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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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