实验3 液体饱和蒸汽压的测定
一、 实验目的：
（1） 了解用静态法测定异丙醇在不同温度下蒸汽压的原理，并学会用图解
法求其所测温度范围内的平均摩尔蒸发热
（2） 了解真空泵，恒温槽及气压计的构造并掌握其使用方法 二、 实验原理：
一定温度下，在一真空的密闭容器中的液体，有动能较大的分子从液相跑到气相；也有动能较小的分子从气相碰回液相。当二者的速率相等时，就达到了动态平衡。此时液面上的蒸气压力就是液体在该温度时的饱和蒸气压，液体的蒸气压与液体的种类及温度有关，温度升高时，有更多的高动能的分子能够从液面逸出，因而蒸气压增大；反之，温度降低时，则蒸气压减小。当蒸气压与外界压力相等时，液体便沸腾，外压不同时，液体的沸点也不同。把外压为l01325Pa 时沸腾温度定义为液体的正常沸点。 液体的饱和蒸气压与温度的关系可用Clapeyron-Clausius 方程表示：
液体饱和蒸气压的测量方法主要有三种：静态法、动态法、饱和气流法。本实验采用静态法，静态法测蒸气压的方法是调节外压以平衡液体的蒸气压，求出外压就能直接得到该温度下的饱和蒸汽压。
实验时，等压计A 中盛有被测样品异丙醇,U 型部分 B
中也装有异丙醇液体作为封闭液。实验初始A 球上方充满 空气和异丙醇蒸气。抽气时，混合气体通过封闭液被不断抽走，A 中液态异丙醇不断挥发补充。当空气被全部抽尽时，A 球液面上的气体压力就是异丙醇的蒸气压。当U 形管液面
，
相平时，记下压力差值E ，大气压P ，则该温度下异丙醇的蒸气压P=E+ P，。调节水浴温度及系统压力，可测得不同温度下异丙醇的饱和蒸汽压。
三、 仪器与试剂：SYP-Ⅲ玻璃恒温水浴，DP-AF(真空) 精密数字压力计，2XZ-4
旋片式真空泵，缓冲储气罐，等压计。 异丙醇 四、 实验装置图
DP-AF 精密数字（真空）压力计：0～-101.3Kpa ，分辨率：0.01Kpa SYP 玻璃恒温水浴：
数字控温，温度波动：±0.1℃或±0.02℃，分辨率：0.1℃或0.01℃ 2XZ-4真空泵：极限6×10-2 pa ，抽气速率4 L/s。
五、实验步骤
1． 熟悉实验装置。了解储气罐的原理和使用方法。包括各接口的作用，气
流的流向等。如装置图所示，四个接口1、2、3、4分别分别接通等压计的冷凝管，数字压力仪，空气以及真空泵。开通时气体流向是3-2-1-A-4。 需注意阀门A 下部是连通的，而2下面是不连通的。当关闭阀门A,B 时，体系即成封闭系统。真空泵没有开关，直接插上插头即可使用
2．装样。等压计球内已装有的异丙醇液体超过2/3，不需要再加液体（液体可从冷凝管上部加入，通过调节压力使其进入瓶中）。液体的量要适中。若太少，可能不够多组实验所需。太多时会有大量液体进入U 形管甚至冷凝管，无法判断U 形管液面是否相平。
3．系统检漏。将压力计调零，此时大气压P
, =102.51kPa。打开阀门B, 接通
真空泵待其稳定后再关闭阀门B ，打开阀门A,C 至适当位置。系统开始抽气，可以看到压力计显示数字始终为负值，其大小不断增大。说明压差值E=P(系统)-P(环境) 。当显示值为-90（kPa ）左右时，关闭阀门A 、B(此时系统处于密封状态) 。注意观察压力测压仪显示数字的变化。
发现在30S 时间内，示值E 从-91.38 变化到-91.35（ kPa）。变化值很小，可以认为系统气密性良好。[当该压力变化仅限于最后一位数字时，均可认为系统不漏气。检漏在常温下进行，不要加热，否则加热过程 中温度不稳定，系统压力会产生变化，无法判断是否漏气] 4．测定不同温度下异丙醇的蒸气压
环境温度T=17.9℃。设定恒温槽的温度为25.00℃，置于工作状态开始升温。真空泵一直处于工作状态，关闭阀门B ，打开阀门A 。当温度稳定后（此时温度变化不大于0.01℃），调节阀门A 使得气泡通过U 形管冒出，出气速度适中。此时蒸气中含有较多空气，不能进行测量。大约3min 后，空气几乎被排尽。
关闭阀门A ，非常缓慢地调节阀门B, 使封闭液都到U 形管，此时左边液面下降，右边液面上升，当左右液面有较大差距后，关闭阀门B 。待液面比较稳定后，缓慢调节阀门A （可用快开快关的方法），使得左右液面相平，并能够稳定几秒钟。记下此时气压计的示值和大气压力
打开阀门A, 左边液面上升，使得气泡重新冒出，再过几分钟后，用上述同样的方法进行测量。为提高准确度，可分别用阀门A 和阀门B 来最终调平液面。重复三次，记下相应的数据。依次升高温度至30.00℃，35.00℃,40.00℃,45.00℃,50.00℃,55.00℃，按照同样的方法测量不同
槽，整理试验台。 六、实验数据处理：
①由于实验过程中，只在初始时对气压计归零一次，P 0, =102.51kPa. 实验过程中大气压不断变化，需要根据各组大气压进行校正值为ΔP=P, - P 0, ，E-ΔP=P-P, . 故异丙醇的蒸气压P=E+ P, -ΔP.
