Transcript 實驗的操作步驟

實驗二：蒸氣密度的測定-Victor Meyer
Method
組員：
化學三 49712021 胡世欣(做圖及數據處理)
化學三 49712023 林煒舜(原理及公式推導)
化學三 49712039 蘇源翔(實驗的操作步驟)
49712023
林煒舜
原理與公式推導
VICTOR MEYER
使用條件：易揮發、加熱不易分解的固體或液
體，可應用此裝置測其蒸氣密度並進而推算分
子量。
 首先，將sample加熱，使其完全蒸發變成蒸
氣，此蒸氣排除等體積的空氣，經由量氣管收
集被排除空氣的體積。

以理想氣體定率推算
首先，使用PV=nRT跟標準狀態下比較。
 PV=nRT
―1
 P₀V₀=nRT₀
―2
 第一個式子為m克固體或液體完全氣化產生
蒸氣時的溫度T與壓力P，蒸氣所佔的體積V
(ml)，與標準狀態(2式)比較，相除得到課本
第一個式子。

V0
PVT
P 0T
0
其中P₀=1atm=760mmHg

T₀=273.15K
 假如蒸氣是在水面上收集，蒸氣壓還得先扣除
水的飽和蒸汽壓。


所以1式應修正為
V₀=
(P - P w )VT
0
P 0T

設標準狀態蒸氣密度為
0
則

0 
m
V0

mP 0T
( P  P w )VT
0

在標準狀態下1mole理想氣體的體積為
22.414L，設M為分子量，則
0 
m

V0


把
0 
M
22 . 414  1000 ( ml )
mP 0T
( P  P w )VT
代入↑並且移項
0

得到
M 



22 . 414 mP 0T
( P  P W )VT
0
從式子中可以發現22.414、
設
22 . 414 P 0
R 
T0
 1000
T0
、 P 0 都是常數
把常數項代換掉

得到
M 

mRT
( P  P W )V
移項
( P  P W )V 
m
M
 R=gas constant =0.082
RT  nRT
以凡得瓦方程式推算
物化課本P17 1.4節van der waals equation
 PS：張老師筆記為Vm不是V所以公式跟實驗課
本不同。
2
n a
( P  2 )( V  nb )  nRT
V
 展開得到

2
PV  nRT  nPb 
n a
V
3

n ab
V
2
P=測得之實際壓力
 T=觀測溫度
 V=蒸氣體積
 a、b=凡得瓦常數(實驗課本p13)
1
l atm
 單位：
b
a

2
mole
2
R為氣體常數0.082
 n為sample莫耳數

mole
( l  atm  K
1
 mole
1
)

在
2
PV  nRT  nPb 
n a
V
3

n ab
V
中
2
只有n為未知數，因此代入所有已知求得n
 再利用
m為sample克數也是已知

M 

m
n
就可算出蒸氣的分子量
以伯舍樂方程式推算

9 PT C
PV  nRT 1 
 128 P C T

TC 

1  6 2 
T 

2
方程式中P、V、R、T皆為已知， P C 、 T C
則為臨界壓力(atm)跟溫度(K)(課本p12)
將已知代入即可算出n，一樣代入 M  m
n
就可以算出蒸氣分子量
補充
伯舍樂方程式課本給的這種形式較適用於低壓
狀態。
 資料來源：
http://www.sklogwiki.org/SklogWiki/index.php?
title=Berthelot_equation_of_state&oldid=1066
7
 PS：若要查伯舍樂方程式建議用Berthelot 下
去查。

49712039
蘇源翔
實驗步驟

試液充填：
Victor Meyer
E
D
F
C
G
H
B
A
校正
關G開F
E
D
F
C
G
H
B
A
E
D
F
C
G
H
B
A
1.使得B管內空
氣壓力及溫度
與外面之一大
氣壓相當
2.關F打開G看看液
面是否有移動，若
無則表示空氣溫度
穩定，有則表示不
穩定，必須再關G
開F調至沒有異動
測量
E
D
F
C
G
H
B
A
將毛細管綁
在銅棒末端，
再放入B管
中
E
D
F
C
G
V1
B
A
H
E
D
F
C
G
H
B
A
將銅棒下壓，
將毛細管弄破，
使試樣流出
E
D
F
C
G
B
A
H
試樣流出後，受
熱氣化，將B管
內空氣置換到H
量氣管中
E
D
F
C
G
V2
H
B
A
排出的空氣
使量氣管液
面迅速下降，
記錄體積為
V2
記錄量氣管周圍溫度及大氣壓力
 重複上述步驟三次，求平均分子量

49712021
胡世欣
Ideal Gas equation

在實驗中所得t ℃ ，壓力PmmHg下，所測得
V(ml)分子量 (量取體積應選最大值) ，與已知
代測物m(g)代入公式中，可得分子量
M 
22414  m  ( t  273 . 1)  760
V  273 . 1  ( P  Pw )
實驗取三次值，計算三次，取平均分子量
 計算誤差

水的蒸氣壓力(課本p.12)
Example(資料:圖書館用書)
代測物:丙酮
 氣壓:P=762.4mmHg
 室溫:t=27℃
 Pw=26.739mmHg

實驗次數
1
2
3
丙酮重量(g)
0.0707
0.0684
0.0710
氣量管測後
讀數(ml)
40.5
37.1
40.7
氣量管測前
讀數(ml)
10.7
10.7
10.7
產生丙酮蒸
氣體積(ml)
29.8
28.4
30.0
example
M1
22414  0 . 0707  ( 27  273 . 1)  760
29 . 8  273 . 1  ( 762 . 4  26 . 74 )
M 2  61 . 3
M 3  60 . 1
60 . 5  61 . 3  60 . 1
平均分子量=
3
 % of error= 60 . 63  58

58
 60 . 63
 100 %  4 . 54 %
 60 . 5
van der Waals equation

將觀測得壓力P(atm) ，溫度T(K) ，體積V(L) ，
a 、b值帶入公式，可得欲測物分莫耳數n
2
PV  nRT  nPb 
 又因
n a
V
3

n ab
V
n  m/M

得分子量
M 
m
n
實驗取三次值，計算三次，取平均分子量
 計算誤差

2
氣體凡得瓦常數、臨界壓力及溫度
(課本p.13)
Berthlot equation

將觀測得壓力P(atm) ，溫度T(K) ，體積V(L) ，
Pc(atm) and Tc(K) ，代入公式，可得欲測物分
莫耳數n
2

Tc 
9 PTc
PV  nRT 1 
(1  6 2 ) 
128 PcT
T 

m
又 M 
可得分子量
n
實驗取三次值，計算三次，取平均分子量
 計算誤差
