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实验 27 乙醇 / 环己烷饱和 蒸气压的测定

实验 27 乙醇 / 环己烷饱和 蒸气压的测定. 27.1 实验目的 ( 1 ) 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 。 ( 2 )用精密数字压力计测定不同温度下乙醇的饱和 蒸 气 压。初步掌握真空实验技术 。 ( 3 )学会用图解法求被测液体在实验温度范围内的平均 摩尔 汽 化热与正常沸点 。.

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实验 27 乙醇 / 环己烷饱和 蒸气压的测定

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  1. 实验27 乙醇/环己烷饱和蒸气压的测定 • 27.1 实验目的 • (1)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。 • (2)用精密数字压力计测定不同温度下乙醇的饱和蒸气 • 压。初步掌握真空实验技术。 • (3)学会用图解法求被测液体在实验温度范围内的平均 • 摩尔汽化热与正常沸点。

  2. 27.2 实验原理在一定的温度下与纯液体处于平衡状态时的蒸气压力,称为该温度下的饱和蒸气压,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,此时气相中的蒸气密度不再改变,因而具有一定的饱和蒸气压。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。

  3. 在一定温度下,蒸发1mol液体所需吸收的热即为该纯液体在该温度下的气化热(在一定温度范围内,气化热ΔH气化可视为常数)。克劳修斯-克拉贝龙方程式:p:液体蒸气压 mmHg; ΔH气化:平均摩尔气化热;C:积分常数; R:气体常数 8.314 J·K-1·mol-1T:绝对温度 273℃+t℃ 以lgP对1/T作图,直线斜率m( ),即可求出ΔH气化

  4. 27.3 实验步骤 1. 按图用橡胶管将各仪器连接成饱和蒸气压实验装置

  5. 2. 系统气密性检查 (1)将进气阀、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(或抽气)至100~200kPa,数字压力表的显示值即为压罐中的压力值。 (2)关闭进气阀,停止气泵工作,并检查阀2是否开启,阀1 是否完全关闭。观察数字压力表,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。

  6. (3)再作微调部分的气密性检查: 关闭各阀,用阀1调整微调部分的压力,使之低于储气罐中压力的1/2,观察数字压力表,其变化值在标准范围内(小于0.01kPa/s),说明气密性良好。若压力值上升超过标准,说明阀2泄漏;若压力值下降超过标准,说明阀1泄漏。 3. 测定不同温度下液体的饱和蒸气压 (1)调节玻璃恒温水浴温度为30℃,接通冷却水。 (2)开压力计、采零。 (3)用止水夹夹住与平衡管相连的胶管。 (4)关平衡阀1、平衡阀2。 (5)接真空泵电源,打开进气阀。

  7. (6)抽气约1min,开平衡阀2,继续抽气至压力计的读数约95kPa。(6)抽气约1min,开平衡阀2,继续抽气至压力计的读数约95kPa。 (7)放开止水夹,让平衡管的液体沸腾约2min(以除去a,b管之间的空气)。 (8)关平衡阀2 ,关进气阀,关真空泵电源。 (9)缓缓打开阀1,让少量的空气进入,使c管液面下降,直至b、c管的液面相平,读取压力计的读数。 (10)若c管的液面过低,可微微打开平衡阀2,让系统抽气,使c管液面高于b管。再重复(9)的操作。 (11)再测定一次蒸气压,即重复(10)和(9)的操作。 (12)如法测定30℃、35℃、40℃、45℃、50℃乙醇或环己烷的饱和蒸气压,每个温度平衡测两次蒸气压。 (13) 实验结束后,将平衡阀1打开,让空气缓慢进入平衡管。

  8. 27.4 注意事项 • (1)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,不可用力过 • 猛,阀转到底后不可再转,以防扭断。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。 • (2)升温时可预先漏入少量空气,以防止平衡管中的液体暴沸。 • (3)平衡管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。 • (4)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

  9. 27.5 问题讨论 (1)克劳修斯—克拉贝龙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?

  10. 27.6 参考答案 • (1)克劳修斯—克拉贝龙方程式在什么条件下适用? • 答:单组分的气液或气固两相平衡。

  11. (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?(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? • 答:把空气驱除干净的原因是使a,b管上方充满乙醇的蒸气,若有空气,测定结果便是乙醇蒸气与空气的混合气体的总压,而不是饱和蒸气压,造成实验误差。

  12. (3)本实验的方法能否用于测定溶液的蒸气压?为什么?(3)本实验的方法能否用于测定溶液的蒸气压?为什么? • 答:不能用测定溶液的蒸气压,因为本实验原理是根据克劳修斯-克拉贝龙方程计算蒸气压,该方程只适用于单组分系统的两相平衡状态,测定溶液时,可能出现三项平衡,因此不适用。

  13. (4)测定装置中安置缓冲储气罐起什么作用? • 答:缓冲瓶是为了防止真空泵中的油倒吸污染实验系统;避免抽气时,将乙醇抽出。

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