②由原始数据记录可以看到，有几组数据与同组其它数据相差甚远，可将其去掉
③将各组大气压取平均值。计算出lgP 和1000/T 经过上述处理后得到下表：
七、实验讨论：
（1） 由线性拟合数据，相对不确定度R=0.9997,非常接近1，可看出相关
性很好。由最终外推出的正常沸点的相对误差0.14%也可看出，实验测量精度较高，在误差允许范围内。该实验测得的是异丙醇在25-55℃间的摩尔平均蒸发热。由于其与温度有关，因此在其它温度条件下，该值都会有所差异。
（2） 实验中的关键，也是较难控制好的是：
① 液面与封闭液间的空气排尽。空气的存在会直接影响到异丙醇蒸气压的测量，会将空气产生的气压当做异丙醇蒸气压的一部分。但是空气是否排尽，并没有精确的指标来判断。实验验中，每次读数前都让液体沸腾3-5左右，以确保空气几乎被排尽
② U 形管两边液面等高。通过视觉来判断本身就会产生较大误差。实验中通过气罐的两阀门来调节液面的高低，因此空气阀门进气量就尤为重要。需要格外注意的是，调节速度不能过快，幅度适中，因为这个过程中，空气极易进入封闭气体中。实验中几组偏差较大上的数据，就是因为在调节过程中，空气重新进入封闭气体的缘故。 实验发现，液面对阀门B 的进气量更加敏感，稍微调节B ，液面就出现很大变动。而调节阀门A ，液面的变动较小。因此，实验中，我们先用阀门B 将液面差距调大，再用阀门A 缓慢地将液面调平。
由于在调节的过程中，瓶内液体依然在不断蒸发，系统气密性虽好，但不会完全不漏气。因此调平后的U 型管，液面不会长时间静止不动， 会很快偏离平衡，需要及时记下压差值。
另外，还需注意等位计的固定位置要垂直，否则判断液面是否相平时会产生误差
（3） 当未对系统用真空泵抽气时，压力计仍然显示一定压差值。该值是需要
进行修正的。一种做法是，每次测量前都对压力计进行“采零”，这样显示值即为真实的压差值。但这样做比较麻烦，需要每次实验后打开阀门放入气体，采零后重新抽气。实验中采取的方法是，记下第一次调零时的大气压值和每次读数时的大气压值，根据二者的差值来进行修正即可。
（4） U 形管的作用主要有：
① 分液，分隔体系与环境，以便单独测出体系的压力 ② 检测压力，通过U 形管液面即可判断内外压力的大小 ③ 保持液体体积相等
（5） 实验中需要掌握气体在储气罐中的流向，以便熟练地调节系统的压力值。
温度直接影响液体的蒸气压，因此需要等恒温水浴的温度稳定后，才开始测量。实验中温度跳动范围为±0.01℃，波动很小，满足要求。需要将A 瓶液体完全浸入水浴中，以便维持温度恒定。
由于液体不断蒸发出来，使得U 形管内液体过多，而无法调节液面平衡。这时可以关闭阀门A ，迅速打开阀门B ，将液体压回瓶内（此过程会引入空气，因此需要重新排气）
实验所用的异丙醇的量要控制好。加入太少，可能会不够用；加入太多，会使得体系内充满异丙醇而无法调节液面，且异丙醇可能从冷凝管扩散到空气中去。
（6） 本实验方法只适合于纯液体饱和蒸气压的测量。对于溶液，由于其蒸气
压与组成有关，气液相组成不一样，无法测量。
（7） 其它常见的测量蒸气压的方法还有动态法，比较法，饱和气流法等。
实验3 液体饱和蒸汽压的测定
一、 实验目的：
（1） 了解用静态法测定异丙醇在不同温度下蒸汽压的原理，并学会用图解
法求其所测温度范围内的平均摩尔蒸发热
（2） 了解真空泵，恒温槽及气压计的构造并掌握其使用方法 二、 实验原理：
一定温度下，在一真空的密闭容器中的液体，有动能较大的分子从液相跑到气相；也有动能较小的分子从气相碰回液相。当二者的速率相等时，就达到了动态平衡。此时液面上的蒸气压力就是液体在该温度时的饱和蒸气压，液体的蒸气压与液体的种类及温度有关，温度升高时，有更多的高动能的分子能够从液面逸出，因而蒸气压增大；反之，温度降低时，则蒸气压减小。当蒸气压与外界压力相等时，液体便沸腾，外压不同时，液体的沸点也不同。把外压为l01325Pa 时沸腾温度定义为液体的正常沸点。 液体的饱和蒸气压与温度的关系可用Clapeyron-Clausius 方程表示：
