物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)思考題及參考答案可打印版

實(shí)驗(yàn)七十 恒溫水浴組裝及性能測(cè)試1. 簡(jiǎn)要回答恒溫水浴恒溫原理是什么？主要由哪些部件組成？它們的作用各是什么？答：恒溫水浴的恒溫原理是通過(guò)電子繼電器對(duì)加熱器自動(dòng)調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)恒溫的目的。當(dāng)恒溫水浴因熱量向外擴(kuò)散等原因使體系溫度低于設(shè)定值時(shí)，繼電器迫使加熱器工作，到體系再次達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，又自動(dòng)停止加熱。這樣周而復(fù)始，就可以使體系的溫度在一定范圍內(nèi)保持恒定。恒溫水浴主要組成部件有：浴槽、加熱器、攪拌器、溫度計(jì)、感溫元件和溫度控制器。浴槽用來(lái)盛裝恒溫介質(zhì)；在要求恒定的溫度高于室溫時(shí)，加熱器可不斷向水浴供給熱量以補(bǔ)償其向環(huán)境散失的熱量；攪拌器一般安裝在加熱器附近，使熱量迅速傳遞，槽內(nèi)各部位溫度均勻；溫度計(jì)是用來(lái)測(cè)量恒溫水浴的溫度；感溫元件的作用是感知恒溫水浴溫度，并把溫度信號(hào)變?yōu)殡娦盘?hào)發(fā)給溫度控制器；溫度控制器包括溫度調(diào)節(jié)裝置、繼電器和控制電路，當(dāng)恒溫水浴的溫度被加熱或冷卻到指定值時(shí)，感溫元件發(fā)出信號(hào)，經(jīng)控制電路放大后，推動(dòng)繼電器去開(kāi)關(guān)加熱器。2. 恒溫水浴控制的溫度是否是某一固定不變的溫度？ 答：不是，恒溫水浴的溫度是在一定范圍內(nèi)保持恒定。因?yàn)樗〉暮銣貭顟B(tài)是通過(guò)一系列部件的作用，相互配合而獲得的，因此不可避免的存在著不少滯后現(xiàn)象，如溫度傳遞、感溫元件、溫度控制器、加熱器等的滯后。所以恒溫水浴控制的溫度有一個(gè)波動(dòng)范圍，并不是控制在某一固定不變的溫度，并且恒溫水浴內(nèi)各處的溫度也會(huì)因攪拌效果的優(yōu)劣而不同。4. 什么是恒溫槽的靈敏度？如何測(cè)定？答：TS為設(shè)定溫度，T1為波動(dòng)最低溫度，T2為波動(dòng)最高溫度，則該恒溫水浴靈敏度為：測(cè)定恒溫水浴靈敏度的方法是在設(shè)定溫度下，用精密溫差測(cè)量?jī)x測(cè)定溫度隨時(shí)間的變化，繪制溫度-時(shí)間曲線（即靈敏度曲線）分析其性能。5. 恒溫槽內(nèi)各處溫度是否相等？為什么？答：不相等，因?yàn)楹銣厮「魈幧崴俾屎图訜崴俾什豢赡芡耆恢隆?. 如何考核恒溫槽的工作質(zhì)量？答：恒溫水浴的工作質(zhì)量由兩方面考核：（1）平均溫度和指定溫度的差值越小越好。（2）控制溫度的波動(dòng)范圍越小，各處的溫度越均勻，恒溫水浴的靈敏度越高。7. 欲提高恒溫浴的靈敏度，可從哪些方面進(jìn)行改進(jìn)？答：欲提高恒溫水浴的靈敏度，可從以下幾個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)：恒溫水浴的熱容量要大，恒溫介質(zhì)流動(dòng)性要好，傳熱性能要好。盡可能加快加熱器與感溫元件間傳熱的速度，使被加熱的液體能立即攪拌均勻并流經(jīng)感溫元件及時(shí)進(jìn)行溫度控制。為此要使：感溫元件的熱容盡可能小；感溫元件、攪拌器與電加熱器間距離要近些；攪拌器效率要高。作調(diào)節(jié)溫度用的加熱器要導(dǎo)熱良好，熱容量要小，功率要適宜。8. 恒溫槽的主要部件有哪些，它們的作用各是什么？ 答：恒溫水浴主要組成部件有：浴槽、加熱器、攪拌器、溫度計(jì)、感溫元件和溫度控制器。浴槽用來(lái)盛裝恒溫介質(zhì)；在要求恒定的溫度高于室溫時(shí)，加熱器可不斷向水浴供給熱量以補(bǔ)償其向環(huán)境散失的熱量；攪拌器一般安裝在加熱器附近，使熱量迅速傳遞，槽內(nèi)各部位溫度均勻；溫度計(jì)是用來(lái)測(cè)量恒溫水浴的溫度；感溫元件的作用是感知恒溫水浴溫度，并把溫度信號(hào)變?yōu)殡娦盘?hào)發(fā)給溫度控制器；溫度控制器包括溫度調(diào)節(jié)裝置、繼電器和控制電路，當(dāng)恒溫水浴的溫度被加熱或冷卻到指定值時(shí)，感溫元件發(fā)出信號(hào)，經(jīng)控制電路放大后，推動(dòng)繼電器去開(kāi)關(guān)加熱器。9. 影響恒溫槽靈敏度的因素很多，大體有那些？答：影響恒溫槽靈敏度的因素有：（1）恒溫水浴的熱容，恒溫介質(zhì)的流動(dòng)性，傳熱性能。（2）加熱器與感溫元件間傳熱的速度，感溫元件的熱容；感溫元件、攪拌器與電加熱器間的距離；攪拌器的效率。（3）作調(diào)節(jié)溫度用的加熱器導(dǎo)熱性能和功率大小。10. 簡(jiǎn)要回答恒溫槽主要由哪些部件組成?你在哪些物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)中用了恒溫技術(shù)，試舉出一個(gè)實(shí)驗(yàn)實(shí)例。答：（1）主要部件：浴槽（恒溫介質(zhì)），加熱器，攪拌器，溫度計(jì)，感溫元件（導(dǎo)電表、電接觸溫度計(jì)、熱敏電阻溫度計(jì)），溫度控制器。（2）化學(xué)平衡常數(shù)及分配系數(shù)的測(cè)定，溶液電導(dǎo)的測(cè)定測(cè)HAc的電離平衡常數(shù)，電導(dǎo)法測(cè)定乙酸乙酯皂化反應(yīng)的速率常數(shù)，最大泡壓法測(cè)定溶液的表面張力，粘度法測(cè)定水溶性高聚物相對(duì)分子質(zhì)量，電導(dǎo)法測(cè)定水溶性表面活性劑的臨界膠束濃度，雙液系的氣-液平衡相圖中折光率的測(cè)定。11.恒溫槽中水的溫度、加熱電壓是否有特殊要求？為什么？答：槽中水的溫度應(yīng)與室溫相差不宜過(guò)大，以減少對(duì)環(huán)境的散熱速度；加熱電壓也不能太小和太大。否則會(huì)使得散熱速度過(guò)大、加熱速度也過(guò)大且加熱慣性大，使得控溫時(shí)靈敏度降低。