实验目的 掌握静态法测定纯液体饱和蒸气压的实验原理； 学会蒸气压的测量技术和福廷式气压计的使用； 学会图解法求摩尔气化焓。

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1 实验目的 掌握静态法测定纯液体饱和蒸气压的实验原理； 学会蒸气压的测量技术和福廷式气压计的使用； 学会图解法求摩尔气化焓。

2 实验原理 液体的饱和蒸气压：在一定温度下，气液两相平衡时蒸气的压力。 单位物质的量液体蒸发过程的焓变，为该液体的摩尔气化焓 。
处于一定温度下的纯液体，其中动能较大的分子，不断地从液体表面逸出变成蒸气，此过程为蒸发；同时，也有蒸气分子回到液体中，此过程为凝聚。当蒸发与凝聚的速率相等时，就达到了动态平衡，此时的蒸气压力就是该温度下液体的饱和蒸气压。

3 温度越高，能逸出液面的分子数越多，因此，达到动态平衡时，液面上的饱和蒸气压就越高。
当液体的饱和蒸气压与外界压力相等时，液体便沸腾，此时的温度称为液体的沸点。 液体的沸点随外压的变化而变化，若外压为标准压强（取100KPa），则液体的沸点就称为正常沸点。

4 由热力学理论我们知道，液体饱和蒸气压随温度变化的定量关系，可由克劳修斯-克拉贝龙（Clausius-Clapeyron）方程给出：
式中p为液体在温度T 时的饱和蒸气压，R为气体常数，R＝8.314J/(K·mol)

5 在温度较小的变化范围内，可视为与温度无关，积分上式可得：
　 由上式可知，若以 对 作图应得一直线，直线的斜率 所以

6 　　由实验测定几个不同温度下的饱和蒸气压，用图解法求得直线的斜率m，根据上式即可求出 。
测定饱和蒸气压的常用方法有动态法和静态法两种，本实验采用后者。即在一定的温度下，直接测定体系的压力，测定时要求体系内无杂质气体。为此用一个球管与一个U型管相连，构成了实验测定的装置，其外形如图1所示。

7 球a中盛有被测液体，故a称之为样品池，U 形管bc部分以被测液体作为封闭液，这一部分称为等压计。
图1 等压计示意图

8 测定时先将a与b之间的空气抽净，然后从c的上方缓慢放入空气，使等压计b、c两端的液面平齐，且不再发生变化时，则ab之间的蒸气压即为此温度下被测液体的饱和蒸气压，因为此饱和蒸气压与c上方的压力相等，而c上方的压力可由压力计得出。温度则由恒温槽内的温度计直接读出，这样可得到一个温度下的饱和蒸气压数据。

9 当升高温度时，因饱和蒸气压增大，故等压计内b液面逐渐下降，c液面逐渐上升。同样从c的上方再缓慢放入空气，以保持bc两液面的平齐，当恒温槽达到设定的温度且在bc 两液面平齐时，即可读出该温度下的饱和蒸气压。 用同样的方法可测定其它温度下的饱和蒸气压。

10 仪器与药品 饱和蒸气压测定组合装置（饱和蒸气压计、缓冲瓶、冷阱及管路连接盒） 一套（图） 恒温槽　　　　　　　　　 一套（图） 精密数字压力计（低真空压力计） 一台（图） 真空泵　　　　　　　　　 一台（图） 吸耳球　　　　　　　　　　　 一个 四氯化碳（A.R）　　　　　　　　　 实验测量装置如图2所示

11 静态法测定液体饱和蒸气压的装置　 1.恒温槽 2.等位计 3.冷凝管 5.冷阱

12 1.向冷阱的杜瓦瓶内加入冰水。取下磨口活塞，用滴管向等压计内加入四氯化碳，再用吸耳球挤压进样品池内，使其中的四氯化碳约为样品池的2/3即可，盖好磨口活塞。
2、接通等压计上部的冷凝水，将恒温槽的水温调节到20℃，打开低压真空压力计6的开关，由“福廷式气压计” 读取当天的大气压。

