环己烷的饱和蒸汽压的测定Word格式.docx
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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。
此时体系汽液两相平衡的温度称为液体在此外压下的沸点。
用当时读得的大气压减去压差计两水银柱的高度差，即为该温度下液体的饱和蒸汽压。
图2-1纯液体饱和蒸汽压测定装置图
1-盛水大烧杯;
2-温度计（分度值为0.1°
）;
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
实验中，安全瓶和缓冲瓶由两台WYB-I型真空稳压包代替了。
2）实验步骤
1、熟悉实验装置，掌握真空泵的正确使用，了解系统各部分及活塞的作用，读取实验前的气压与温度。
2、不同外部压力下环己烷沸点的测定：
A、将平衡管浸入盛有蒸馏水的大烧杯中，并使其全部浸没在液体中。
加热，并开启搅拌马达，使水浴中的水温度均匀。
B、关闭活塞9，使活塞8与大气相通。
此时平衡管，压力计，缓冲瓶处于开放状态。
将活塞14通大气，插真空泵电源抽气，把活塞14旋转至与安全瓶相通，抽5分钟，再将活塞14通大气。
拔下电源，此时安全瓶内为负压，待用。
C、随着水浴中液体的温度的不断升高，A球上面的待测液体的蒸汽压逐渐增加，使C管中逐渐有气泡逸出。
本实验所测的液体为环己烷，所以待测水浴中的液体沸腾后仍需继续煮沸5-10分钟，把A球中的空气充分赶净，使待测水上面全部为纯液体的蒸汽。
停止加热，让水浴温度在搅拌中缓缓下降，C管中的气泡逐渐减少直至消失，液面开始下降，B管液面开始上升，认真注视两管液面，一旦处于同一水平，立即读取此时的温度。
这个温度便是实验大气压条件下液体的沸点。
D、关闭活塞8，用活塞9调节缓冲瓶7中的真空度，从而降低平衡管上端的外压，U形压力计两水银柱相差约40mm左右，这时A管中的待测液又开始沸腾，C管中的液面高于B管的液面，并有气泡很快逸出，随着温度的不断下降，气泡慢慢消失，B管液面慢慢升高，在B、C两管液面相平时，说明A、B之间的蒸汽压与外压相等。
立即记下此时的温度和U形压力计上的读数。
此时的温度即外压为大气压减去两汞柱差的情况下液体的沸点。
继续用活塞9调节缓冲瓶的压力，体系产生新的沸腾，再次测量蒸汽压与外压平衡时的温度，反复多次，约10个点。
温度控制在80C以上，压差计的水银柱相差约400mm左右为止。
重复BCD步骤两次，获得三组数据。
实验结束，再读取气压与温度，取前后的平均值。
结果与讨论：
㈠实验结果
实验测得，在58~81℃温度范围内，环己烷的摩尔汽化热=31.91kJ/mol,沸点为353.70K.