加熱電壓太小時(shí)，會(huì)使得體系的溫度偏低時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，或達(dá)不到所設(shè)定的溫度。實(shí)驗(yàn)七十一 燃燒熱的測(cè)定1. 簡(jiǎn)述燃燒熱測(cè)定的實(shí)驗(yàn)原理。答：1mol的物質(zhì)完全燃燒時(shí)所放出的熱量稱(chēng)為燃燒熱。所謂完全燃燒是指該化合物中的C變?yōu)镃O2(氣)，H變?yōu)镠2O(液)，S變?yōu)镾O2(氣)，N變?yōu)镹2(氣)，Cl成為HCl(水溶液)，其它元素轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸锘蛴坞x態(tài)。燃燒熱可在恒壓或恒容條件下測(cè)定。由熱力學(xué)第一定律可知：在不做非膨脹功情況下，恒容燃燒熱Qv等于內(nèi)能變化U，恒壓燃燒熱Qp等于焓變化H。在氧彈式熱量計(jì)中測(cè)得燃燒熱為Qv，而一般熱化學(xué)計(jì)算用的值為Qp，兩者可通過(guò)下式進(jìn)行換算： QpQv十nRT (1)式中：n為燃燒反應(yīng)前后生成物和反應(yīng)物中氣體的物質(zhì)的量之差；R為摩爾氣體常數(shù)；T為反應(yīng)熱力學(xué)溫度。測(cè)量燃燒熱的儀器稱(chēng)為熱量計(jì)。本實(shí)驗(yàn)采用氧彈式熱量計(jì)，如圖71-1所示。在盛有定量水的容器中，放入內(nèi)裝有一定量樣品和氧氣的密閉氧彈（圖71-2），然后使樣品完全燃燒，放出的熱量傳給盛水桶內(nèi)的水和氧彈，引起溫度上升。 氧彈熱量計(jì)的基本原理是能量守恒定律，樣品完全燃燒所釋放出的熱量使氧彈本身及其周?chē)慕橘|(zhì)（實(shí)驗(yàn)用水）和熱量計(jì)有關(guān)的附件溫度升高，測(cè)量介質(zhì)在燃燒前后體系溫度的變化值T，就可求算出該樣品的恒容燃燒熱，其關(guān)系式如下： m Qv + lQ點(diǎn)火絲 + qV = (C計(jì) + C水m水) T (2)式中：Qv為物質(zhì)的恒容燃燒熱(Jg-1)；m為燃燒物質(zhì)的質(zhì)量(g)；Q點(diǎn)火絲為點(diǎn)火絲的燃燒熱(Jg-1)；l為燃燒了的點(diǎn)火絲的質(zhì)量(g)；q為空氣中的氮氧化為二氧化氮的生成熱(用0.1mol/L NaOH滴定生成的硝酸時(shí)，每毫升堿相當(dāng)于5.98J)，V為滴定硝酸耗用的NaOH的體積(mL)；C計(jì)為氧彈、水桶、溫度計(jì)、攪拌器的熱容(Jk-1)；C水為水的比熱(Jg-1k-1)；m水為水的質(zhì)量(g)；T為燃燒前后的水溫的變化值（K）。如在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，每次的用水量保持一定，把式(2)中的常數(shù)合并，即令 k = C計(jì) + C水m水則： m Qv + lQ點(diǎn)火絲 + qV = k T (3) k為儀器常數(shù)?？梢酝ㄟ^(guò)用已知燃燒熱的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(如苯甲酸)放在量熱計(jì)中燃燒，測(cè)出燃燒前后溫度變化，則： k = (m Qv + lQ點(diǎn)火絲 + qv )/T (4)用同樣的方法把待測(cè)物質(zhì)置于氧彈中燃燒，由溫度的升高和儀器的熱容，即可測(cè)定待測(cè)物質(zhì)的恒容燃燒熱Qv，從(1)式計(jì)算恒壓燃燒熱Qp。實(shí)驗(yàn)中常忽略qV的影響，因?yàn)檠鯊椫械腘2相對(duì)于高壓O2而言可以忽略，其次因滴定HNO3而帶來(lái)的誤差可能會(huì)超過(guò)N2本身帶來(lái)的誤差，操作中可以采用高壓O2先排除氧彈中的N2，這樣既快捷又準(zhǔn)確。先由苯甲酸的理論恒壓燃燒熱根據(jù)公式算出恒容燃燒熱，從而計(jì)算出儀器常數(shù)k，然后再測(cè)定恒容燃燒熱根據(jù)公式轉(zhuǎn)換的實(shí)際恒壓燃燒熱。2. 在使用氧氣鋼瓶及氧氣減壓閥時(shí)，應(yīng)注意哪些事項(xiàng)？答：在使用氧氣鋼瓶及氧氣減壓閥時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：(1) 氧氣瓶及其專(zhuān)用工具嚴(yán)禁與油脂接觸，操作人員不能穿用沾有各種油脂或油污的工作服、手套以免引起燃燒。(2) 氧氣鋼瓶應(yīng)直立放置要固定，遠(yuǎn)離火源，嚴(yán)禁陽(yáng)光暴曬。(3) 氧氣減壓閥要專(zhuān)用，安裝時(shí)螺扣要上緊。(4) 開(kāi)啟氣瓶時(shí)，操作者應(yīng)站在側(cè)面，即不要面對(duì)減壓閥出口，以免氣流射傷人體。不許敲打氣瓶如何部位。(5) 用完氣后先關(guān)閉氣瓶氣門(mén)，然后松掉氣體流量螺桿。如果不松掉調(diào)節(jié)螺桿，將使彈簧長(zhǎng)期壓縮，就會(huì)疲勞失靈(6) 氣體將用完時(shí)，氣瓶中的氣體殘余壓力一般不應(yīng)小于幾個(gè)兆帕/平方厘米，不得用完。(7) 氣瓶必須進(jìn)行定期技術(shù)檢驗(yàn)，有問(wèn)題時(shí)要及時(shí)處理，不能帶病運(yùn)行。(8) 請(qǐng)仔細(xì)閱讀氣瓶及氣體減壓閥的使用說(shuō)明書(shū)，以得到更詳細(xì)的介紹。3. 測(cè)定非揮發(fā)性可燃液體的熱值時(shí)，能否直接放在氧彈中的不銹鋼杯里測(cè)定？揮發(fā)性的可燃液體情況又怎樣？答：均不能直接放在氧彈中的不銹鋼杯里測(cè)定，非揮發(fā)性或揮發(fā)性的可燃液體均應(yīng)化裝入膠囊或玻璃小球內(nèi)點(diǎn)燃，這樣才能保證樣品完全燃燒。4. 燃燒熱的測(cè)定實(shí)驗(yàn)中，標(biāo)定量熱計(jì)熱容后，測(cè)定試樣時(shí)忘記換鐵桶中的水對(duì)實(shí)驗(yàn)有無(wú)影響？為何要嚴(yán)格控制樣品的稱(chēng)量范圍？