氯化钠溶液饱和蒸气压测定实验

氯化钠溶液饱和蒸气压测定实验 北 京 化 工 大 学 化 工 专 业 实 验 报 告 实验日期: 2015-11-16 一、实验目的 测定不同温度下氯化钠溶液的饱和蒸气压数据，采用Antonie方程进行关联，得出模型参数。 测定体系:NaCl-H2O (15%、20%、25%)质量分数 二、实验原理 本实验是采用动态沸点法，当液体的蒸气压与外界压力相等时，液体就会沸腾。沸腾时的温度就是液体的沸点，对应的外界压力就是液体的蒸气压。在不同的外压下，测定液体的沸点，从而得到液体在不同温度下的饱和蒸气压。 动态法的测压范围多为常压以下，适用于高沸点液体蒸气压的测定。实验系统简单，安装方便，测量简单、迅速。实验时，先将体系抽气至一定的真空度，测定此压力下液体的沸点，然后逐次往系统放入空气，增加外界压力，并测定相应的沸点。 三、仪器 该装置采用动态沸点法测定水溶液饱和蒸气压，具有快速、准确等优点。装置如图1所示。该装置由两口烧瓶(500ml)、恒温油浴槽、强磁力搅拌器、回流冷凝器、低温箱、隔膜真空泵(东京理化器械株式会社)、U型水银压差计、温度数据采集器、大气压力表等部分组成。 图1 溶液饱和蒸气压测定实验装置示意图 实验时，烧瓶中放入待测溶液约250 ml，装置中所有玻璃管和玻璃管的连接处均涂有真空硅脂，玻璃管和橡皮管之间均涂有真空泥，以保证系统的密封性。 四、药品 氯化钠(99.5%)，去离子水 五、操作步骤 [1] 将待测溶液约250 ml置入烧瓶中，搭建好测定装置。 [2] 开启低温箱，在冷凝器中通入-3 ?的冷却水(低温箱控制水温)。 [3] 开启磁力搅拌器。 [4] 开启真空泵，调节真空调节阀器使系统稳定于某一较高真空度(例如绝压3kPa)。 [5] 开启恒温槽加热，将恒温加热槽设定到一定温度，开始加热。 [6] 观察烧瓶中的溶液，当溶液沸腾时，温度读数不变，记下此时压力数据采集器、温度数 据采集器的读数。 [7] 调节真空调节阀，使系统稳定于另一较低真空度，继续实验步骤[5]和[6]，直到实验结 束。 [8] 结束实验，对实验后的装置和试剂进行处理。 六、实验数据与处理 1、 实验数据以下表形式表示: 日期:2015-11-16 记录人:张德奇测定体系:NaCl-H2O 2、用Antonie方程拟合饱和蒸气压数据 Antoine方程是最基础的蒸气压关联方程。其适用范围在3,200 kPa，超出此范围所得的压力值一般偏低。 对于混合物而言，Antoine方程的具体形式如下 (1) 式中，p?溶液的饱和蒸气压，单位kPa; T?温度，单位K; w?溶质NaCl的质量分数; Ai、Bi?方程(1)中的参数，利用溶液的蒸气压数据回归得到。 已知当溶剂为水时，C= 43.15。关联数据时要求i=3。 七、实验要求 1、 测量数据点不少于5个数据点。 2、 实验要求简明叙述实验目的、原理、操作要点。 3、 正确处理实验数据，并与文献中数据进行比较，对结果要加以与讨论。 注意事项: 1、 高温油浴槽、隔膜真空泵采用电压均为110V，各配备相应的变压器，操作时应注意。 2、 系统在负压下操作，抽真空时应特别注意操作步骤，调压阀打开后再开启真空泵。 3、 实验操作严格按照操作步骤进行，实验仪器的使用严格按照操作章程进行。 高温油浴槽: 打开开关(显示当前温度)、set、设置温度、set、set(升温) 低温箱: 开启:打开开关、set、设置温度、set、run 关闭:stop、关闭开关 用MATLAB软件处理数据，经过Excel表格进行规划求解可得以下结果 A0=0.8146 A1=0.9035 A2=0.08104 A3=-0.005558 B0=0.8425 B1=-1.810 B2=-8.991 B3=0.4538 以第一组数据为例计算 Lgp(实验值)=lg4.01=0.6031 1000/(T-43.15)=1000/(304.44-43.15)=3.8272 Lgp(公式值)有回归得到的Antoine方程求得: 误差平方=(lgp(实验值)-lgp(公式值))^2=(0.6031?0.6018)2=1.733 ×10?6 P(公式值)=100.6018=4.00?????? p(偏差)=(p(实验值)-p(公式值))/p(实验值)=0.30% 回归得到的Antoine方程为: lgp= 0.8146+0.8425× 10001000 ×200+ 0.9035?1.8098× ×201 1000 ×202 1000 ×203 + 0.08104?8.991× + ?0.005558+0.4538× 以第一组数据为例计算 P(公式值)=100.3201=2.09?????? P(误差)= 1.96333?2.09 2.09 =?6.06% 文献值见末页附表 实验结果讨论: 一、保留的有效数字的位数不同能够影响实验的结果。 二、由实验结果可知，Antoine方程只能够在某个范围内计算饱和蒸汽压有较高的精确度。 三、外部的环境条件会影响沸腾 四、观察沸腾时以肉眼判断，每次观察记录数据时沸腾的程度不能完全保持一致，观察的整个过程中，都有一个人来观察，属于系统误差。设备的精密度，包括传感器的灵敏度会对采集的数据有一定的影响，这也属于系统误差。 附录: 氯化钠溶液文献数据 注:为溶液中NaCl的质量浓度