽气， 使试样球与,U,型管压力计之间空间内的空气呈气泡状通过,U,型管中的液体而逐出,.,如果发现气泡成串上窜,可缓慢打开平衡阀漏入空气使沸腾缓和,如此慢沸大约,4,分钟,直到试样球中空气完全排出后,关闭真空泵,进气阀及平衡阀,1.,测定：,小心调节平衡阀,1,和,2,，直至,U,型管两侧的液面等高为止，读取此时恒温水浴温度及数字压力表读数,P,1,。,重复操作一次,：压力计上的读数与前一次相差应不大于,+67pa,，此时即认为试液球与,U,型等压计上的空间全部为乙醇的蒸气所充满。,实验步骤,-,（,4),测定,如法测定,30C,，,35C,，,40C,，,45C,，,50C,时乙醇的蒸气压。,实验结束,实验结束后，缓慢打开平衡阀,1,，使压力表恢复零位；,关闭冷却水，拔掉与进气阀相连的橡皮管，将进气阀旋至与大气相通；,拔去所有电源插头。,放掉恒温槽内的热水，关闭冷却水。,实验数据记录和处理,室温：大气压：,t/,真空度,p,1,/kPa,log(p,),1/T,25,-77.86,4.37125,0.00335,30,-74.26,4.43313,0.0033,35,-70.98,4.48273,0.00325,40,-65.96,4.54913,0.00319,45,-62.68,4.5876,0.00314,表,1,：乙醇饱和蒸汽压的测定,线性拟合,大气压：,p,0,=101.37kPa,T=t+273.15,p=p,0,+p,1,拟合结果,Y = A + B * X,A=7.86681,B=-1041.62816,（斜率,m,）,=19.945kJ.mol,-1,注意事项,实验系统必须密闭，一定要仔细检漏,先开启冷却水，然后才能排气。,必须使使进样球和,U,型管中的样液缓慢沸腾,3-4,分钟，让其中空气排尽后方能进行测定。,U,型等位计必须放置于恒温水浴的液面以下，以保证试液温度的准确度。,液体的蒸汽压与温度有关，所以测定过程中必须严格控制温度。,漏入空气,（即打开平衡阀,1,）,必须缓慢，否则,U,型等位计的液体将冲入,进样球,中。,阀的开启，关闭不可用力过猛，以防损坏气密性，影响气密性,阀,1,和阀,2,是关系到实验成败的主要因素之一，因此不能有泄露现象。在实验时，阀,1,既是放气开关，也是压力微调开关，因此实验时一定要仔细，缓慢地调节。同时，阀,2,一定要关紧，以免因阀泄露而影响实验的顺利进行和准确性。,在使用过程中，调节平衡阀,1,，平衡阀,2,时压力计显示的压力值有时跳动属正常现象，待压力计上压力值稳定后方可工作。,注意事项,思考题,1,、克克方程式在什么条件下适用？,2,、如果平衡管,a,、,c,内空气未被驱除干净，对实验结果有何影响？,3,、本实验的方法能否用于测定溶液的蒸气压？为什么？,4,、测定装置中安置缓冲储气罐起什么作用？,