答：有影響，因?yàn)闊崛菔菧囟鹊暮瘮?shù)，不同溫度下量熱計(jì)的熱容嚴(yán)格來(lái)講不等。樣品質(zhì)量太少了溫差測(cè)量誤差較大，樣品質(zhì)量太多了，不能保證燃燒完全。5. 在燃燒熱的測(cè)定實(shí)驗(yàn)中，為什么要測(cè)真實(shí)溫差？怎樣測(cè)定？答：在燃燒熱的測(cè)定實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)成功的首要關(guān)鍵是保證樣品完全燃燒；其次，還須使燃燒后放出的熱量盡可能全部傳遞給熱量計(jì)本身及其介質(zhì)，而幾乎不與周?chē)h(huán)境發(fā)生熱交換。為了做到這一點(diǎn)，熱量計(jì)在設(shè)計(jì)制造上采取了幾種措施，例如：在熱量計(jì)外面設(shè)置一個(gè)套殼，此套殼有些是恒溫的，有些是絕熱的。因此，熱量計(jì)又可分為主要包括恒溫式熱量計(jì)和絕熱式熱量計(jì)。另外，熱量計(jì)壁高度拋光，這是為了減少熱輻射。量熱計(jì)和套殼間設(shè)置一層擋屏，以減少空氣的對(duì)流。但是，熱量的散失仍然無(wú)法完全避免，這可以是由于環(huán)境向熱量計(jì)輻射熱量而使其溫度升高，也可以是由于熱量計(jì)向環(huán)境輻射而使熱量計(jì)的溫度降低。因此，燃燒前后溫度的變化值不能直接準(zhǔn)確測(cè)量，而必須經(jīng)過(guò)雷諾（Renolds）溫度校正圖進(jìn)行校正。具體方法如下。當(dāng)適量待測(cè)物質(zhì)燃燒后使熱量計(jì)中的水溫升高1.5-2.0。將燃燒前后歷次觀測(cè)到的水溫記錄下來(lái)，并作圖，連成abcd線（圖71-3）。圖中b點(diǎn)相當(dāng)于開(kāi)始燃燒之點(diǎn)，c點(diǎn)為觀測(cè)到的最高溫度讀數(shù)點(diǎn)，由于量熱計(jì)和外界的熱量交換，曲線ab及cd常常發(fā)生傾斜。取b點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的溫度T1，c點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度T2，其平均溫度為T(mén)，經(jīng)過(guò)T點(diǎn)作橫坐標(biāo)的平等線TO，與折線abcd相交于O點(diǎn)，然后過(guò)O點(diǎn)作垂直線AB，此線與ab線和cd線的延長(zhǎng)線交于E，F(xiàn)兩點(diǎn)，則E點(diǎn)和F點(diǎn)所表示的溫度差即為欲求溫度的升高值T。如圖71-3所示，表示環(huán)境輻射進(jìn)來(lái)的熱量所造成熱量計(jì)溫度的升高，這部分必須扣除；而表示量熱計(jì)向環(huán)境輻射出熱量而造成熱量計(jì)溫度的降低，因此這部分必須加入。經(jīng)過(guò)這樣校正后的溫差表示由于樣品燃燒使熱量計(jì)溫度升高的數(shù)值。圖 71-3 絕熱較差時(shí)的雷諾校正圖 圖 71-4 絕熱良好時(shí)的雷諾校正圖有時(shí)熱量計(jì)的絕熱情況良好，熱量散失少，而攪拌器的功率又比較大，這樣往往不斷引進(jìn)少量熱量，使得燃燒后的溫度最高點(diǎn)不明顯出現(xiàn)，這種情況下T仍然可以按照同法進(jìn)行校正（圖71-4）。必須注意，應(yīng)用這種作圖法進(jìn)行校正時(shí)，量熱計(jì)的溫度和外界環(huán)境溫度不宜相差太大（最好不超過(guò)2-3），否則會(huì)引起誤差。6. 燃燒熱測(cè)定實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵是什么？怎樣提高點(diǎn)火效率？答：燃燒熱測(cè)定實(shí)驗(yàn)成功的首要關(guān)鍵是保證樣品完全燃燒；其次，還須使燃燒后放出的熱量盡可能全部傳遞給熱量計(jì)本身及其介質(zhì)，而幾乎不與周?chē)h(huán)境發(fā)生熱交換。壓片不能壓的太緊，點(diǎn)火絲與藥品要接觸良好，不要短路，可提高點(diǎn)火效率。7. 氧彈式量熱計(jì)在中，哪些部件屬于體系？哪些屬于環(huán)境？實(shí)驗(yàn)過(guò)程中有無(wú)熱損耗?這些熱損耗對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有何影響?答：氧彈熱量計(jì)中氧彈、水桶、溫度計(jì)、攪拌器、桶中的水屬于體系，除了體系外的其他的部分都是環(huán)境。只要體系和環(huán)境間有溫差就會(huì)有熱損耗，當(dāng)環(huán)境溫度高于體系溫度時(shí)，環(huán)境就會(huì)向熱量計(jì)輻射熱量而使其溫度升高；當(dāng)體系溫度高于環(huán)境溫度時(shí)，熱量計(jì)就會(huì)向環(huán)境輻射而使熱量計(jì)的溫度降低，從而使燃燒前后溫度的變化不能直接準(zhǔn)確測(cè)量，即直接測(cè)量的溫差不是測(cè)真實(shí)溫差。8. 氧彈充氣后，用萬(wàn)用表檢查兩電極，導(dǎo)電不良應(yīng)如何處理？答：把氧彈里面氧氣放掉，打開(kāi)氧彈蓋，檢查點(diǎn)火絲是否與電極接好，重新裝點(diǎn)火絲。9. 在燃燒熱的測(cè)定實(shí)驗(yàn)中，哪些因素容易造成誤差？提高本實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度應(yīng)該從哪些方面考慮？答：在燃燒熱的測(cè)定實(shí)驗(yàn)中以下因素容易造成誤差：（1）樣品壓片過(guò)程中混入污染物、稱(chēng)重后脫落、造成稱(chēng)重誤差；（2）如果樣品燃燒后殘留了不易觀測(cè)到的試樣殘留物、而又把它當(dāng)作沒(méi)有殘留完全充分燃燒處理數(shù)據(jù)，勢(shì)必造成較大誤差；（3) 攪拌器功率較大，攪拌器不斷引進(jìn)的能量形成誤差；（4）熱量計(jì)的絕熱性能應(yīng)該良好，如果存在有熱漏，漏入的熱量造成誤差；（5）數(shù)據(jù)處理中用直接測(cè)量的溫差當(dāng)成真實(shí)溫差進(jìn)行計(jì)算；提高本實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度應(yīng)該從以下幾方面考慮：（1）待測(cè)樣品需干燥，受潮樣品不易燃燒且稱(chēng)量有誤差；（2）嚴(yán)格控制樣品的稱(chēng)量范圍；（3）壓片機(jī)要專(zhuān)用，清潔干凈；（4）將壓片制成的樣品放在干凈的稱(chēng)量紙上，小心除掉易脫落部分，然后在分析天平上精確稱(chēng)量；（5）用用雷諾法校法得到真實(shí)溫差。