蒸馏水：环已烷（分析纯）或乙醇或乙酸乙酯。【实验步骤】开温法测定不同温度下纯液体的饱和蒸气压D轴气系线精密数字压力计图2-2-1液体饱和蒸气压测定装置图1-平衡管：2-搅拌器：3-温度计：4-缓冲瓶：5-恒温水浴：6-三通活塞：7-直通活塞1.装置仪器将待测液体装入平衡管中，A球约2/3体积，B和C球各1/2体积，然后按图装妥各部分。2.系统气密性检查关闭直通活塞7，旋转三通活塞6使系统与真空泵连通，开动真空泵，抽气减压至压力计显示压差为53kPa时，关闭三通活塞6，使系统与真空泵、大气皆不相通。观察压力计的示数，如果压力计的示数能在35min内维持不变，则表明系统不漏气。否则应逐段检查，消除漏气原因。3.排除AB弯管空间内的空气AB弯管空间内的压力包括两部分：一是待测液的蒸气压；另一部分是空气的压力。测定时，必须将其中的空气排除后，才能保证B管液面上的压力为液体的蒸气压，排除方法为：先将恒温槽温度调至第一个温度值（一般比室温高3℃～5℃℃左右）接通冷凝水，抽气降压至液体轻微沸腾，此时AB弯管内的空气不断随蒸气经C管逸出，如此沸腾3～5min，可认为空气被排除干净。4.饱和蒸气压的测定当空气被排除干净，且体系温度恒定后，打开活塞7缓缓放入空气（切不可太快，以免空气倒灌入AB弯管中，如果发生空气倒灌，则须重新排除空气），直至B管、C管中液面平齐，关闭活塞7，立即记录温度与汞压力计两臂汞面的压差（如果放入空气过多，C管中液面低于B管的液面，须抽气，再调平齐）然后，将恒温槽温度升高5℃，因温度升高后，液体的饱和蒸气压增大，液体会不断沸腾。为了避免B、C管中液体大量蒸发，应随时打开活塞7缓缓放入少量空气，保持C管中液面平静，无气泡冒出。当体系温度恒定后，再次放入空气使B、C管液面平齐，记录温度和压差。然后依次每升高5℃，测定一次压差，总共测5～8个值。【注意事项】1.减压系统不能漏气，否则抽气时达不到本实验要求的真空度。2.抽气速度要合适，必须防止平衡管内液体沸腾过剧，致使管内液体快速蒸发。21
21 蒸馏水; 环己烷（分析纯）或乙醇或乙酸乙酯。 【实验步骤】 升温法测定不同温度下纯液体的饱和蒸气压 图 2-2-1 液体饱和蒸气压测定装置图 1-平衡管；2-搅拌器；3-温度计；4-缓冲瓶；5-恒温水浴；6-三通活塞；7-直通活塞 1.装置仪器 将待测液体装入平衡管中，A 球约 2/3 体积，B 和 C 球各 1/2 体积，然后按图装妥各部分。 2.系统气密性检查 关闭直通活塞 7，旋转三通活塞 6 使系统与真空泵连通，开动真空泵，抽气减压至压力计 显示压差为 53kPa 时，关闭三通活塞 6，使系统与真空泵、大气皆不相通。观察压力计的示数， 如果压力计的示数能在 3～5min 内维持不变，则表明系统不漏气。否则应逐段检查，消除漏 气原因。 3.排除 AB 弯管空间内的空气 AB 弯管空间内的压力包括两部分：一是待测液的蒸气压；另一部分是空气的压力。测定 时，必须将其中的空气排除后，才能保证 B 管液面上的压力为液体的蒸气压，排除方法为： 先将恒温槽温度调至第一个温度值(一般比室温高 3℃～5℃℃左右)接通冷凝水，抽气降压至液 体轻微沸腾，此时 AB 弯管内的空气不断随蒸气经 C 管逸出，如此沸腾 3～5min，可认为空气 被排除干净。 4.饱和蒸气压的测定 当空气被排除干净，且体系温度恒定后，打开活塞 7 缓缓放入空气（切不可太快，以免 空气倒灌入 AB 弯管中，如果发生空气倒灌，则须重新排除空气)，直至 B 管、C 管中液面平 齐，关闭活塞 7，立即记录温度与汞压力计两臂汞面的压差（如果放入空气过多，C 管中液面 低于 B 管的液面，须抽气，再调平齐）。 然后，将恒温槽温度升高 5℃，因温度升高后，液体的饱和蒸气压增大，液体会不断沸腾。 为了避免 B、C 管中液体大量蒸发，应随时打开活塞 7 缓缓放入少量空气，保持 C 管中液面 平静，无气泡冒出。当体系温度恒定后，再次放入空气使 B、C 管液面平齐，记录温度和压差。 然后依次每升高 5℃，测定一次压差，总共测 5～8 个值。 【注意事项】 1.减压系统不能漏气，否则抽气时达不到本实验要求的真空度。 2. 抽气速度要合适，必须防止平衡管内液体沸腾过剧，致使管内液体快速蒸发
