饱和蒸气压的测定(精)
液体饱和蒸气压的测定
一、实验目的
1、明确液体饱和蒸气压的定义，熟悉纯液体饱和蒸气压与温度的关系，即克劳修斯-克拉贝龙方程。
2、了解纯液体的饱和蒸气压的原理。
3、学会用图解法求被测液体在试验温度范围内的平均摩尔蒸发焓与正常沸点。
二、实验原理 1.热力学原理
在远低于临界温度下，处于密闭的真空容器中的液体，一些动能较大的液体分子可从液相进入气相，而动能较小的蒸气分子因碰撞而凝结成液相，当着两个过程的速度相等时，气液两相建立动态平衡，此时液面上的蒸气压就是该温度下该液体的饱和蒸气压，简称为蒸气压。蒸发1mol 液体所吸收的热量称为该温度下的摩尔蒸发焓，用Δ
vap
H m 表示。
纯液体的蒸气压随温度的变化而改变，当温度升高时，分子运动加剧，更多的高动能分子有液相进入气相，因而蒸气压增大；反之，温度降低，则蒸气压减小。当蒸气压等于外界压力时，液体便沸腾，此时温度称为沸点，所以，外压不同时，液体的沸点也不同，当外压为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:
2Pa)/ln(RT H dT p d m
vap ?=
（1）
式中，R 为摩尔气体常数；T 为热力学温度；Δ
vap
H m 为在温度T 时纯液体的摩尔蒸发焓。
若在实验温度范围内将Δ
vap
H m 视为常数，对（1）积分得:
C
RT
H p +?-
=m
vap /Pa)ln( （2）
其中C 为积分常数。由此式可以看出，以ln(p /Pa)对1/T 作图，得一直线，直线的斜率为
R
H m
vap ?-
，由斜率可求算液体的Δ
vap
H m 。
2.试验方法
静态法是将待测物质放在一个密闭的系统中，在不同温度下直接测量其饱和蒸气压。通常是用平衡管（又称等位计）进行测定。
平衡管由一个球管与一个U 型管连接而成（如图2.5（b ）所示）。待测物质置于球管A 内，U 形管中也放置被测液体，将平衡管和抽气系统、压力计连接，在一定温度下，当U 形管中的液面在同一水平时（B ,C 处），表明U 形管两臂液面上方的压力相等，即AB 段的蒸气压与C 到压力计的压力相等，记下此时的温度和压力，则压力计的视值就是该温度下液体的饱和蒸气压，或者说，所测温度就是该压力下的沸点。可见利用平衡管可以获得并保持系统中为纯试样时的饱和蒸气，。U 形管中的液体起液封和平衡指示作用。
（a ） （b ）
图2.5 液体饱和蒸气压测定装置图
1—平衡管；2—搅拌器；3—温度计；4—恒温水浴
静态法常用于以会发液体饱和蒸气压的测量，也可用于固体加热凤姐的平衡压力的测量。
三、仪器与试剂
恒温水浴，平衡管，冷凝管，真空泵，数字式低温真空测压仪，乙醇。
四、实验步骤
1．安装仪器
将待测液体（无水乙醇）装入平衡管，A球内约占4/5体积，此时U形管内不能有液体。再按图1装妥各部分。
2．抽真空、系统检测
如图2.5所示，将进气阀（连接真空泵）、阀2（连接缓冲储气罐和测量系统）打开，阀1（连接大气）关闭（三阀均为顺时针关闭，逆时针开启）。开动真空泵，抽气减压至压力计显示压差为-80kPa时，关闭进气阀和阀2，使系统与真空、大气皆不相通。观察压力计的示数，如果压力计的示数能在3-5min内维持不变，则表明系统不漏气；否则应逐段检查，排除漏气原因。
3．排除AB弯管空间内的空气和形成液封
读出当日大气压力。打开阀1，将系统接通大气，接通冷凝水，恒温槽温度调至比此时大气压待测溶液沸点高3～5℃（无水乙醇的正常沸点为78.5℃），使液体轻微沸腾，此时A、B弯管内的空气不断随蒸气经C管益处，如此沸腾3～5min，课认为空气被排除干净，停止加热，关闭阀1
此过程同时有部分待测液从A球益处，到冷凝管处被冷凝，并在BC管中形成液封。
4．乙醇饱和蒸气压的测定
随着系统温度逐渐升高，气泡溢出逐渐加快。停止加热，待温度基本稳定后，打开阀1，是空气进入，压力增大，C液面下降，缓慢使BC液面平衡，此时记录温度和压力读数。之后，继续升温，到一定温度后，待温度基本稳定后重复上述过程；共测定8组数据。
实验完毕后必须使系统和真空泵与大气相通才能关闭真空泵。
五、数据处理
1.数据记录
被测液体：无水乙醇室温：28 度大气压：98.44 kPa
恒温槽温度压力计读数液体的蒸汽压
1/T㏑p t／℃T／K△p/kPa p=p大气+△p/kPa
48.53321.680.003109-78.3120.19 3.005187
52.85326.000.003067-131 5/625.99 3.257712
56.78329.930.003031-67.5430.96 3.432696
60.06333.210.003001-59.3239.18 3.668166
63.25336.400.002973-51.9146.59 3.841386
66.51339.660.002944-42.3756.13 4.02767
69.43342.580.002919-33.8864.62 4.168524
六、注意事项
（1）预习时应读懂各个阀门的作用及气路连接。
（2）实验前应检查并保证体系不漏气。
（3）减压速度要合适，必须防止平衡管内液体沸腾过于剧烈，致使管内液体快速蒸发。
（4）实验过程中，必须充分排净AB弯管中的全部空气，是B管液面上方只含液体的蒸气分子。平衡管必须放置于恒温水浴中的水面以下，否则其温度与水浴温度不同。