10. 燃燒熱的定義是什么？恒壓燃燒熱與恒容燃燒熱的差別及相互關(guān)系是什么？答：燃燒熱的定義定義：1mol的物質(zhì)完全燃燒時(shí)所放出的熱量稱(chēng)為燃燒熱。所謂完全燃燒是指該化合物中的C變?yōu)镃O2(氣)，H變?yōu)镠2O(液)，S變?yōu)镾O2(氣)，N變?yōu)镹2(氣)，Cl成為HCl(水溶液)，其它元素轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸锘蛴坞x態(tài)。燃燒熱可在恒壓或恒容條件下測(cè)定，在恒容條件下測(cè)的燃燒熱為恒容燃燒熱Qv，在恒壓條件下測(cè)的燃燒熱為恒壓燃燒熱。由熱力學(xué)第一定律可知：在不做非膨脹功情況下，恒容燃燒熱Qv等于內(nèi)能變化U，恒壓燃燒熱Qp等于焓變化H。在氧彈式熱量計(jì)中測(cè)得燃燒熱為Qv，而一般熱化學(xué)計(jì)算用的值為Qp，兩者可通過(guò)下式進(jìn)行換算： QpQv十nRT (1)式中：n為燃燒反應(yīng)前后生成物和反應(yīng)物中氣體的物質(zhì)的量之差；R為摩爾氣體常數(shù)；T為反應(yīng)熱力學(xué)溫度。11. 在燃燒熱的測(cè)定實(shí)驗(yàn)中，所測(cè)溫差值為什么要進(jìn)行雷諾圖的校正？答：在燃燒熱的測(cè)定實(shí)驗(yàn)中，只要體系和環(huán)境間有溫差就會(huì)有熱損耗，當(dāng)環(huán)境溫度高于體系溫度時(shí)，環(huán)境就會(huì)向熱量計(jì)輻射熱量而使其溫度升高；當(dāng)體系溫度高于環(huán)境溫度時(shí)，熱量計(jì)就會(huì)向環(huán)境輻射而使熱量計(jì)的溫度降低，從而使燃燒前后溫度的變化不能直接準(zhǔn)確測(cè)量，即直接測(cè)量的溫差不是測(cè)真實(shí)溫差，因此必須經(jīng)過(guò)雷諾溫度校正圖進(jìn)行校正。12. 在燃燒熱的測(cè)定實(shí)驗(yàn)中，如何用雷諾圖解法校正溫度改變值?答：當(dāng)適量待測(cè)物質(zhì)燃燒后使熱量計(jì)中的水溫升高1.5-2.0。將燃燒前后歷次觀測(cè)到的水溫記錄下來(lái)，并作圖，連成abcd線（圖71-3）。圖中b點(diǎn)相當(dāng)于開(kāi)始燃燒之點(diǎn)，c點(diǎn)為觀測(cè)到的最高溫度讀數(shù)點(diǎn)，由于量熱計(jì)和外界的熱量交換，曲線ab及cd常常發(fā)生傾斜。取b點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的溫度T1，c點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度T2，其平均溫度為T(mén)，經(jīng)過(guò)T點(diǎn)作橫坐標(biāo)的平等線TO，與折線abcd相交于O點(diǎn)，然后過(guò)O點(diǎn)作垂直線AB，此線與ab線和cd線的延長(zhǎng)線交于E，F(xiàn)兩點(diǎn)，則E點(diǎn)和F點(diǎn)所表示的溫度差即為欲求溫度的升高值T。如圖71-3所示，表示環(huán)境輻射進(jìn)來(lái)的熱量所造成熱量計(jì)溫度的升高，這部分必須扣除；而表示量熱計(jì)向環(huán)境輻射出熱量而造成熱量計(jì)溫度的降低，因此這部分必須加入。經(jīng)過(guò)這樣校正后的溫差表示由于樣品燃燒使熱量計(jì)溫度升高的數(shù)值。有時(shí)熱量計(jì)的絕熱情況良好，熱量散失少，而攪拌器的功率又比較大，這樣往往不斷引進(jìn)少量熱量，使得燃燒后的溫度最高點(diǎn)不明顯出現(xiàn)，這種情況下T仍然可以按照同法進(jìn)行校正（圖71-4）。必須注意，應(yīng)用這種作圖法進(jìn)行校正時(shí)，量熱計(jì)的溫度和外界環(huán)境溫度不宜相差太大（最好不超過(guò)2-3），否則會(huì)引起誤差。圖 71-3 絕熱較差時(shí)的雷諾校正圖 圖 71-4 絕熱良好時(shí)的雷諾校正圖13. 在燃燒熱的測(cè)定實(shí)驗(yàn)中，直接測(cè)量的物理量是什么?用氧彈式量熱計(jì)所測(cè)得的燃燒熱是Qv還是Qp?答：氧彈熱量計(jì)的基本原理是能量守恒定律，樣品完全燃燒所釋放出的熱量使氧彈本身及其周?chē)慕橘|(zhì)（實(shí)驗(yàn)用水）和熱量計(jì)有關(guān)的附件溫度升高，測(cè)量介質(zhì)在燃燒前后體系溫度的變化值T，就可求算出該樣品的恒容燃燒熱，其關(guān)系式如下： m Qv + lQ點(diǎn)火絲 + qV = (C計(jì) + C水m水) T (2)式中：Qv為物質(zhì)的恒容燃燒熱(Jg-1)；m為燃燒物質(zhì)的質(zhì)量(g)；Q點(diǎn)火絲為點(diǎn)火絲的燃燒熱(Jg-1)；l為燃燒了的點(diǎn)火絲的質(zhì)量(g)；q為空氣中的氮氧化為二氧化氮的生成熱(用0.1mol/L NaOH滴定生成的硝酸時(shí)，每毫升堿相當(dāng)于5.98J)，V為滴定硝酸耗用的NaOH的體積(mL)；C計(jì)為氧彈、水桶、溫度計(jì)、攪拌器的熱容(Jk-1)；C水為水的比熱(Jg-1k-1)；m水為水的質(zhì)量(g)；T為燃燒前后的水溫的變化值（K）。如在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，每次的用水量保持一定，把式(2)中的常數(shù)合并，即令 k = C計(jì) + C水m水則： m Qv + lQ點(diǎn)火絲 + qV = k T (3) k為儀器常數(shù)?？