3.必须充分排除净AB弯管空间中全部空气，使B管液面上空只含液体的蒸气分子。AB管必须放置于恒温水浴中的水面以下，否则其温度与水浴温度不同。4.升温法测定中，打开进空气活塞8时，切不可太快，以免空气倒灌入AB弯管的空间中，如果发生倒灌，则必须重新排除空气。5.降温法测定中，当B、C两管中的液面平齐时，读数要迅速，读毕应立即打开活塞9抽气减压，防止空气倒灌。若发生倒灌现象，必须重新排除净AB弯管内之空气。【数据处理】1.数据记录表度大气压=kPa室温U型压差计t测℃h左/KPah右/KPa2.数据处理表1×103T测/KT△h/kPap测/kPaInpK-I3.绘出被测液体的蒸气压-温度曲线，并求出指定温度下的温度系数dp/dT。4.以Inp对二作图，求出直线的斜率，并由斜率算出此温度间隔内被测液体的平均摩尔气化T热AvapHm，通过图求算出纯液体的正常沸点。5.验证楚顿规则（Trouton'sRule）：A,Hm~ 88J K- mol-T正宗【误差分析】1.系统误差：克-克方程推导过程中引入了假设条件dp_A,Hm克拉贝龙方程：（气液平衡）dTTA,V.假设：（1）液相的体积跟气相比可以忽略不计（2）气相可视为理想气体则RTA,Vm=Vm(g)-Vm(l)~Vm(g)=p22
22 3.必须充分排除净 AB 弯管空间中全部空气，使 B 管液面上空只含液体的蒸气分子。AB 管 必须放置于恒温水浴中的水面以下，否则其温度与水浴温度不同。 4.升温法测定中，打开进空气活塞 8 时，切不可太快，以免空气倒灌入 AB 弯管的空间中， 如果发生倒灌，则必须重新排除空气。 5.降温法测定中，当 B、C 两管中的液面平齐时，读数要迅速，读毕应立即打开活塞 9 抽气 减压，防止空气倒灌。若发生倒灌现象，必须重新排除净 AB 弯管内之空气。 【数据处理】 1.数据记录表 大气压= kPa 室温 度 U 型压差计 t 测 ℃ h 左/KPa h 右/KPa 2.数据处理表 T 测/K 3 1 1 10 T K − ⊿h/kPa p 测 /kPa lnp 3.绘出被测液体的蒸气压-温度曲线，并求出指定温度下的温度系数 dp/dT。 4.以 lnp 对 1 T 作图，求出直线的斜率，并由斜率算出此温度间隔内被测液体的平均摩尔气化 热 ΔvapHm，通过图求算出纯液体的正常沸点。 5. 验证楚顿规则（Trouton’s Rule）： 1 1 88 − − J K mol T vHm 正常 【误差分析】 1.系统误差：克-克方程推导过程中引入了假设条件 克拉贝龙方程： v m v m T V H dT dp = （气液平衡） 假设： （1）液相的体积跟气相比可以忽略不计 （2）气相可视为理想气体 则 p RT vVm = Vm (g) −Vm (l) Vm (g) =