液体饱和蒸气压的测量方法主要有三种：静态法、动态法、饱和气流法。本实验采用静态法，静态法测蒸气压的方法是调节外压以平衡液体的蒸气压，求出外压就能直接得到该温度下的饱和蒸汽压。
实验时，等压计A 中盛有被测样品异丙醇,U 型部分 B
中也装有异丙醇液体作为封闭液。实验初始A 球上方充满 空气和异丙醇蒸气。抽气时，混合气体通过封闭液被不断抽走，A 中液态异丙醇不断挥发补充。当空气被全部抽尽时，A 球液面上的气体压力就是异丙醇的蒸气压。当U 形管液面
，
相平时，记下压力差值E ，大气压P ，则该温度下异丙醇的蒸气压P=E+ P，。调节水浴温度及系统压力，可测得不同温度下异丙醇的饱和蒸汽压。
三、 仪器与试剂：SYP-Ⅲ玻璃恒温水浴，DP-AF(真空) 精密数字压力计，2XZ-4
旋片式真空泵，缓冲储气罐，等压计。 异丙醇 四、 实验装置图
DP-AF 精密数字（真空）压力计：0～-101.3Kpa ，分辨率：0.01Kpa SYP 玻璃恒温水浴：
数字控温，温度波动：±0.1℃或±0.02℃，分辨率：0.1℃或0.01℃ 2XZ-4真空泵：极限6×10-2 pa ，抽气速率4 L/s。
五、实验步骤
1． 熟悉实验装置。了解储气罐的原理和使用方法。包括各接口的作用，气
流的流向等。如装置图所示，四个接口1、2、3、4分别分别接通等压计的冷凝管，数字压力仪，空气以及真空泵。开通时气体流向是3-2-1-A-4。 需注意阀门A 下部是连通的，而2下面是不连通的。当关闭阀门A,B 时，体系即成封闭系统。真空泵没有开关，直接插上插头即可使用
2．装样。等压计球内已装有的异丙醇液体超过2/3，不需要再加液体（液体可从冷凝管上部加入，通过调节压力使其进入瓶中）。液体的量要适中。若太少，可能不够多组实验所需。太多时会有大量液体进入U 形管甚至冷凝管，无法判断U 形管液面是否相平。
3．系统检漏。将压力计调零，此时大气压P
, =102.51kPa。打开阀门B, 接通
真空泵待其稳定后再关闭阀门B ，打开阀门A,C 至适当位置。系统开始抽气，可以看到压力计显示数字始终为负值，其大小不断增大。说明压差值E=P(系统)-P(环境) 。当显示值为-90（kPa ）左右时，关闭阀门A 、B(此时系统处于密封状态) 。注意观察压力测压仪显示数字的变化。
发现在30S 时间内，示值E 从-91.38 变化到-91.35（ kPa）。变化值很小，可以认为系统气密性良好。[当该压力变化仅限于最后一位数字时，均可认为系统不漏气。检漏在常温下进行，不要加热，否则加热过程 中温度不稳定，系统压力会产生变化，无法判断是否漏气] 4．测定不同温度下异丙醇的蒸气压
环境温度T=17.9℃。设定恒温槽的温度为25.00℃，置于工作状态开始升温。真空泵一直处于工作状态，关闭阀门B ，打开阀门A 。当温度稳定后（此时温度变化不大于0.01℃），调节阀门A 使得气泡通过U 形管冒出，出气速度适中。此时蒸气中含有较多空气，不能进行测量。大约3min 后，空气几乎被排尽。
关闭阀门A ，非常缓慢地调节阀门B, 使封闭液都到U 形管，此时左边液面下降，右边液面上升，当左右液面有较大差距后，关闭阀门B 。待液面比较稳定后，缓慢调节阀门A （可用快开快关的方法），使得左右液面相平，并能够稳定几秒钟。记下此时气压计的示值和大气压力
打开阀门A, 左边液面上升，使得气泡重新冒出，再过几分钟后，用上述同样的方法进行测量。为提高准确度，可分别用阀门A 和阀门B 来最终调平液面。重复三次，记下相应的数据。依次升高温度至30.00℃，35.00℃,40.00℃,45.00℃,50.00℃,55.00℃，按照同样的方法测量不同
槽，整理试验台。 六、实验数据处理：
①由于实验过程中，只在初始时对气压计归零一次，P 0, =102.51kPa. 实验过程中大气压不断变化，需要根据各组大气压进行校正值为ΔP=P, - P 0, ，E-ΔP=P-P, . 故异丙醇的蒸气压P=E+ P, -ΔP.
