《物理化学实验》讲义 - 图文(4)

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2. 测定κ0时，溶液应临时配制，CH3COOC2H5液应临时配制。 3. 所用NaOH溶液和 CH3COOC2H5溶液浓度必须相等。 4. 为确保NaOH溶液与 CH3COOC2H5溶液混合均匀，需使该溶液在双管 反应器中多次来回往复。 3.7 思考题 1. 为什么测定物质的电导率，即可求得反应的速率常数？ 2. 为什么使用蒸馏水事先煮沸为好？ 3. 使用溶液为什么要临时配制？ 4. 反应刚起始时，κ值常偏低，为什么？ 5. 如果NaOH和CH3COOC2H5起始浓度不相等，应怎样计算k值？ 3.8 DDS-307电导率仪的使用说明 1. 打开电源开关，仪器进入测量状态。 2. 根据实验要求进行参数设置，设置方法如下： 按―电极常数‖键仪表显示―电极常数‖符号，按―升、降‖键设置到需要的电 极常数，然后按―确认‖键，仪器显示―测量‖进入测量状态。按―温度系数‖ 键仪表显示―温度系数%‖符号，按―升、降‖键设置到需要的温度系数（一 般溶液的温度系数为2.0%），然后按―确认‖键，仪。器显示―测量‖进入测 量状态，（出厂时仪器温度系数设置为2.0%）。按―温度设置‖键仪表―0C‖ 符号闪烁，按―升、降‖键设置到溶液的温度，然后按―确认‖键，仪器显示 ―测量‖进入测量状态。当配DJS-1T型温度探头电极，钮子开关向上时， 仪器自动进行温度测量，此时―温度设置‖键不起作用；钮子开关向下时， 仪器进入无补偿测量，按―温度设置‖键仪表―0C‖符号闪烁，表明进入溶液 温度设置，按―升、降‖键设置到溶液的温度，然后按“确认”键，仪器显 示“测量”进入测量状态 3. 仪器在测量状态下，将清洗过的电极浸入溶液中，此时显示数值即为 被测溶液的电导率值。 第 14 页

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实验四 液体饱和蒸汽压的测定 4.1 实验目的 1．学习静动态法测定液体饱和蒸汽压与温度的关系。 2．掌握U型管压差计及数字式压力计的使用方法和真空泵的使用， 初步掌握真空实验技术，用数字式压力计测定异丙醇的饱和蒸汽压。 3．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。 4．学会用图解法求被测液体在实验温度范围内的平均摩尔气化热与 正常沸点。 4.2 实验原理 一定温度下，在一真空的密闭容器中，液体很快和它的蒸气建立动 态平衡即蒸气分子向液面凝结和液体分子从表面逃逸的速度相等，此时 液面上的蒸气压力就是液体在此温度时的饱和蒸气压，液体的饱和蒸气 压与温度有一定的关系，温度升高，分子运动加剧，因而单位时间内从 液面逸出的分子数增多，蒸气压增大。反之，温度降低时，则蒸气压减 小。当蒸气压与外界相等时，液体便沸腾，外压不同时，液体的沸点不 同。我们把外压为101.325kPa时沸腾温度定为液体正常的沸点。液体 的饱和蒸气压与温度的关系可用克劳修斯－克拉贝龙 （Clausiua-clapey-ron）方程式来表示 dlnp?vapHm? 2dTRT式中p为液体在温度T时的饱和蒸气压（Pa），T为热力学温度（K）， ΔHm为液体摩尔汽化热，R为气体常数。在温度变化较小的范围内， 则可把ΔHm视为常数，当作平均摩尔汽化热，将上式积分得： lgp???vapHm2.303RT?A 式中A为积分常数，与压力p的单位有关。上式可知，在一定温度范 第 15 页