dnp_A,HmRT2dT2.随机误差：压力和温度的测量都有随机误差，误差传递表达式为AH"np=+cRTAH = cRT - RT In pATA(AH)Ap= ±(.+AH7p(c- ln p)3.图解法求斜率m=tg0的误差In pz In pih, -h.m=1.1L, - L,TT2424h△m= ±(Xh, -hmL, LAH=mRd(AH)dm..AHm24L2△hA(AH)Am则=±(+AHmL, Lhz -hi【思考问题】1.为什么AB弯管中的空气要排除净，怎样操作，怎样防止空气倒灌？2.何时读取U型压力计两臂的压差数值，所读数值是否是纯液体的饱和蒸气压?？3.引起本实验误差的因素有哪些？4.本实验方法能否用于测定溶液的饱和蒸气压？为什么？5.为什么实验完毕后必须使体系和真空泵与大气相通才能关闭真空泵？23
23 2 ln RT H dT d p v m = 2.随机误差：压力和温度的测量都有随机误差，误差传递表达式为 ) ( ln ) ( ( ) ln ln p c p p T T H H H cRT RT p c RT H p − + = = − + = − 3.图解法求斜率 m = tg 的误差 ) 2 2 ( ( ) ( ) ) 2 2 ( 1 1 ln ln 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 2 2 1 h h h L L L m m H H m dm H d H H mR h h h L L L m m L L h h T T p p m − + − = = = = − + − = − − = − − = 则 【思考问题】 1. 为什么 AB 弯管中的空气要排除净，怎样操作，怎样防止空气倒灌? 2. 何时读取 U 型压力计两臂的压差数值，所读数值是否是纯液体的饱和蒸气压? 3. 引起本实验误差的因素有哪些? 4. 本实验方法能否用于测定溶液的饱和蒸气压？为什么？ 5. 为什么实验完毕后必须使体系和真空泵与大气相通才能关闭真空泵？
实验三燃烧热的测定【目的要求】1.用氧弹卡计测定萘的燃烧热。2.了解恒压燃烧热与恒容燃烧热的区别。3.了解卡计中主要部分的作用。掌握卡计的实验技术。4.学会用雷诺图解法校正温度变化。【实验原理】燃烧热的定义是：一摩尔的物质完全燃烧时所放出的热量。所谓完全燃烧，即组成反应物的各元素，在经过燃烧反应后，必须呈显本元素的最高化合价。如C经燃烧反应后，变成CO不能认为是完全燃烧。只有在变成CO2时，方可认为是完全燃烧。同时还必须指出，反应物和生成物在指定的温度下都属于标准态。如苯甲酸在298.15K时的燃烧反应过程为：CHsCOOH（固）+15/2O2（气）=7CO2（气）+3H2O（液）由热力学第一定律，恒容过程的热效应Qv，即△U。恒压过程的热效应Qp，即△H。它们之间的相互关系如下：(1)Qp=Qv+△n(RT)(2)或△H=△U+△n(RT)其中n为反前后气态物质的物质的量之差。R为气体常数。T为反应的绝对温度。本实验通过测定萘完全燃烧时的恒容燃烧热，然后再计算出萘的恒压燃烧△H。在计算茶的恒压燃烧热时，应注意其数值的大小与实验的温度有关，其关系式为：=△,Cp(3)(OT)式中的△rCP是反应前后的恒压热容之差，它是温度的函数。一般说来，反应的热效应随温度的变化不是很大，在较小的温度范围内，我们可以认为它是一常数。热是一个很难测定的物理量，热量的传递往往表现为温度的改变。而温度却很容易测量。如果有一种仪器，已知它每升高一度所需的热量，那么，我们就可在这种仪器中进行燃烧反应，只要观察到所升高的温度就可知燃烧放出的热量。根据这一热量我们便可求出物质的燃烧热。在实验中我们所用的恒温氧弹量热计（恒温氧弹卡计）就是这样一种仪器。为了测得恒容燃烧热，我们将反应置于一个恒容的氧弹中，为了燃烧完全，在氧弹内充入20个左右大气压的纯氧。这一装置的构造将在下面做详细介绍。为了确定量热卡计每升高一度所需要的热量，也就是量热计的热容，可用通电加热法或标准物质法。本实验用标准物质法来测量量热卡计的热容即确定仪器的水当量。这里所说的标准物质为苯甲酸，其恒容燃烧时放出的热量为26460J·g-1。实验中将苯甲酸压片准确称量并扣除铁丝的质量后与该数值的乘积即为所用苯甲酸完全燃烧放出的热量。铁丝燃烧时放出的热量及实验所用O2气中带有的N2气燃烧生成氮氧化物溶于水，所放出的热量的总和一并传给卡计使其温度升高。根据能量守恒原理，物质燃烧放出的热量全部被氧弹及周围的介质（本24
