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液体饱和蒸汽压的测定
【摘要】根据克拉贝龙-克劳修斯方程,在一定温度范围内,对于纯液体的炮和蒸汽压P与温度T,lnP与1/T之间存在线性关系。利用动态法测定不同温度T下环己烷的饱和蒸汽压p,得出克拉贝龙-克劳修斯方程,从而求算环己烷的摩尔气化热、环己烷在大气压下的正常沸点。
【关键词】饱和蒸汽压克拉伯龙-克劳修斯方程温度摩尔汽化热

在封闭体系中,液体很快和它的蒸汽达到平衡。这时的蒸汽的压力称为液体的饱和蒸汽压。摩尔汽化热是在一定的温度、压力下,1mol纯液体在平衡过程中变为蒸汽所吸收的热。液体的沸点则是当液体的饱和蒸汽压等于外界压强时的温度。液体的沸点随着外界压强的增大而增大,当液体处于沸点时,若将蒸汽视为理想气体,在汽化过程前后忽略液体的体积,且在一定温度范围内认为摩尔汽化热为常数,则可由气相和液相化学势相等推得克拉伯龙-克劳修斯方程,以及液体的摩尔蒸发热和其他热力学常数。
本实验中通过测量环己烷在不同压强下的沸点来验证克拉贝龙-克劳修斯方程,并根据建立起来的经验方程求算环己烷的平均摩尔汽化热。


液体饱和蒸气压与摩尔汽化热的关系可用克拉贝龙—克劳修斯方程表示:
(1)
DH:摩尔汽化热(J·mol-1) R:气体常数(·mol-1·K-1)
若温度改变的区间不大,DH可视为为常数(实际上DH与温度有关)。积分上式得
(2)
常数,。(2)式表明与有线性关系。作图可得一直线,斜率为-B。因此可得实验温度范围内液体的平均摩尔汽化热DH。
=(3)
因此,只要测得某液体不同温度下的液体饱和蒸汽压,即可通过作图得到该液体的平均摩尔汽化热。
液体饱和蒸汽压的测量方法主要有三种:静态法,在某一固定温度下直接测量饱和蒸汽的压力;动态法,在不同外部压力下测定液体的沸点;饱和气流法,在液体表面上通过干燥的气流,调节气流速度,使之能被液体的蒸汽所饱和,然后进行气体分析,计算液体的蒸汽压。本实验利用动态法,此法基于在沸点时液体的饱和蒸汽压与外压达到平衡。只要测得在不同外压下的沸点,也就测得在这一温度下的饱和蒸汽压。

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5000ml烧杯 1/100℃水银温度计玻璃仪器(详见装置图)
蒸馏水正己烷

图一实验装置图
1-盛水大烧杯;2-温度计(°);3-搅拌;4-平衡管;5-冷凝管;6-开口U形水银压力计;7-具有保护罩的缓冲瓶;8-进气活塞;9-抽气活塞;10-放空活塞;11-安全瓶;12、13-橡皮管14-三通活塞
A球中装待测液体,当A球的液面上纯粹是待测液体的蒸汽,并且当B管与C管的液面处于同一水平时,表示B管液面上的蒸汽压(即A球面上的蒸汽压)与加在C管液面上的外压相等。以此作为判断读数时刻的标准。

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