純液體飽和蒸氣壓的測定

——靜態(tài)法

藥學(xué)院化學(xué)教研室一、實驗?zāi)康恼莆侦o態(tài)法測定純液體飽和蒸氣壓的原理及方法，學(xué)會用圖解法求純液體的平均摩爾氣化焓和正常沸點。熟悉和掌握真空泵和恒溫槽的使用。明確純液體飽和蒸氣壓的概念及其與溫度的關(guān)系，加深對克－克方程的理解。二、實驗原理在一定溫度下，純液體與其自身的蒸氣達到氣液平衡時，蒸氣的壓力稱為該溫度下該液體的飽和蒸氣壓，簡稱為蒸氣壓。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)溫度升高時，蒸氣壓增大；溫度降低時，則蒸氣壓減小。蒸發(fā)1mol液體所吸收的熱量稱為該溫度下該液體的摩爾氣化熱/氣化焓。當(dāng)液體的飽和蒸氣壓等于外界壓力時，液體沸騰，此時的溫度即為該液體的沸點。當(dāng)外壓為一個標(biāo)準大氣壓時，液體的沸點稱為正常沸點。

在溫度較小的變化范圍內(nèi)，可視為與溫度無關(guān)，積分上式可得：

由熱力學(xué)理論，液體飽和蒸氣壓隨溫度變化的定量關(guān)系，可由克勞修斯-克拉貝龍（Clausius-Clapeyron）方程給出：

式中p為液體在溫度T時的飽和蒸氣壓，R為氣體常數(shù)，R＝8.314J·K-1·mol-1由上式可知，若以lnp對1/T作圖應(yīng)得一直線，由直線的斜率k得到二、實驗原理測定飽和蒸氣壓的方法有動態(tài)法、比較法、飽和氣流法、靜態(tài)法等。

本實驗采用靜態(tài)法。即在一定的溫度下，直接測定體系的壓力，測定時要求體系內(nèi)無雜質(zhì)氣體。為此用一個球管與一個U型管相連，構(gòu)成了實驗測定的裝置，其外形如右圖所示。

平衡管/等壓管示意圖ABC

球a中盛有被測液體，U

形管bc部分以被測液體作為封閉液。測定時先將a與b之間的空氣抽凈，然后從c的上方緩慢放入空氣，使等壓計b、c兩端的液面平齊，且不再發(fā)生變化時，則ab之間的蒸氣壓即為此溫度下被測液體的飽和蒸氣壓，因為此飽和蒸氣壓與c上方的壓力相等，而c上方的壓力可由壓力計直接讀出。溫度則由恒溫槽內(nèi)的溫度計直接讀出，這樣可得到一個溫度下的飽和蒸氣壓數(shù)據(jù)。升溫時,因飽和蒸氣壓增大,故等壓計內(nèi)b液面逐漸下降,c液面逐漸上升。同樣從c的上方再緩慢放入空氣，以保持bc兩液面的平齊，當(dāng)恒溫槽達到設(shè)定的溫度且在bc兩液面平齊時，即可讀出該溫度下的飽和蒸氣壓。用同樣的方法可測定其它溫度下的飽和蒸氣壓。三、實驗儀器與藥品等位計/平衡管；冷凝管；緩沖儲氣罐;

真空泵；數(shù)字式壓力計；

四、實驗裝置圖液體飽和蒸氣壓測定裝置圖五、實驗步驟熟悉實驗裝置及抽氣流程檢查平衡管中水的量是否符合要求檢查系統(tǒng)是否漏氣確定溫度恒溫后開始抽氣放氣平衡讀取數(shù)據(jù)溫度調(diào)高3℃重復(fù)4-5步，測8-10點數(shù)據(jù)1、裝置儀器將蒸餾水裝入平衡管中，A球約1/2～2/3體積，B和C球適量，然后按圖連接好各部分。初始狀態(tài)：平衡閥1、平衡閥2應(yīng)打開，進氣閥關(guān)閉。打開數(shù)字真空壓力計，待數(shù)字穩(wěn)定后按采零鍵。顯示應(yīng)為00.0