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围内，测定不同温度下得饱和蒸气压，以lgp对1作图，可得一直 T 线，被测液体的饱和蒸气压。此法一般适用于蒸气压比较小的液体。 而由直线的斜率可以求出实验温度的液体平均摩尔汽化热ΔvapHm。当外 压为101.325kPa时，液体的蒸气压与外压相等时的温度称为该液体的正 常沸点。从图中也可求得其正常沸点。 测定液体饱和蒸气压的方法主要有以下三种： （1）饱和气流法 在一定温度和压力下通过一定体积巳被待测液体所饱和的气流，用某物 质完全吸收，然后称量吸收物质增加的重量，便可计算蒸气的分压，这 个分压就是该温度下被测液体的饱和蒸气压。此法一般适用于蒸气 压比较小的液体。 （2）静态法 在某一温度下将被测液体放在一个密闭的体系中，直接测量其饱和 蒸气压，此法一般适用于蒸气压比较大的液体。 （3）动态法 利用当液体的蒸气压与外压相等时液体沸腾的原理，测定液体在不同外 压时的沸点就可求出不同温度下的蒸气压。 4.3 实验仪器与用品 饱和蒸汽压测定装置一套（见图1），真空泵1台，数字式压力计1台 1. 缓冲球 2. 搅拌器 3. 温度计 4. 冷凝管 5. 平衡管 6. 缓冲瓶 7 冷阱 8.恒温水浴 图1 饱和蒸汽压测定装置 第 16 页

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温度计，搅拌器,加热器。异丙醇。 4.4 实验步骤 1．安装装置 面板图示连接仪器及装置。开机预热5－10分钟，在系统与大气相 通时置零。 2．装样 将平衡管（又称等位计、等压计）内装入适量待测液体异丙醇。A 球管约2/3体积，U形管两边各1/2体积。 3．系统气密性检查 将稳压瓶上的通大气阀关闭，打开接系统和真空泵的两个阀门；开 启真空泵，抽至一定真空度时，关闭通真空泵阀门，并观察仪器显示数 值（-53～-67kPa），数值没有明显的下降说明系统气密性很好；否则需要 检查漏点，并消除。 4．排除球管上方空间内的空气 气密性好即可进行实验，调节恒温槽的温度为298.2K，关闭通大气 的阀门，打开连接系统及真空泵的阀门，打开真空泵进行抽空，使球中 液体内溶解的空气和A/B空间内的空气呈气泡状，通过B管中液体排出， 抽一定时间后（3～5min），关闭接真空泵的阀门，调节通大气的阀门， 使空气缓慢进入系统，直至U型管双臂液体等高时从仪表读数。同法， 再抽气，再读数；直至两次读数相差无几（不大于±67Pa），则表示球体 液面上的空间已经被异丙醇饱和蒸气充满。 5．饱和蒸汽压的测定 用上述方法测定再测定5个不同温度时异丙醇的蒸气压（每次温度 差为5K）。在实验开始前，需要读取当前大气压P0，计算蒸气压P。 P= P0-E(E为仪器读数) 第 17 页

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5．实验结束后打开通大气的阀门，使压力表回复零位。关闭冷却水， 打开通空泵阀门，关闭所有电源，使实验装置复原。 4.5 数据记录与处理 1．将数据（如室温、大气压、沸腾温度、压力差和压力）列表格。 表2-1 沸点及蒸汽压的测定 编号 1 … 温度/K 饱和蒸气1?103 T/K E/kPa 压 p/kPa lgp [p] 2．作蒸气压-温度曲线，从曲线求出异丙醇的正常沸点Tb。 3．作lgp～比较。 1图，由直线斜率求平均摩尔气化焓，并与文献值进行 T4.6 实验注意事项 1．测量前按下校零按钮校零，测量过程中不可再按校零。 2．放入空气必须小心，防止过多使空气倒灌，否则重新抽气排气。 3．注意抽气时先开启真空泵后打开体系与稳压瓶间的活塞；停止抽 气时先打开通大气的阀门，使压力表回复零位，打开通空泵阀门使大气 与真空泵相通，再关真空泵。 4.7 思考题 1．在试验过程中，为什么要防止空气倒灌？ 2．怎样判断空气以被赶净？能否在加热情况下检查是否漏气？ 3．体系的平衡蒸气压是由什么决定的？与液体的量和容器的大小是 否有关？ 第 18 页