梢酝ㄟ^(guò)用已知燃燒熱的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(如苯甲酸)放在量熱計(jì)中燃燒，測(cè)出燃燒前后溫度變化，則： k = (m Qv + lQ點(diǎn)火絲 + qv )/T (4)在燃燒熱的測(cè)定實(shí)驗(yàn)中，直接測(cè)量的物理量是燃燒樣品的質(zhì)量m，燃燒了的點(diǎn)火絲的質(zhì)量l，滴定硝酸耗用的NaOH的體積V（實(shí)驗(yàn)中常忽略qV的影響，因?yàn)檠鯊椫械腘2相對(duì)于高壓O2而言可以忽略，其次因滴定HNO3而帶來(lái)的誤差可能會(huì)超過(guò)N2本身帶來(lái)的誤差），介質(zhì)在燃燒前后體系溫度的變化值T，儀器常數(shù)k。因?yàn)檠鯊検且粋€(gè)恒容的容器，所以用氧彈式量熱計(jì)所測(cè)得的燃燒熱是Qv。14. 測(cè)定燃燒熱成敗的關(guān)鍵在哪里?點(diǎn)火失敗的可能原因有哪些?答：燃燒熱測(cè)定實(shí)驗(yàn)成功的首要關(guān)鍵是保證樣品完全燃燒；其次，還須使燃燒后放出的熱量盡可能全部傳遞給熱量計(jì)本身及其介質(zhì)，而幾乎不與周?chē)h(huán)境發(fā)生熱交換。在實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中應(yīng)使樣品的量合適，壓片松緊合適，溫差進(jìn)行雷諾溫度校正。點(diǎn)火失敗的原因：壓片太緊、燃燒絲陷入藥片內(nèi)會(huì)造成燃不著；點(diǎn)火絲與樣品接觸不好；點(diǎn)火絲碰到燃燒皿壁，點(diǎn)火絲上部分相連，形成短路。15. 在燃燒熱的測(cè)定實(shí)驗(yàn)中，使用定量的已知燃燒熱的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)苯甲酸做什么?答：令k=m水C水+C計(jì), k為儀器常數(shù)，可以通過(guò)用定量的已知燃燒熱的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)苯甲酸在熱量計(jì)中燃燒，測(cè)出燃燒前后溫度的變化，求出k=（mQv+lQ點(diǎn)火絲+qv）/T。16. 固體樣品為什么要壓成片狀？如何測(cè)定液體樣品的燃燒熱?答：固體樣品壓成片狀有利于樣品充分完全燃燒，以免充氣時(shí)沖散樣品或者在燃燒時(shí)飛散開(kāi)來(lái)，造成實(shí)驗(yàn)誤差。測(cè)定液體樣品的燃燒熱時(shí)，為了防止充氣時(shí)沖散樣品或者在燃燒時(shí)樣品飛散開(kāi)來(lái)，應(yīng)以藥用膠囊作為樣品管，將液體樣品裝入藥用膠囊內(nèi)，并用內(nèi)徑比膠囊外徑大0.51.0mm的薄壁軟玻璃管套住，裝樣示意如圖1所示。膠囊的燃燒熱熱值應(yīng)預(yù)先標(biāo)定以便計(jì)算時(shí)扣除。17. 在量熱測(cè)定中，還有哪些情況可能需要用到雷諾溫度校正方法？答：在量熱測(cè)定實(shí)驗(yàn)中，如中和熱的測(cè)定、溶解熱的測(cè)定、稀釋熱的測(cè)定等，熱量計(jì)與周?chē)h(huán)境的熱交換無(wú)法完全避免，只要熱量計(jì)和環(huán)境間有溫差就會(huì)有熱損耗，當(dāng)環(huán)境溫度高于熱量計(jì)溫度時(shí)，環(huán)境就會(huì)向熱量計(jì)輻射熱量而使其溫度升高；當(dāng)熱量計(jì)溫度高于環(huán)境溫度時(shí)，熱量計(jì)就會(huì)向環(huán)境輻射而使熱量計(jì)的溫度降低，從而使測(cè)量前后溫度的變化不能直接準(zhǔn)確測(cè)量，即直接測(cè)量的溫差不是測(cè)真實(shí)溫差，因此都可能需要用到雷諾溫度校正方法進(jìn)行校正。必須注意，應(yīng)用這種作圖法進(jìn)行校正時(shí)，量熱計(jì)的溫度和外界環(huán)境溫度不宜相差太大（最好不超過(guò)2-3），否則會(huì)引起誤差。18. 在燃燒熱的測(cè)定實(shí)驗(yàn)中，在實(shí)驗(yàn)中是否每次都必須準(zhǔn)確量取3000 mL水？答：必須準(zhǔn)確量取3000ml水。因?yàn)樗康淖兓?，使苯甲酸的水?dāng)量和測(cè)定樣品水當(dāng)量沒(méi)有嚴(yán)格保持一致，會(huì)產(chǎn)生很大的實(shí)驗(yàn)誤差。19. 在燃燒熱的測(cè)定實(shí)驗(yàn)中，如何快捷、合理地消除氧彈中氮?dú)鈱?duì)測(cè)量結(jié)果的影響？答：操作中可以采用高壓O2先排除氧彈中的N2，這樣既快捷又準(zhǔn)確。即對(duì)氧彈充兩次氧氣。第一次充好后再把氧彈內(nèi)的氣體放掉，這樣氮?dú)饪梢噪S著氧氣被放出去，從而達(dá)到消除氮?dú)獾挠绊憽?shí)驗(yàn)七十二 差熱分析1. 簡(jiǎn)述差熱分析的基本原理.答：差熱分析，是在溫度程序控制下，測(cè)量物質(zhì)與基準(zhǔn)物(參比物)之間的溫度差隨時(shí)間變化的技術(shù)。試樣在加熱（冷卻）過(guò)程中，凡有物理變化或化學(xué)變化發(fā)生時(shí)，就有吸熱（或放熱）效應(yīng)發(fā)生，若以在實(shí)驗(yàn)溫度范圍內(nèi)不發(fā)生物理變化和化學(xué)變化的惰性物質(zhì)作參比物，試樣和參比物之間就出現(xiàn)溫度差，溫度差隨溫度變化的曲線稱(chēng)差熱曲線或 DTA曲線。差熱分析是研究物質(zhì)在加熱（或冷卻）過(guò)程中發(fā)生各種物理變化和化學(xué)變化的重要手段。2. 差熱分析中如何判斷物質(zhì)發(fā)生了變化？答：當(dāng)差熱曲線出現(xiàn)峰或者谷時(shí)，表示物質(zhì)發(fā)生了熱焓的變化，即說(shuō)明了物質(zhì)發(fā)生了變化。3. 差熱分析中如何選擇參比物？答：作為參比物的材料必須具備的條件是在測(cè)定的溫度范圍內(nèi)保持熱穩(wěn)定，一般用-氧化鋁、煅燒過(guò)的氧化鎂、二氧化硅及金屬鎳等。