。五、實驗步驟2、系統(tǒng)氣密性檢查關(guān)閉平衡閥1，打開進氣閥使系統(tǒng)與真空泵連通，開動真空泵，抽氣減壓至壓力計顯示約為-50.0kPa時，關(guān)閉平衡閥2，使系統(tǒng)與真空泵、大氣皆不通。觀察壓力計讀數(shù)，如讀數(shù)能在5分鐘內(nèi)幾乎維持不變（ΔP≤0.1kPa），則表明系統(tǒng)不漏氣。否則應(yīng)逐段檢查，消除漏氣原因。液體飽和蒸氣壓的測量

3、排除AB彎管空間內(nèi)的空氣

AB彎管空間內(nèi)的壓力包括兩部分:一是待測液的蒸氣壓;另一部分是空氣的壓力。測定時，必須將其中的空氣排除后，才能保證B管液面上的壓力為液體的蒸氣壓。

排除方法為:先將恒溫槽溫度調(diào)至第一個溫度值，并接通冷凝水。體系溫度恒定后，打開平衡閥2和進氣閥，抽氣降壓至液體沸騰，關(guān)閉平衡閥2。此時AB彎管內(nèi)的空氣不斷隨蒸氣經(jīng)C管逸出，如此沸騰3分鐘，可認為空氣被排除干凈。4、飽和蒸氣壓的測定排凈空氣，關(guān)閉進氣閥。打開平衡閥1緩緩放入空氣（切不可太快，以免空氣倒灌入AB彎管中，如果發(fā)生空氣倒灌，則須重新排除空氣)，直至B管、C管中液面平齊，關(guān)閉平衡閥1，記錄溫度與壓力計讀數(shù)（如果放入空氣過多，C管中液面低于B管的液面，須小心打開平衡閥2

調(diào)平齊）。然后，將恒溫槽溫度升高3℃～5℃，因溫度升高后，液體的飽和蒸氣壓增大，液體會不斷沸騰。為了避免B、C管中液體大量蒸發(fā)，應(yīng)隨時打開平衡閥1緩緩放入少量空氣，使C管中氣泡不冒出，空氣不進入。體系溫度恒定后，調(diào)整平衡閥1和平衡閥2使B、C管液面平齊，記錄溫度和壓差。然后依次每升高3℃，測定一次壓差，總共測7～8個值。

液體飽和蒸氣壓的測量六、數(shù)據(jù)記錄及處理（一）數(shù)據(jù)記錄實驗者實驗時間室溫大氣壓：實驗前實驗后不同溫度下水飽和蒸氣壓的測定溫度/℃溫度/K大氣壓/mmHg表壓/mmHg蒸氣壓/mmHg4043464952555861

六、數(shù)據(jù)記錄及處理（二）數(shù)據(jù)處理1、由上表數(shù)據(jù)繪制蒸氣壓p對溫度T的曲線（p-T圖）2、從p-T曲線圖中均勻讀取10個點，列出相應(yīng)的數(shù)據(jù)表，繪制出lnp-1/T直線圖，求出直線的斜率，由斜率算出水在此溫度下的平均摩爾汽化焓，由直線求得水的正常沸點。液體飽和蒸氣壓的測量

七、注意事項1、

減壓系統(tǒng)不能漏氣，否則抽氣時達不到本實驗要求的真空度。2、必須充分排除凈AB彎管空間中全部空氣，使B管液面上空只含液體的蒸氣分子。AB管必須放置于恒溫水浴中的水面以下，否則其溫度與水浴溫度不同。3、在操作過程中要防止空氣倒灌，一旦倒灌必須重新排氣。

4、油泵關(guān)閉時，應(yīng)先打開緩沖瓶上閥門通大氣，再關(guān)油泵。液體飽和蒸氣壓的測量

七、思考題1、為什么AB彎管中的空氣要排除凈，怎樣操作