②由原始数据记录可以看到，有几组数据与同组其它数据相差甚远，可将其去掉
③将各组大气压取平均值。计算出lgP 和1000/T 经过上述处理后得到下表：
七、实验讨论：
（1） 由线性拟合数据，相对不确定度R=0.9997,非常接近1，可看出相关
性很好。由最终外推出的正常沸点的相对误差0.14%也可看出，实验测量精度较高，在误差允许范围内。该实验测得的是异丙醇在25-55℃间的摩尔平均蒸发热。由于其与温度有关，因此在其它温度条件下，该值都会有所差异。
（2） 实验中的关键，也是较难控制好的是：
① 液面与封闭液间的空气排尽。空气的存在会直接影响到异丙醇蒸气压的测量，会将空气产生的气压当做异丙醇蒸气压的一部分。但是空气是否排尽，并没有精确的指标来判断。实验验中，每次读数前都让液体沸腾3-5左右，以确保空气几乎被排尽
② U 形管两边液面等高。通过视觉来判断本身就会产生较大误差。实验中通过气罐的两阀门来调节液面的高低，因此空气阀门进气量就尤为重要。需要格外注意的是，调节速度不能过快，幅度适中，因为这个过程中，空气极易进入封闭气体中。实验中几组偏差较大上的数据，就是因为在调节过程中，空气重新进入封闭气体的缘故。 实验发现，液面对阀门B 的进气量更加敏感，稍微调节B ，液面就出现很大变动。而调节阀门A ，液面的变动较小。因此，实验中，我们先用阀门B 将液面差距调大，再用阀门A 缓慢地将液面调平。
由于在调节的过程中，瓶内液体依然在不断蒸发，系统气密性虽好，但不会完全不漏气。因此调平后的U 型管，液面不会长时间静止不动， 会很快偏离平衡，需要及时记下压差值。
另外，还需注意等位计的固定位置要垂直，否则判断液面是否相平时会产生误差
（3） 当未对系统用真空泵抽气时，压力计仍然显示一定压差值。该值是需要
进行修正的。一种做法是，每次测量前都对压力计进行“采零”，这样显示值即为真实的压差值。但这样做比较麻烦，需要每次实验后打开阀门放入气体，采零后重新抽气。实验中采取的方法是，记下第一次调零时的大气压值和每次读数时的大气压值，根据二者的差值来进行修正即可。
（4） U 形管的作用主要有：
① 分液，分隔体系与环境，以便单独测出体系的压力 ② 检测压力，通过U 形管液面即可判断内外压力的大小 ③ 保持液体体积相等
（5） 实验中需要掌握气体在储气罐中的流向，以便熟练地调节系统的压力值。
温度直接影响液体的蒸气压，因此需要等恒温水浴的温度稳定后，才开始测量。实验中温度跳动范围为±0.01℃，波动很小，满足要求。需要将A 瓶液体完全浸入水浴中，以便维持温度恒定。
由于液体不断蒸发出来，使得U 形管内液体过多，而无法调节液面平衡。这时可以关闭阀门A ，迅速打开阀门B ，将液体压回瓶内（此过程会引入空气，因此需要重新排气）
实验所用的异丙醇的量要控制好。加入太少，可能会不够用；加入太多，会使得体系内充满异丙醇而无法调节液面，且异丙醇可能从冷凝管扩散到空气中去。
（6） 本实验方法只适合于纯液体饱和蒸气压的测量。对于溶液，由于其蒸气
压与组成有关，气液相组成不一样，无法测量。
（7） 其它常见的测量蒸气压的方法还有动态法，比较法，饱和气流法等。