24 实验三 燃烧热的测定 【目的要求】 1. 用氧弹卡计测定萘的燃烧热。 2. 了解恒压燃烧热与恒容燃烧热的区别。 3. 了解卡计中主要部分的作用。掌握卡计的实验技术。 4. 学会用雷诺图解法校正温度变化。 【实验原理】 燃烧热的定义是：一摩尔的物质完全燃烧时所放出的热量。所谓完全燃烧，即组成反应 物的各元素,在经过燃烧反应后，必须呈显本元素的最高化合价。如 C 经燃烧反应后，变成 CO 不能认为是完全燃烧。只有在变成 CO2 时，方可认为是完全燃烧。同时还必须指出，反应物 和生成物在指定的温度下都属于标准态。如苯甲酸在 298.15K 时的燃烧反应过程为： C6H5COOH(固)＋15/2O2(气)＝7CO2(气)＋3H2O(液) 由热力学第一定律，恒容过程的热效应 Qv，即ΔU。恒压过程的热效应 Qp，即ΔH。它 们之间的相互关系如下： QP=QV+△n(RT) (1) 或△H=△U+△n(RT) (2) 其中Δn 为反前后气态物质的物质的量之差。R 为气体常数。T 为反应的绝对温度。 本实验通过测定萘完全燃烧时的恒容燃烧热，然后再计算出萘的恒压燃烧ΔH。在计算萘 的恒压燃烧热时，应注意其数值的大小与实验的温度有关，其关系式为： r P P H C T = (3) 式中的ΔrCP 是反应前后的恒压热容之差，它是温度的函数。一般说来，反应的热效应随温度 的变化不是很大，在较小的温度范围内，我们可以认为它是一常数。 热是一个很难测定的物理量，热量的传递往往表现为温度的改变。而温度却很容易测量。 如果有一种仪器，已知它每升高一度所需的热量，那么，我们就可在这种仪器中进行燃烧反 应，只要观察到所升高的温度就可知燃烧放出的热量。根据这一热量我们便可求出物质的燃 烧热。 在实验中我们所用的恒温氧弹量热计（恒温氧弹卡计）就是这样一种仪器。为了测得恒 容燃烧热，我们将反应置于一个恒容的氧弹中，为了燃烧完全，在氧弹内充入 20 个左右大气 压的纯氧。这一装置的构造将在下面做详细介绍。 为了确定量热卡计每升高一度所需要的热量，也就是量热计的热容，可用通电加热法或 标准物质法。本实验用标准物质法来测量量热卡计的热容即确定仪器的水当量。这里所说的 标准物质为苯甲酸，其恒容燃烧时放出的热量为 26460 J·g-1。实验中将苯甲酸压片准确称量 并扣除铁丝的质量后与该数值的乘积即为所用苯甲酸完全燃烧放出的热量。铁丝燃烧时放出 的热量及实验所用 O2 气中带有的 N2 气燃烧生成氮氧化物溶于水，所放出的热量的总和一并传 给卡计使其温度升高。根据能量守恒原理，物质燃烧放出的热量全部被氧弹及周围的介质（本
实验为3000毫升水）等所吸收，得到温度的变化为△T，所以氧弹卡计的热容为：=Q_mQ+2.91+5.98V(4)CFAT△T式中：m为苯甲酸的质量（准确到1X10-5克）1为燃烧掉的铁丝的长度（cm）2.9为每厘米铁丝燃烧放出的热量单位（J·cm-V为滴定燃烧后氧弹内的洗涤液所用的0.1mol·dm-3的NaOH溶液的体积5.98为消耗1mL0.1mol·dm-3的NaOH所相当的热量（单位为J）。由于此项结果对Qv的影响甚微，所以常省去不做。确定了仪器（含3000mL水）热容，我们便可根据公式(4)求出欲测物质的恒容燃烧热Qv，即：(5)Qv(待测)=(C卡AT-2.9l)/ m(待测物质的质量)×M然后根据公式(1)求得该物质的恒压燃烧热Qp，即△H。