测定饱和蒸汽压常用的方法有哪些?基本原理,实验装置,使用范围分别是什么?急切地等待您的答案
静态法测液体饱和蒸气压
一 实验目的
利用静态法测乙醇在不同温度下的蒸气压,求在实验温度范围内的平均摩尔气化热。
二 实验原理
液体的饱和蒸气压与温度的关系可用克拉佩龙方程来表示:
= (1)
设 蒸气为理想气体,在实验温度范围内摩尔气化热 为常数,并略去液体的体积,对(1)式积分可得克—克方程:
(2)
实验测得各温度下的饱和蒸气压后,以lnP对1/T作图得一直线,直线的斜率m=- /R,测 =-斜 R.
测定饱和蒸汽压的方法有三类:
1.静态法:在某一温度下直接测量饱和蒸汽压。
2.动态法:再不同外界压力下测定沸点。
3.饱和气流法:使干燥的惰性气体通过被测物质,并使其为被测物质所饱和,然后测定所通过的气体中被测物质蒸汽的含量,就可根据分压定律算出此被测物质的饱和蒸汽压。
本实验采用静态法以等压计在不同温度下测定乙醇的饱和蒸汽压,等压计的外形见图。小球中盛被测液体,U型管部分以样品本身作封闭液。
在一定温度下,若小球液面上方仅有被测物质蒸气,那么在U型管右支液面上所受到的压力就是饱和蒸气压,当这个压力与U型管左支液面上的空气压力相平衡(U型管两臂液面齐平时),就可以从与等压计相接的U型管汞压计测出在此温度下的饱和蒸气压。
三 仪器与药品
仪器:恒温槽;真空系统;冷凝器;带磨口的等压计。
药品:乙醇
四 实验步骤
1、将烘干的等压计3与真空胶管2接好,旋塞9与真空泵相连接,检查体系是否漏气。
2、将干净等压计的盛样球烤热,赶出管内部分空气再从上口用滴管加入乙醇,管子冷却时即可将乙醇吸入。再烤,再装,装入到小球三分之二的容积为宜。在U型管中保留部分乙醇作封闭液。
3、等压计与冷凝器磨口接好并用弹簧固定后置25℃恒温槽中,开动真空泵,控制抽气速度,使等压计中液体缓慢沸腾3—4分钟,让其中空气排净。然后停止抽气,通过毛细管缓缓放气入内,至U型管两侧液面等高为止,读取此时恒温槽温度及U型压力计的汞高差。
4、同法测定30,35,40,45℃时乙醇的蒸气压。在升温过程中,应经常开启旋塞,缓慢放入空气,使U型管两臂液面接近相等。如果在实验过程中放入空气过多时,可开一下图的旋塞8,借缓冲瓶10的真空把空气抽出。
5、 验完毕时,缓缓放入空气入内,至大气压为止。
五 数据记录
室温——大气压——
温度/℃ 大气压/mmHg 左支汞高/mmHg 右支汞高/mmHg 汞高差/mmHg 蒸汽压/mmHg lnP
30
35
40
45
50
六.数据处理
(1)根据实验数据作出lnP-1/T图。
(2)计算乙醇在实验温度范围内的平均摩尔气化热。
七.思考题
1、 克-克方程在什么条件下才能应用?
2、 开启旋塞放空气入内时,放得过多应如何办?实验过程中为什么要防止空气倒灌?
3、 体系中安稳压瓶和毛细管的目的是什么?
4、 化热与温度有无关系?
5、 压计U型管的液体起什么作用?冷凝器起什么作用?