环己烷在20℃下的理论摩尔汽化热为33.055kJ/mol
相对误差为|31.91-33.055|/33.055=3.75%
环己烷理论沸点为（80.7+273.15）=353.85K
相对误差为|353.70-353.85|/353.85=0.0424%
㈡实验结果分析
用该实验测得的摩尔汽化热和沸点都与资料非常接近而且偏低，分析原因可能包含如下几个方面：
1.实验理论上的误差：
克拉伯龙-克劳修斯方程推导中有多个假设：
①将蒸汽视为理想气体；
②在汽化过程前后忽略液体的体积；
③在一定温度范围内认为摩尔汽化热为常数。
其中理想气体仅是理想化的模型，汽化过程之前的液体也占据一定的体积，摩尔汽化热实际上也是随温度变化而变化的。
以上都会引起lnP~1/T曲线对线性的偏离。
结合所学的物化知识可知，实际的lnP~1/T曲线应该在拟合直线的上方，这就能说明摩尔汽化热和沸点的值为什么会偏低。
2.实验方法中引入的误差：
本实验所采用的动态法中，判断气液相平衡的标志是两边液面相平。
实际上此时并不是严格静态的平衡。
而且人眼观察液面也会引入误差。
所以实验中要分工明确，同一种数据指定一个同学完成，可以减小误差。
另外，将气体排出系统时，完全根据个人经验，很难保证将气体全部赶出体系，造成误差。
3.实验仪器带来的误差：
实验中使用搅拌器加快对流以使体系温度尽量一致，但无法保证温度完全的一致。
而且搅拌器引起的晃动也会影响液面相平的观察。
测量的环己烷纯度有限，其中的少量杂质引起沸点上的偏差。
另外，实验中需要直接读取的数据是U形气压计的刻度、温度计的读数。
压差计的精度较低，只能分辨到1mm，而要读两个液面的刻度，因此会产生2mm的误差，换算成压力就是266.6Pa。
因此所算得的液体饱和蒸汽压有一定偏差是很正常的。
温度计的最小分度值ΔT=0.05℃，实验者以及眼睛的视觉差异都会带来读数误差。
实验操作引起的误差：
实验中排净体系空气很重要，每次测量前一定要充分煮沸并持续5~10分钟排净空气。
若体系中空气没有排净，由公式可知位排净的空气也会对实验结果产生影响，则测量的值并非饱和蒸汽压。
煮沸时间不够或减压不及时，都会造成体系中混有空气。
实验要求读取平衡瞬间的压力和温度，应尽量做到迅速读取，以保证一致性。
4.实验小体会：
此次试验为两人合作，一人观察平衡球，另一人读取数据，所以两人的配合程度直接关系到实验的速度和准确度。
一开始我们配合的不是很密切，为保证不错过平衡点，只得早早准备好，因而有点事倍功半。
但后来我们渐渐熟练了对方的特点，就轻松多了。
所以这种合作实验双方一开始一定不能松懈，要尝试去找寻一些规律，并调整自己，耐心点，两人自然就达成默契了。
另外，这个实验的顺序是从高温到低温测量，实验过程中的节奏感很强，要做到井然有序，不慌不忙。
参考资料：
①物理化学实验电子讲义刘光明中国科学技术大学2012年
②物理化学（第五版）上册付献彩、沈文霞等高等教育出版社2006
年7月第5版
③蒸汽压和沸点的数据来自XX百科
TheDeterminationofSaturatedVapour
PressureofCyclohexane
Abstract：
Weapplydynamicmethodtoresearchtherelationshipbetweensaturatevaporpressureofliquidandtemperature.Tomeasuredifferentsaturatevaporpressureunderdifferenttemperature,wecalculatedthemolarheatofvaporizationoftheliquidaccordingtoClapeyron-Clausiusequation,andlearnsometechnologyaboutbarometerandvacuumpump.
