文档介绍：化学实验报告纸 1 液体饱和蒸气压的测定 1. 实验目的(要求) (1) 掌握等压管测定液体饱和蒸气压的原理和方法。(2) 了解蒸气压的概念和影响因素。(3) 学会应用克-克方程,求得乙醇的摩尔气化热。(4) 学会温度计露出校正方法。 2. 实验原理(概要) 在一定温度下,纯液体与其蒸气达到相平衡状态时的压力,称为该液体在此温度下的饱和蒸气压。液体的饱和蒸气压与液体的本性及温度等因素有关,纯液体饱和蒸气压随温度上升而增加。根据热力学理论可以导出饱和蒸气压与温度的关系式, 此式称克拉贝龙-克劳修斯方程,简称克-克方程。其微分式如下: 2 m vapd lnd RT HT p ??(S 20-1) 式中 p 为纯液体饱和蒸气压, T 为绝对温度, △ vapH m 为液体的摩尔气化热, R 为通用气体常数。当上述各物理量用 SI 制单位时, R=8. 314 J?? mol -1??K -1。在一定外压下, 纯液体与其蒸气达到气液平衡时的温度称为沸点。因此,克-克方程也表示纯液体的外压 p 与沸点 T 的关系。在 101325 Pa 的外压下,纯液体的沸点称为正常沸点。纯液体的气化热随温度上升而降低。通常温度下,气化热随温度变化较小,在临界温度附近,气化热急剧下降。在临界温度时,纯物质气化热为零。当远离临界温度, 而且温度变化较小时, 气化热△ vapH m 可视为常数。对式(S 20 -1 )不定积分,得: CTR Hp????? 1 ln m vap (S 20-2) 式中,C 为不定积分常数。由此式可知, lnp与1/T 成直线关系。以 1np与1/T 的实验值作图,应得直线,若直线斜率为 m ,则: △ vapH m=-mR (S 20-3) 化学实验报告纸 2 此△ vapH m 为实验温度范围内的平均摩尔气化热。根据热力学推导,液体气化热与温度的关系式为: )l()g()( mp,mp, m T H?????(S 20-4) 式中, C p,m(g)及C p,m(l) 分别为纯物质饱和蒸气及饱和液体的恒压摩尔热容。如果此热容差与温度成直线关系,C p,m(g)-C p,m(l)=△a+△bT, 则代入式( S 20-4) ,可积分得气化热与温度的关系式如下: 20m vap2 T baT HH ???????(S 20-5) 式中△H 0,△a及△b 均为常数。将式( S 20-5 )代入式( S 20-1 )进行不定积分, 得:TR bTR aTR HAp2 ln 1 ln 0????????(S 20-6) 式中 A 为不定积分常数,合并常数得: 1np=A+BT -1+C 1nT+DT(S 20-7) 根据实验测得不同温度 T 时的饱和蒸气压 p, 按最小二乘法可求出式(S 20-7) 中各常数 A、B、C、D 。根据式( S 20-6 )中各常数与式( S 20-7 )中各常数的对应关系可求得气化热与温度关系式为: △ vapH m=-BR+ CRT +D RT 2 热容差与温度的关系式为: C p,m (g) -C p,m (l)= CR +2D RT 本实验采用等压管法测定乙醇的蒸气压。等压管如图S 20-1 所示。在管 a 处装有乙醇, 其上方为乙醇蒸气和空气。如在管 b 中气相为纯乙醇蒸气,具有实验温度下的饱和蒸气压,液体乙醇