四、用雷诺作图法校正△T：尽管在仪器上进行了各种改进，但在实验过程中仍不可避免环境与体系间的热量传递。这种传递使得我们不能准确地由温差测定仪上读出由于燃烧反应所引起的温升△T。而用雷诺作图法进行温度校正，能较好地解决这一问题。将燃烧前后所观察到的水温对时间作图，可联成FHIDG折线，如图2-3-1和图2-3-2所示。图2-3-1中H相当于开始燃烧之点。D为观察到的最高温度。在温度为室温处作平行于时间轴的JI线。它交折线FHIDG于I点。过I点作垂直于时间轴的ab线。然后将FH线外延交ab线于A点。将GD线外延，交ab线于C点。则AC两点间的距离即为△T。图中AA为开始燃烧到温度升至室温这一段时间△t1内，由环境辐射进来以及搅拌所引进的能量而造成量热计的温度升高。它应予以扣除之。CC为温度由室温升高到最高点D这一段时间△t2内，量热计向环境辐射而造成本身温度的降低。它应予以补偿之。因此AC可较客观的反应出由于燃烧反应所引起量热计的温升。在某些情况下，量热计的绝热性能良好，热漏很小，而搅拌器的功率较大，不断引进能量使得曲线不出现极高温度点，如图2-3-2，校正方法相似。bDGCLD温度温度CCGHLIAHLJAAALaO时间时间At24t图2-3-1绝热较差时的雷诺校正图图2-3-2绝热良好时的雷诺校正图25
25 实验为 3000 毫升水）等所吸收，得到温度的变化为ΔT，所以氧弹卡计的热容为： Q mQ l V V 2.9 5.98 C T T + + = 卡 ＝ (4) 式中：m 为苯甲酸的质量（准确到 1×10-5 克） l 为燃烧掉的铁丝的长度（cm） 2.9 为每厘米铁丝燃烧放出的热量单位（J·cm-1） V 为滴定燃烧后氧弹内的洗涤液所用的 0.1mol·dm-3 的 NaOH 溶液的体积 5.98 为消耗 1mL 0.1mol·dm-3 的 NaOH 所相当的热量（单位为 J）。由于此项结果对 QV 的影响甚微，所以常省去不做。确定了仪器（含 3000mL 水）热容，我们便可根据公式(4) 求出欲测物质的恒容燃烧热 QV，即： Q C T l m M V (待测） 卡 (待测物质的质量) ＝( − 2.9 /) (5) 然后根据公式(1)求得该物质的恒压燃烧热 QP，即ΔH。 四、用雷诺作图法校正ΔT：尽管在仪器上进行了各种改进，但在实验过程中仍不可避免 环境与体系间的热量传递。这种传递使得我们不能准确地由温差测定仪上读出由于燃烧反应 所引起的温升ΔT。而用雷诺作图法进行温度校正，能较好地解决这一问题。将燃烧前后所观 察到的水温对时间作图，可联成 FHIDG 折线，如图 2-3-1 和图 2-3-2 所示。图 2-3-1 中 H 相当 于开始燃烧之点。D 为观察到的最高温度。在温度为室温处作平行于时间轴的 JI 线。它交折 线 FHIDG 于 I 点。过 I 点作垂直于时间轴的 ab 线。然后将 FH 线外延交 ab 线于 A 点。将 GD 线外延，交 ab 线于 C 点。则 AC 两点间的距离即为ΔT。图中 AA′为开始燃烧到温度升至室 温这一段时间Δt1 内，由环境辐射进来以及搅拌所引进的能量而造成量热计的温度升高。它 应予以扣除之。CC′为温度由室温升高到最高点 D 这一段时间Δt2 内，量热计向环境辐射而 造成本身温度的降低。它应予以补偿之。因此 AC 可较客观的反应出由于燃烧反应所引起量热 计的温升。在某些情况下，量热计的绝热性能良好，热漏很小，而搅拌器的功率较大，不断 引进能量使得曲线不出现极高温度点，如图 2-3-2，校正方法相似。 图 2-3-1 绝热较差时的雷诺校正图 图 2-3-2 绝热良好时的雷诺校正图