Keywords：
saturatevaporpressuremolarheatofvaporization
dynamicmethodClapeyron-Clausiusequation
附件：
实验数据处理
1.仪器/药品主要参数：
1/10℃分度水银温度计测量误差：
0.05℃。
1mm刻度直尺测水银柱高度的测量误差：
0.5mm。
2.原始数据处理
1）大气压的计算
初始
结束
平均
大气压（cmHg）
76.340
76.375
76.358
合肥重力加速度g=9.7933m/s，水银密度ρHg=13.5575g·
cm-3
根据公式P=ρgh，可以得到试验的大气压是101513Pa，后面大气压的计算也是通过这种方式求得。
2）环己烷的蒸汽压和温度关系
注：
未处理的数据为黑色字体，处理过为蓝色字体。
第一组：
序号
左侧水银柱高度/cm
右侧水银柱高度/cm
水银柱高度差/cm
饱和蒸汽压p/Pa
沸点（℃）
沸点T（K）
0.00
101513
80.65
353.80
1
-2.00
2.65
4.65
95339.1
78.60
351.75
2
-3.80
4.45
8.25
90559.3
77.00
350.15
3
-5.40
6.20
11.60
86111.4
75.35
348.50
4
-7.45
8.20
15.65
80734.1
73.30
346.45
5
-9.30
10.10
19.40
75755.2
71.25
344.40
6
-11.50
12.30
23.80
69913.2
68.75
341.90
7
-13.35
14.10
27.45
65066.9
66.65
339.80
8
-15.60
16.30
31.90
59158.5
63.90
337.05
9
-17.45
18.20
35.65
54179.5
61.25
334.40
10
-19.55
20.30
39.85
48603.1
58.15
331.30
以测得的蒸汽压p对温度T作图：
第二组：
饱和蒸汽压/Pa
沸点（K）
-1.55
2.10
3.65
96666.8
79.10
352.25
-3.40
4.10
7.50
91555.1
77.30
350.45
6.10
11.50
86244.2
-7.50
15.70
80667.7
73.20
346.35
-9.50
10.20
19.70
75356.8
71.05
344.20
-11.85
12.60
24.45
69050.1
68.40
341.55
-13.50
14.30
27.80
64602.2
66.40
339.55
-15.35
16.20
31.55
59623.2
64.15
337.30
-17.40
35.60
54245.9
61.40
334.55
-19.45
20.10
39.55
49001.4
58.30
331.45
第三组：
80.60
353.75
-1.40
2.00
3.40
96998.7
-3.25
4.00
7.25
91887.0
77.40
350.55
-7.40
8.10
15.50
80933.3
73.35
346.50
-9.35
19.45
75688.7
-11.40
12.10
23.50
70311.4
68.95
342.10
-13.25
14.00
27.25
65332.4
66.80
339.95
-15.40
16.10
31.50
59689.6
-17.20
17.90
35.10
54909.8
61.65
334.80
-19.30
39.40
49200.6
58.50
331.65
3）环己烷的lnp和1/T关系（蒸汽压:
p/Pa,温度T/K）
数据表如下：
第一组
第二组
第三组
Lnp1
1/T10-3K-1
Lnp2
Lnp3
11.52794215
2.82645
2.826455625
11.52794
2.826855124
11.46519508
2.84292
2.838892832
11.47902
11.48245
11.41376016
2.85592
2.853474105
11.42470
2.852660106
11.42831
11.36339709
2.86944
2.869440459
11.36493
11.36494
11.29891632
2.88642
2.887252779
11.29809
2.886002886
11.30138
11.23526237
2.90360
2.905287623
11.22999
2.903600465
11.23439
11.15500975
2.92483
2.927829015
11.14259
2.923121894
11.16069
11.08317125
2.94291
2.945074363
11.07600
2.94160906
11.08724
10.98797556
2.96691
2.964719834
10.99580
10.99691
10.90005789
2.99043
2.989089822
10.90128
2.986857826
10.91345
10.79144259
3.01841
3.017046312
10.79960
3.015226896
10.80366
①由第一组数据作图得图一：
由公式
知，图一曲线的斜率为-
=-3.8336*103K，
∴
ΔH1=3.8336*103*8.314J·
mol-1=31.87kJ·
mol-1
将p=101325Pa代入拟合直线方程lnp=-3.8336*103/T+22.364
解得纯水的正常沸点为Tb1=353.72K
②由第二组数据可得图二：
知，图二曲线的斜率为-
=-3.8355*103K，
ΔH2=3.8355*103*8.314J·
mol-1=31.88kJ·
将p=101325Pa代入拟合直线方程lnp=-3.8355*103/T+22.370
解得纯水的正常沸点为Tb2=353.70K
③由第三组数据可得图三：
知，图三曲线的斜率为-
=-3.8459*103K，
ΔH3=3.8459*103*8.314J·
mol-1=31.97kJ·
mol-1
将p=101325Pa代入拟合直线方程lnp=-3.8459*103/T+22.400解得纯水的正常沸点为Tb3=353.68K
结合①②③得，
=
=31.91kJ·
=353.70K
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