余建國 徐 夢 安會琴 王 兵 高云天

（天津工業(yè)大學(xué)，天津 300387）

《物理化學(xué)》作為一門理論和實驗相結(jié)合的課程，其實驗課程既能驗證已有的理論，也能不斷推動物理化學(xué)理論向前發(fā)展。同時，通過《物理化學(xué)實驗》課程的學(xué)習(xí)，加深了學(xué)生對物理化學(xué)理論的認(rèn)識，強化了學(xué)生對相關(guān)理論的實踐運用。所以，《物理化學(xué)實驗》對學(xué)生深刻理解、并熟練掌握物理化學(xué)理論至關(guān)重要。下面以“液體飽和蒸氣壓測定”實驗為例，具體闡述““液體飽和蒸氣壓測定”實驗”教學(xué)中應(yīng)注意的事項。

“液體飽和蒸氣壓測定”實驗驗證了克勞修斯-克拉佩龍方程，如方程（1）所示，方程中p為可逆相變的飽和蒸氣壓，T為可逆相變的沸騰溫度，mvapH? （一定溫度范圍為常數(shù)）為液體蒸發(fā)的摩爾相變焓。通過測得各溫度下的飽和蒸汽壓，以lnp對1/T作圖，得一直線，再用直線的斜率可求得該液體的摩爾蒸發(fā)焓。

下面分別從綠色安全、測定及操作方法、數(shù)據(jù)處理等角度來具體闡述。

1 綠色化

該實驗可以用來研究各種純液體，比如：苯、甲苯、四氯化碳、水、乙醇、丙酮等。眾所周知，苯有較高的毒性，是一種常見的致癌物質(zhì)，如用苯作為待測液體，對儀器裝置、環(huán)境、測定人員的熟練程度要求很高，由于該實驗需要用真空泵抽氣減小壓強，抽出來的氣體需要回收處理，同時要保證儀器的氣密性完好，在大型的公共實驗室，很難做到。從實驗綠色化得角度，一般也不選擇毒性低一些的甲苯、四氯化碳和丙酮。多數(shù)會選擇水或乙醇作為該實驗的待測液體，由于該實驗中多數(shù)又以水浴來恒定溫度，如果水作為待測液體，高于85℃的溫度較難恒溫，因而選擇乙醇作為待測液體是常見的選擇。

2 靜態(tài)法和動態(tài)法

所謂靜態(tài)法指的是在恒定溫度下測定其飽和蒸氣壓，即等壓計法；動態(tài)法是在恒壓下測定其沸點溫度，即沸點計法。選擇哪種方法取決于測定的液體、壓強范圍及儀器裝置。而面向大量本科生的基礎(chǔ)實驗，首先受限于實驗裝置，比如U型等壓計裝置適合靜態(tài)法，通過恒定溫度來測定壓強。對于該實驗，本校在10年前是采用動態(tài)法測定四氯化碳的沸點溫度，實驗過程中存在諸多不安全的因素，一是該裝置氣密性差，四氯化碳蒸汽難免泄漏到空氣中；二是升溫過程容易產(chǎn)生過熱現(xiàn)象，進(jìn)而產(chǎn)生爆沸現(xiàn)象；三是損壞的水銀溫度計中之水銀掉落在實驗室內(nèi)，后期極難處理。之后實驗室引入了U型等壓計裝置，采用靜態(tài)法測定乙醇的飽和蒸氣壓，優(yōu)點是綠色環(huán)保、試劑用量少、安全性高，但也存在調(diào)節(jié)液面高度相平時主觀性大，裝置還存在進(jìn)一步優(yōu)化的空間。

3 靜態(tài)法測定乙醇飽和蒸氣壓的操作的問題

3.1 抽氣前準(zhǔn)備

1）檢查U型管中乙醇的量，適宜的量為U型管1/2體積充滿乙醇，乙醇量太少或太多，均不利于后期調(diào)平U型管液面；

2）“壓差計”調(diào)零。取下球形冷凝管上方的磨口塞，使壓差計與大氣連通，把“壓差計”的單位切換到“kPa”，然后按壓“壓差計”的調(diào)零按鈕，使壓差計的讀數(shù)為“0”，儀器調(diào)零完成。把磨口塞涂上凡士林并塞緊。

3.2 氣密性

由于實驗過程中，裝置處于低壓狀態(tài)，因而裝置的氣密性十分重要。實驗中要抓住可能漏氣的關(guān)鍵節(jié)點。

1）玻璃裝置的接口處，檢查凡士林是否涂抹均勻；

2）檢查硅膠管是否漏氣；

3）檢查緩沖儲氣罐三個閥門是否漏氣；

4）抽氣檢查氣密性，通過真空泵抽氣至壓差計的讀數(shù)約為-90 kPa（注意：抽氣時需打開冷凝水），關(guān)閉緩沖儲氣罐上的抽氣閥門。約30s后，觀察壓差計的讀數(shù)，如果壓差計讀數(shù)不變，表明裝置氣密性好；如壓差計讀數(shù)輕微變化，可能是溫度的變化，也可能是輕微的漏氣，一般而言，輕微漏氣并不會對后續(xù)的實驗操作產(chǎn)生影響，所以可以忽略；如讀數(shù)變化較快，需對上述（1）～（3）分別進(jìn)行檢查，判斷出具體漏氣點，找出解決的辦法。

4 重視作圖

學(xué)會用Origin處理數(shù)據(jù)，并注意圖像的美觀，如圖1所示。圖1a中未標(biāo)記出X和Y軸所代表的參數(shù)，其標(biāo)尺不協(xié)調(diào)，字體太小而不清晰，擬合的關(guān)鍵參數(shù)也未標(biāo)出，表明圖1a所示擬合圖像并不規(guī)范；圖1b所示擬合曲線線條、文字清晰，整體協(xié)調(diào)美觀。因而在教學(xué)中應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生不僅要作圖，還要把圖片做得好看。

圖1 “測定飽和蒸氣壓”實驗數(shù)據(jù)擬合曲線

隨著社會和科技的高速發(fā)展，物理化學(xué)實驗教學(xué)也要與時俱進(jìn)，不斷探索、改進(jìn)、創(chuàng)新實驗內(nèi)容及方法，培養(yǎng)基礎(chǔ)理論扎實的新時代人才。