所谓饱和蒸汽压,指在密闭条件中,在一定温度下,与固体或液体处于相平衡的蒸气所具有的压强称为饱和蒸气压。
在这里,密闭和温度是确定饱和蒸汽压的两个基本条件,不满足这两个条件测定结果就没有意义。
恒温水浴的温度,是实验中满足温度条件的手段,控制状态的好坏直接影响实验结果。
液体饱和蒸气压的测定如下:
1、恒温调节:首先插上恒温槽总电源插座,打开电源开关,打开搅拌器开关,按下温度设定开关,设定目标温度如20℃,加热恒温。
2、检漏:将烘干的等压计与冷凝管连接,打开冷却水,关闭放空管,打开真空泵及抽真空阀1、2,使低真空测压仪上显示压差为4000Pa~5300Pa。关闭抽真空阀1、2,注意观察压力测量仪的数字变化。如果系统漏气,则压力测量仪的显示数值逐渐变小。此时应细致分段检查,寻找漏气部位,设法消除。
3、装样:取下等压计,将盛样球烤热,赶出样品球内的空气,在从上口加入乙醇,样品管冷时,即可将乙醇吸入,再烤,再装,装至2/3球的体积。在U型管中加乙醇作液封。
4、体系抽真空、测定饱和蒸汽压。等压计与冷凝管接好并用橡皮筋固定牢,置20℃恒温槽中,开动真空泵,开启抽气阀
1,缓缓开启抽真空阀2,使等压计中液体缓缓沸腾,排尽其中的空气,关闭抽气阀2和1,缓缓开启放空阀,调节U型管两侧液面等高,从压力测量仪上读出△P及恒温槽中的T值,同法再抽气,再调节等压管双臂液面等高,重读压力差,直至两次的压力差读数相差无几。则表示样品球液面上的空间一全部被乙醇充满,记下压力测量仪上的读数。
5、同法测定25℃,30℃,35℃,40℃时乙醇的蒸汽压。(注意:升温过程中应经常开启放空阀,缓缓放入空气,使U型管两臂液面接近相等,如放入空气过多,可缓缓打开抽气阀2抽气)
6、实验完后,缓缓打开放空阀至大气压止。并在数字式大气压力计上读取当时的室温和大气压,并记录。
1、温度测定过程中产生的误差:
在进行温度测定的过程中,由于搅拌器的搅拌不可能使得体系中各部分的温度达到绝对均匀。通过温度测量仪测得的是测温探头附近液体的温度,此温度与饱和蒸气的温度不一定完全一致。
2、实验中环境条件改变产生的误差:
在测量过程中,虽然采用恒温槽使得体系的温度处于恒定状态,但仍然不能完全保证测定条件没有发生变化。同时,由于实验中测定仪器直接与外界环境接触,所以当外界环境温度、大气压力和湿度改变时,测量仪器所处状态的不同可能影响其测得数据的准确性。
思考题及建议
1、如果要判断等压管b处空气是否排净,应如何检查?
在初次测量时,重复测量两次蒸汽压,两次相差较小可认为系统中无空气。
2.、在实验过程中为什么要防止管b中进入空气? 若有空气进入则测得结果将有什么样的变化?
在改造的系统中,已经解决了空气倒灌的问题。实验过程的任何操作不可能导致空气进入系统。
测定乙醇饱和蒸汽压时检查漏气:开启真空泵,抽气至系统达到一定的真空度,然后关闭活塞,停止抽气(此时系统连着的所有活塞都是关闭的,相当于系统处于封闭状态)。
此时观察数字式真空测压仪的读数,如果数分钟内读数基本不变或者变化非常小,表明系统不漏气。如果读数变化的非常快,表明漏气,则应从泵至系统分段检查,并用真空油脂封住漏口,直到不漏气为止方可进行下步操作。
符合要求
用正丙醇峰计算的理论板数应大于700; 乙醇和正丙醇两峰的分离度应大于2; 上述3份溶液各注样5次,所得15个校正因子的相对标准偏差不得大于2.0%。 标准溶液的制备 精密量取恒温至20℃的无水乙醇和正丙醇各5ml,加水稀释成100ml,混匀,即得。
以上内容参考:百度百科-乙醇量测定法
1、静态橡拦法改进。在一定温度下,直锋如轿接测量饱和蒸气压。此法适用5261于具有较大蒸汽压的液体。
2、动态法改进。测量沸点随施加的外压力而变化的一种方法。液4102体上方的总压力可调,用一个大容器的缓冲瓶维持给定值,汞压力计测量压力值,像热液1653体待沸腾时测量其温度。
3、饱和气流法改进。在固定温度和压力下,用干燥气体缓慢地通过被测纯液体,使气流为该液体的蒸汽所饱和。用吸收法测量蒸汽量,计算出答蒸汽分压,此即该温度下被测纯液体的饱和蒸气压。该法适用于蒸汽压较小的液体。