選擇時(shí)應(yīng)盡量采用與待測(cè)物比熱容、熱導(dǎo)率及顆粒度相一致的物質(zhì)，以提高準(zhǔn)確性。4. 在差熱分析實(shí)驗(yàn)中，作溫度工作曲線的目的是什么？答：目的是為了間接測(cè)定物質(zhì)在加熱過(guò)程中的溫度變化以及差熱曲線出現(xiàn)峰或者谷時(shí)的溫度，以準(zhǔn)確快速的測(cè)出物質(zhì)在相應(yīng)溫度下產(chǎn)生的熱效應(yīng)。5. 差熱分析圖中什么說(shuō)明了物質(zhì)的變化次數(shù)？答：差熱圖中峰的數(shù)目說(shuō)明了樣品在這段時(shí)間（或溫度）范圍內(nèi)變化的次數(shù)。6. 差熱圖主要受哪些實(shí)驗(yàn)條件的影響？答：（1）儀器方面的因素：包括加熱爐的形狀和尺寸、坩堝材料及大小形狀、熱電偶性能及其位置、顯示、記錄系統(tǒng)精度、走紙速率等。（2）試樣因素：包括試樣的熱容量、熱導(dǎo)率和試樣的純度、結(jié)晶度或離子取代以及試樣的顆粒度、用量及裝填密度、參比物的選擇等。（3）實(shí)驗(yàn)條件：包括加熱速度、氣氛和壓力等。7. 在差熱分析實(shí)驗(yàn)中，為什么加熱過(guò)程中即使試樣未發(fā)生變化，差熱曲線仍會(huì)出現(xiàn)基線漂移？答：可能是機(jī)器的噪音，樣品與參比物的粒度和熱容不一致所引起的基線漂移。8. 在差熱分析實(shí)驗(yàn)中，為什么要控制升溫速度？升溫過(guò)快或過(guò)慢有何后果？答：升溫速率對(duì)差熱曲線有重大的影響，常常影響峰的形狀、分辨率和峰所對(duì)應(yīng)的溫度值。升溫速率較低時(shí)，基線漂移較小，分辨率較高，但測(cè)定的時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)；而升溫速率過(guò)高，基線漂移嚴(yán)重，分辨率較低，但測(cè)試時(shí)間較短。9. 在差熱分析實(shí)驗(yàn)中，如何應(yīng)用差熱曲線來(lái)解釋物質(zhì)的物理變化及化學(xué)變化過(guò)程？答：通過(guò)測(cè)定樣品與參比物的溫度差對(duì)時(shí)間（或溫度）的函數(shù)關(guān)系，來(lái)鑒別物質(zhì)或確定組成結(jié)構(gòu)以及轉(zhuǎn)化溫度、熱效應(yīng)等物理及化學(xué)變化過(guò)程。10. 差熱曲線的形狀與哪些因素有關(guān)？影響差熱分析結(jié)果的主要因素是什么？答：影響差熱曲線的形狀的因素有：升溫速率，氣氛及壓力，參比物的選擇，稀釋劑的影響，樣品的顆粒大小，走紙速度。影響差熱分析結(jié)果的主要因素也是：升溫速率，氣氛及壓力，參比物的選擇，稀釋劑的影響，樣品的顆粒大小，走紙速度。11. 差熱分析和簡(jiǎn)單熱分析(步冷曲線法)有何異同？答：相同點(diǎn)：都是研究物質(zhì)隨著溫度的變化發(fā)生各種物理和化學(xué)效應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的各種能量變化，依據(jù)這些能量的變化對(duì)試樣進(jìn)行定性和定量分析。不同點(diǎn)：簡(jiǎn)單的熱分析是直接研究物質(zhì)本身的溫度隨時(shí)間的變化關(guān)系，通過(guò)步冷曲線的拐點(diǎn)和平臺(tái)對(duì)樣品進(jìn)行定性和定量分析是熱力學(xué)平衡狀態(tài)。差熱分析是研究物質(zhì)與參比物的溫度差隨溫度的變化關(guān)系，通過(guò)差熱峰的峰的數(shù)目，位置，方向，大小對(duì)樣品進(jìn)行定性和定量分析，不是熱力平衡狀態(tài)。12. 試從物質(zhì)的熱容解釋差熱曲線的基線漂移答：基線漂移說(shuō)明參比物和樣品有熱容差異，且與粒子的顆粒，填裝的密度有關(guān)。13. 在什么情況下，升溫過(guò)程與降溫過(guò)程所得到的差熱分析結(jié)果相同？在什么情況下，只能采用升溫或降溫方法？答：（1）一般來(lái)說(shuō)高純度金屬樣品的熔點(diǎn)（凝固點(diǎn)），由于其熔距極窄，用升溫或降溫分析的結(jié)果基本相同。（2）根據(jù)物質(zhì)測(cè)定所需要的條件來(lái)確定，如熔化，脫水則升溫，物質(zhì)凝聚則降溫。14. 在差熱分析實(shí)驗(yàn)中，裝試樣與參比物的兩只坩堝如果放顛倒了，出來(lái)的圖譜會(huì)怎樣？答：出來(lái)圖像凹凸與正常測(cè)試圖像相反（原來(lái)凹的凸原來(lái)凸的凹）。15在差熱分析實(shí)驗(yàn)中，試樣的量過(guò)多有什么不好？答：有些物質(zhì)加熱伴隨的體積增大使試樣溢出坩鍋影響時(shí)間準(zhǔn)確度。16. 在差熱分析實(shí)驗(yàn)中，為什么參考物都置于樣品桿上？答：必須都放在樣品桿的托盤(pán)上，因?yàn)閰⒖嘉锖捅粶y(cè)物必須同時(shí)升溫，在被測(cè)物不發(fā)生熱效應(yīng)時(shí)，保持兩者溫差T=0，在被測(cè)物發(fā)生熱效應(yīng)時(shí)，反應(yīng)出此時(shí)兩者的溫差T。17. 在差熱分析實(shí)驗(yàn)中，反應(yīng)前后差熱曲線的基線往往不在一條水平線上，為什么？答：在實(shí)際測(cè)量時(shí)，由于樣品與參比物的比熱容，導(dǎo)熱系數(shù)，粒度，裝填情況等不可能完全相同，因而差熱曲線的極限不一定與時(shí)間軸平行，峰前后的基線也不一定在同一條直線上。試樣的熱容量和熱導(dǎo)率的變化會(huì)引起差熱曲線的基線變化，一臺(tái)性能良好的差熱儀的基線應(yīng)是一條水平直線，但試樣差熱曲線的基線在熱反應(yīng)的前后往往不會(huì)停留在同一水平上。這是由于試樣在熱反應(yīng)前后熱容或熱導(dǎo)率變化的緣故。18. 從差熱圖上我們可以得出哪些信息？答：從差熱圖上可清晰在看到差熱峰的數(shù)目、位置、方向、寬度、高度、對(duì)稱(chēng)性以及峰面積等。