13 3、将真空泵接到活塞8上，关闭二通活塞10，打开活塞9（在整个实验过程中活塞9始终处于打开状态，无需再动）。启动真空泵，打开活塞8使体系中的空气被抽出，同时将看到低压真空压力计6的读数发生变化。
当等压计内的四氯化碳沸腾3—5分钟后，关闭活塞8和真空泵，旋转二通活塞10使空气缓慢进入体系中，当等压计U型管两臂液面平齐时关闭活塞10。若等压计液柱再变化，再旋转二通活塞10使液面平齐，待液柱不再变化时，记下恒温槽温度和低压真空压力计6读数。 若液柱始终变化，说明空气未被抽干净，应重新抽气。

14 4、由上面的操作，得到了20℃时四氯化碳的饱和蒸气压。在该温度下，重复操作步骤3，再进行一次测定，若两次测定的结果相差不小于0
4、由上面的操作，得到了20℃时四氯化碳的饱和蒸气压。在该温度下，重复操作步骤3，再进行一次测定，若两次测定的结果相差不小于0.27 Kpa（即2 mmHg），即可进行下一步测定。注意：在第二次测定时，等压计内的四氯化碳可能被抽干，可以在抽气结束后，松开夹在冷凝管上的夹子，轻轻摇晃等压计，使样品池内的四氯化碳溅入等压计内，以保持等压计内有足够量的四氯化碳。 　　 5、调节恒温槽使水温升高5℃，在温度升高过程中，等压计内的液柱将发生变化，应经常旋转二通活塞10，缓慢放入空气，使等压计的液面始终保持平齐。当温度达到25℃时，在液面平齐且不再发生变化的情况下，记下此时的温度和压力计6的读数。

15 6、重复操作步骤5，测定30℃、35℃、40℃的饱和蒸气压。
7、实验结束后，打开二通活塞10，使体系内外压力一致，将冷肼内的四氯化碳倒掉。

16 9、作 图，由图中直线的斜率求出样品在实验温度范围内的摩尔气化焓 和正常沸点
8、将上述的实验数据记录于下表中： 9、作 。 9、作 图，由图中直线的斜率求出样品在实验温度范围内的摩尔气化焓 和正常沸点

17 注意事项 本实验共测定五个温度下的四氯化碳的饱和蒸气压。人为因素造成的测定误差是影响和结果的主要原因。因此，在实验操作过程中应注意以下几点：
　　本实验共测定五个温度下的四氯化碳的饱和蒸气压。人为因素造成的测定误差是影响和结果的主要原因。因此，在实验操作过程中应注意以下几点： 　1、使恒温槽在恒温时具有较高的灵敏度。 2、要获得准确的饱和蒸气压数值，关键是要将等压计和样品池之间的空气彻底抽净。在抽气即将结束之前，可松开夹在冷凝管上的夹子，轻轻摇晃压力计，以加速空气的排出。而空气的排净与否，只能根据经验和从实验数据上判断。

18 从经验上讲，20℃时四氯化碳的气液两相很快达到平衡，不应该总发生变化，若发生变化，则表明空气没有被除净。从实验数据判断，20℃的数据应测定两次，两次相差0.27 kPa（2 mmHg）应在实验误差内，至少说明后一次测定时空气已被抽净。20 ℃时四氯化碳的饱和蒸气压的标准值为5.95 kPa (44.60 mmHg)，可供参考。

19 3、在升温过程中，要及时向体系中放入空气，以保持等压计两液面平齐，不要等温度升高4 ℃后再放气，以免使等压计内的四氯化碳沸腾，使封闭液减少。
4、最初将样品加入样品池后，残留在等压计U型管内的四氯化碳要适量，以U型管体积的三分之二左右为宜。过多时会影响抽气，过少时四氯化碳很快被抽尽。另外，抽气速率要适中，避免抽气速率过快，等压计液体沸腾剧烈，四氯化碳很快被抽尽。

20 思考题 1、如果测定乙醇水溶液的蒸气压，本实验的方法是否适用？
2、在本实验中，如果空气未被抽净，所测定的蒸气压与标准值相比，是偏大还偏是小？