拉乌尔定律与蒸气压

大学化学35 至 65 °C 下,采用 NIST Antoine 纯物质蒸气压的理想苯-甲苯气液平衡

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关于此实验

混合两种挥发性组分,并比较分压、总压和蒸气组成。即使液体混合物为等摩尔,挥发性较强的组分也可能在气相空间中富集。

学习目标

  • 对每种液体组分应用拉乌尔定律。
  • 通过道尔顿定律将分压与蒸气摩尔分数联系起来。
  • 区分恒温下的泡点压力曲线和露点压力曲线。

使用方法

  1. 1比较同一温度下纯甲苯和纯苯的蒸气压。
  2. 2将液相摩尔分数设为相等并混合,记录蒸气相中苯的富集比例。
  3. 3改变气相空间体积,并比较压力与蒸气量的关系。
  4. 4显示泡点-露点包络线,并验证当前液相和气相组成对应于同一平衡压力。

模型

理想液相和气相关系决定蒸气的富集程度。
露点曲线使用蒸气组成,而泡点曲线使用液体组成。
NIST 安托万方程系数仅在其常用温度范围内使用。

假设

  • 液相是组成给定的理想大型储液槽,气相为理想气体。此处不考虑液相的有限耗尽和非理想活度系数。
  • 苯使用安托万系数 4.01814、1203.835 和 −53.226;甲苯使用 4.08245、1346.382 和 −53.508。温度限制在 308.15 至 338.15 K。
  • 气相空间体积的变化会改变相同饱和压力下的蒸气量。示踪颜色表示组成,而非实际数密度或交换动力学。

在课堂上试试这个实验

  1. Q1为什么混合样品中气相的苯摩尔分数大于液相的苯摩尔分数?
  2. Q2在大储液槽模型中,为什么改变气相空间体积不会改变饱和压力?

常见问题

这能预测乙醇-水共沸物吗?

不能。这需要非理想液相模型。当前的理想二元模型不会产生组成范围内部的共沸点。

为什么泡点曲线和露点曲线的横坐标组成不同?

泡点曲线以液相摩尔分数为参数,露点曲线以气相摩尔分数为参数。水平连线连接共存的两种组成。