峰的數(shù)目表示在測(cè)定溫度范圍內(nèi)，待測(cè)樣品發(fā)生變化的次數(shù)；峰的位置表示物質(zhì)發(fā)生變化的轉(zhuǎn)化溫度范圍；峰的方向表明體系發(fā)生熱效應(yīng)的正負(fù)性；峰面積說(shuō)明熱效應(yīng)的大?。辉谙嗤那闆r下，峰面積大的表示熱效應(yīng)也大。19. 在差熱分析實(shí)驗(yàn)中，在樣品的處理上，有哪些要求？為什么？答：樣品粒度大約200目左右（可用分子篩篩選，如果沒(méi)有，直接目測(cè)，如在本實(shí)驗(yàn)中，研磨后的試樣CuSO4 5H2O與參比物-氧化鋁粒徑差不多則可）。雖然顆粒小可以改善導(dǎo)熱條件，但太細(xì)可能破壞晶格或分解，顆粒太大則會(huì)造成較大的基線漂移20. 在差熱分析實(shí)驗(yàn)中，升溫速率對(duì)峰的形狀有何影響？答：升溫速率較低時(shí)，基線漂移較小，分辨率較高，但測(cè)定的時(shí)間相對(duì)較；而升溫速率過(guò)高，基線漂移嚴(yán)重，分辨率較低，但測(cè)試時(shí)間較短，一般升溫速率10度每分鐘。實(shí)驗(yàn)七十三 凝固點(diǎn)降低法測(cè)定摩爾質(zhì)量1、簡(jiǎn)述凝固點(diǎn)降低法測(cè)定摩爾質(zhì)量的基本原理答：化合物的分子量是一個(gè)重要的物理化學(xué)參數(shù)。非揮發(fā)性溶質(zhì)溶解在溶劑中后，其稀溶液的蒸氣壓下降、沸點(diǎn)升高、冰點(diǎn)降低、滲透壓等值只與溶質(zhì)的分子數(shù)有關(guān)而與溶質(zhì)的種類(lèi)無(wú)關(guān)，這四種性質(zhì)稱(chēng)為稀溶液的依數(shù)性。凝固點(diǎn)降低是依數(shù)性的一種表現(xiàn)。用凝固點(diǎn)降低法測(cè)定物質(zhì)的分子量是一種簡(jiǎn)單而又比較準(zhǔn)確的方法。稀溶液有依數(shù)性，稀溶液的凝固點(diǎn)降低（對(duì)析出物是純?nèi)軇┑捏w系）與溶液中溶質(zhì)B的質(zhì)量摩爾濃度的關(guān)系為：，式中Tf*為純?nèi)軇┑哪厅c(diǎn)，Tf 為溶液的凝固點(diǎn)，mB 為溶液中溶質(zhì)B的質(zhì)量摩爾濃度，為溶劑的質(zhì)量摩爾凝固點(diǎn)降低常數(shù)，它的數(shù)值僅與溶劑的性質(zhì)有關(guān)。 已知某溶劑的凝固點(diǎn)降低常數(shù)Kf并測(cè)得溶液的凝固點(diǎn)降低值T，若稱(chēng)取一定量的溶質(zhì)WB(g)和溶劑WA(g)，配成稀溶液，則此溶液的質(zhì)量摩爾濃度mB為: mB=1000WB/MBWA,式中，MB為溶質(zhì)的分子量。代入上式，則: MB= 1000KfWB /fWA(g/mol) 因此，只要取得一定量的溶質(zhì)（WB）和溶劑（WA）配成一稀溶液，分別測(cè)純?nèi)軇┖拖∪芤旱哪厅c(diǎn)，求得Tf，再查得溶劑得凝固點(diǎn)降低常數(shù)，代入上式即可求得溶質(zhì)的摩爾質(zhì)量。2、在凝固點(diǎn)降低法測(cè)定摩爾質(zhì)量實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)溶質(zhì)在溶液中有離解，締合和生成絡(luò)合物的情況下，對(duì)摩爾質(zhì)量的測(cè)定值各有什么影響？答：用凝固點(diǎn)降低法測(cè)分子質(zhì)量靠的是依數(shù)性，即依靠溶質(zhì)在溶液中粒子的數(shù)目。注意，依靠的是粒子的數(shù)目而不是分子的數(shù)目。如果發(fā)生締合或解離，自然是導(dǎo)致所測(cè)得的粒子所并不等同于分子數(shù)，那測(cè)出來(lái)的相對(duì)分子質(zhì)量自然有偏差。解離使粒子數(shù)增多，表觀上是分子數(shù)增加，于是測(cè)得的分子量變小。締合和生成絡(luò)合物使粒子數(shù)減少，于是測(cè)得的分子量比實(shí)際的要大。3、在凝固點(diǎn)降低法測(cè)定摩爾質(zhì)量實(shí)驗(yàn)中，根據(jù)什么原則考慮加入溶質(zhì)的量，太多太少影響如何？答：根據(jù)溶液凝固點(diǎn)的下降值考慮加入溶質(zhì)的量，加入的溶質(zhì)的量約使溶液的凝固點(diǎn)降低0.5左右。加入太多，因?yàn)闈舛却罅耍筒皇窍∪芤?，就不滿(mǎn)足依數(shù)性了。加入太少，會(huì)使溶液的凝固點(diǎn)降低不明顯，測(cè)量誤差會(huì)增大。4、凝固點(diǎn)降低的公式在什么條件下才適用？它能否用于電解質(zhì)溶液？答：凝固點(diǎn)降低公式適用于難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液和強(qiáng)電解質(zhì)稀溶液。其次溶劑凝固點(diǎn)不應(yīng)太高或太低，應(yīng)在常溫下易達(dá)到。如：水、苯、環(huán)己烷等。當(dāng)溶質(zhì)在溶液里有解離、締合、溶劑化或形成配合物等情況時(shí)，會(huì)使測(cè)出來(lái)的相對(duì)分子質(zhì)量，所以在電解溶液中不適用上式計(jì)算。5、在凝固點(diǎn)降低法測(cè)定摩爾質(zhì)量實(shí)驗(yàn)中，為什么會(huì)產(chǎn)生過(guò)冷現(xiàn)象？過(guò)冷太甚對(duì)結(jié)果有何影響？如何控制過(guò)冷程度？答：過(guò)冷現(xiàn)象是由于溶解在溶液中的溶質(zhì)在溫度降到凝固點(diǎn)以后，沒(méi)有晶體析出而達(dá)到過(guò)飽和狀態(tài)的現(xiàn)象，原因一般是由于寒劑溫度過(guò)低，降溫過(guò)快或溶液中較干凈，沒(méi)有雜質(zhì)晶核。在冷卻過(guò)程中，如稍有過(guò)冷現(xiàn)象是合乎要求的，但過(guò)冷太厲害或寒劑溫度過(guò)低，則凝固熱抵償不了散熱，此時(shí)溫度不能回升到凝固點(diǎn)，在溫度低于凝固點(diǎn)時(shí)完全凝固，就得不到正確的凝固點(diǎn)。因此，實(shí)驗(yàn)操作中必須注意掌握體系的過(guò)冷程度。