物理化学实验改进

摘要: 对传统的物理化学实验之一――液体饱和蒸气压的测定进行五点改进:1、将有毒的苯改成无毒的乙醇;2、将不易读数的水银温度计改成简单易读的数据温度计;3、将水银U形压力计改成DP-A精密数字压力计;4、将普通的缓冲瓶改成不锈钢缓冲储气罐;5、用Excel处理实验数据代替手工作图。如此这些既体现绿色环保又提高实验结果的准确性。

Abstract: Five measures can be taken to improve the determination on liquid saturated steams of the barometric pressure.:1. Poisoned Benzene will be changed into non-toxic alcohol;2. Uneasy-reading mercury thermometer will be changed into simply-reading digit thermometer;3. U-shaped mercury pressure readers will be replaced by DP-A digital pressure precision instrument;4. Ordinary buffer-bottles will be replaced by stainless buffer gas;5. Advanced experimental data-processing with Microsoft Excel will be used to replace the traditional handicraft graph-drawing. In these ways they not only embodied green and environmental protection, but also enhance the accuracy of laboratory results.

关键词: 饱和蒸气压;物理化学实验;改进

Key words: saturated vapor pressure;physical chemistry experiment;improvement

中图分类号:O64文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)08-0185-02

1实验目的

1.1 用等压计测定不同温度时液体的饱和蒸气压,绘制蒸气压与温度的关系曲线,并计算液体的摩尔蒸发焓。

1.2 熟悉等压计测定饱和蒸气压的原理。

2实验原理

一定温度下,纯液体当只与其蒸气呈平衡时蒸气的压力就是该温度下液体的饱和蒸气压。温度升高,则液体的饱和蒸气压也增高,饱和蒸气压与温度的关系可用克劳修斯-克拉佩龙方程式表示:

=

其中:H为温度T时液体的摩尔蒸发焓。(J/mol)

R为气体常数(8.314J/K•mol)

若在一定温度范围内,把H当作常数将上式作不一定积分得:

lnp=+C或lnp+C

式中:

A=-

C为积分常数

由实验测得一系列温度及饱和蒸气压数据。作lnp～1/T图,可得一直线,其斜率为A,由此可求算H。

3实验

3.1 仪器与试剂

等压计、恒温水浴一套、数据温度计、无水乙醇、缓冲储气罐、DP-A精密数字压力计、DP-AF饱和蒸气压组合实验装置(如图1)。

3.2 实验装置

3.3 实验步骤

①等压计中盛乙醇,方法如下:等压计洗净,烘干后,在电炉上将其管1微烘烤,逐出其中的部分空气,迅速将等压计管口插入盛乙醇的烧杯中,乙醇即被吸入,反复操作二、三次,管1中盛有2/3的乙醇为宜(教师已装好)。

②将进气阀打开,平衡阀1、平衡阀2关闭,连接真空泵,减压1~2分钟后,将进气阀关闭,然后关闭真空泵。

③将橡皮管接上不锈钢缓冲储气罐,接法如装置图,DP-A精密数字压力计默认单位为“kPa”。

④将平衡阀2打开少许,使体系减压75 kPa左右,立即关闭平衡阀2。

⑤当温度升至50oC左右时,等压计内的液体慢慢沸腾,当气泡自等压计的3管中大量逸出时,使温度基本稳定,缓缓打开平衡阀1,使空气慢慢漏入(注意打开平衡阀1一定要慢,以免空气漏入过猛)直至等压计3,2两臂的液面等高,立即关闭阀门1(此时即表示管内的苯的饱和蒸气压与管3上方的压力相等)。

⑥升温3 oC,待有大量气泡逸出,达到恒温时缓缓打开平衡阀1,使空气漏入直至等压计3,2两臂的液面等高,关闭阀门1,立即读出温度与压差,并立即加热。

⑦ 重复上述步骤,直到DP-A精密数字压力计读数为零。

⑧ 将温度升至80oC,分别拔去压力装置1和压力装置2的橡皮管,关闭DP-A精密数字压力计,同时关闭加热器,待等压计2、3液面相平时读出温度,此温度即为乙醇的正常沸点。

4数据处理

(下面是某次实验的实验结果;室内气压:100.978 kPa(见表1)

绘制lnp～1/T直线图(如图2)。

由图中之斜率计算乙醇在实验温度范围内的平均摩尔蒸发焓=40455J.mol-1 。

5思考题

(1)液体饱和蒸气压与哪些因素有关?

(2)等压计的管2与管3液面相平表示什么?

(3)分析实验可能产生的误差原因?

(4)如何测定乙醇的正常沸点?

6结语

对传统的物理化学实验之一――液体饱和蒸气压的测定进行五点改进:①本着绿色环保、以师生健康为本为出发点将有毒的苯改成无毒的乙醇;②将不易读数的水银温度计改成简单易读的数据温度计使实验数据的采集更加便捷准确;③将水银U形压力计该成DP-A精密数字压力计,既消除了汞的污染又使压力的读取更加准确;④将普通的缓冲瓶该成缓冲储气罐;⑤用Excel处理实验数据代替手工作图,提高了数据处理的准确性。

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