实验 27 乙醇 / 环己烷饱和蒸气压的测定

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大学通用化学实验技术

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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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。

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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 － 1

T ：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

CTR

HP

1

303.2ln 气化

R

Hm

303.2

气化

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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

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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。

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（ 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。

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（ 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。

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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

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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？

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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。

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（ 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。

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（ 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。

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（ 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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