對(duì)于溶液而言，過(guò)冷太甚還會(huì)導(dǎo)致溶劑大量析出，mB變大，Tf變小，顯然回升的最高溫度不是原濃度溶液的凝固點(diǎn)，引起測(cè)量誤差。控制過(guò)冷程度的方法：調(diào)節(jié)寒劑的溫度以不低于所測(cè)溶液凝固點(diǎn)3為宜；為了判斷過(guò)冷程度，本實(shí)驗(yàn)先測(cè)近似凝固點(diǎn)；當(dāng)溶液溫度降至高于近似凝固點(diǎn)的0.5時(shí)，迅速取出冷凍管，擦去水后插入空氣套管中，以防止過(guò)冷太甚。6、在凝固點(diǎn)降低法測(cè)定摩爾質(zhì)量實(shí)驗(yàn)中，為了提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度，是否可用增加溶液濃度的辦法來(lái)增加T值？為什么？答：不可以，原因是只有稀溶液才具有稀溶液的依數(shù)性，溶劑的凝固點(diǎn)降低值與溶劑的粒子數(shù)成正比。才滿(mǎn)足：7、什么是稀溶液依數(shù)性質(zhì)？稀溶液依數(shù)性質(zhì)和哪些因素有關(guān)？答：非揮發(fā)性溶質(zhì)溶解在溶劑中后，其稀溶液的蒸氣壓下降、沸點(diǎn)升高、冰點(diǎn)降低、滲透壓等值只與溶質(zhì)的分子數(shù)有關(guān)而與溶質(zhì)的種類(lèi)無(wú)關(guān)，這四種性質(zhì)稱(chēng)為稀溶液的依數(shù)性。稀溶液依數(shù)性質(zhì)與以下因素有關(guān)：只取決于溶劑的種類(lèi)、數(shù)量和溶質(zhì)粒子的數(shù)目。8、測(cè)定溶液凝固點(diǎn)時(shí)若過(guò)冷程度太大對(duì)結(jié)果有何影響？?jī)上喙泊鏁r(shí)溶液系統(tǒng)和純?nèi)軇┫到y(tǒng)的自由度各為多少？答：過(guò)冷程度太低，則凝固熱抵償不了散熱，此時(shí)溫度不能回升到凝固點(diǎn)，在低于凝固點(diǎn)時(shí)完全凝固，就得不到正確的凝固點(diǎn)。對(duì)于溶液而言，過(guò)冷太甚還會(huì)導(dǎo)致溶劑大量析出，mB變大，Tf變小，顯然回升的最高溫度不是原濃度溶液的凝固點(diǎn)，引起測(cè)量誤差。溶劑系統(tǒng)的自由度為1，溶液系統(tǒng)的自由度為2。9、什么叫凝固點(diǎn)？凝固點(diǎn)降低的公式在什么條件下才適用？它能否用于電解質(zhì)溶液？答：純?nèi)軇┠厅c(diǎn)是固體與液體成平衡的溫度，溶液的凝固點(diǎn)是固體溶劑與溶液成平衡的溫度。不同晶體具有不同的凝固點(diǎn)。凝固點(diǎn)降低的公式適用于于難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液和強(qiáng)電解質(zhì)稀溶液。其他電解質(zhì)溶液不能用。10、在凝固點(diǎn)降低法測(cè)定摩爾質(zhì)量實(shí)驗(yàn)中，為什么要使用空氣夾套？過(guò)冷太甚有何弊?。看穑簽榱朔乐惯^(guò)冷太甚；過(guò)冷程度太低，則凝固熱抵償不了散熱，此時(shí)溫度不能回升到凝固點(diǎn)，在低于凝固點(diǎn)時(shí)完全凝固，就得不到正確的凝固點(diǎn)。11、在凝固點(diǎn)降低法測(cè)定摩爾質(zhì)量實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)測(cè)量成敗的關(guān)鍵是什么？答：實(shí)驗(yàn)測(cè)量成敗的關(guān)鍵是：控制過(guò)冷程度和攪拌速率?？刂七^(guò)冷程度的方法：調(diào)節(jié)寒劑的溫度以不低于所測(cè)溶液凝固點(diǎn)3為宜；為了判斷過(guò)冷程度，本實(shí)驗(yàn)先測(cè)近似凝固點(diǎn)；當(dāng)溶液溫度降至高于近似凝固點(diǎn)的0.5時(shí)，迅速取出冷凍管，擦去水后插入空氣套管中，以防止過(guò)冷太甚。本實(shí)驗(yàn)規(guī)定了攪拌方式：將冷凍管插入冰水浴中，緩慢攪拌，使之逐漸冷卻，并觀察溫度計(jì)溫度，當(dāng)環(huán)己烷液的溫度降至高于近似凝固點(diǎn)的0.5時(shí)，迅速取出冷凍管，擦去水后插入空氣套管中，并緩慢攪拌（每秒1次），使環(huán)己烷溫度均勻地逐漸降低。當(dāng)溫度低于近似凝固點(diǎn)0.2-0.3時(shí)應(yīng)急速攪拌（防止過(guò)冷超過(guò)0.5），促使固體析出。當(dāng)固體析出時(shí)，溫度開(kāi)始回升，立即改為緩慢攪拌，一直到溫度達(dá)到最高點(diǎn)，此時(shí)記下的溫度即為純?nèi)軇┑木_凝固點(diǎn)。每次測(cè)定應(yīng)按要求的速率攪拌，并且測(cè)溶劑與溶液凝固點(diǎn)的時(shí)候攪拌條件要完全一致。12、在凝固點(diǎn)降低法測(cè)定摩爾質(zhì)量實(shí)驗(yàn)中，加入萘的時(shí)候，不小心將萘附著在內(nèi)管壁上，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有何影響？答：若不小心將萘附著在內(nèi)管壁上，則溶液中的溶質(zhì)含量將減少，導(dǎo)致所測(cè)溫差偏小，溶質(zhì)摩爾質(zhì)量偏大。13、在凝固點(diǎn)降低法測(cè)定摩爾質(zhì)量實(shí)驗(yàn)中，為什么要先測(cè)近似凝固點(diǎn)？答：先測(cè)近似凝固點(diǎn)，可防止過(guò)冷太甚。過(guò)冷程度太低，則凝固熱抵償不了散熱，此時(shí)溫度不能回升到凝固點(diǎn)，在低于凝固點(diǎn)時(shí)完全凝固，就得不到正確的凝固點(diǎn)。先測(cè)近似凝固點(diǎn)，可準(zhǔn)確判斷過(guò)冷程度，減小凝固點(diǎn)測(cè)量誤差，使誤差范圍小于0.006以?xún)?nèi)，保證測(cè)定值得準(zhǔn)確性。14、當(dāng)溶質(zhì)在溶液中有解離、締合、溶劑化和形成配合物時(shí)，測(cè)定的結(jié)果有何意義？答：當(dāng)溶質(zhì)在溶液中有解離、締合、溶劑化和形成配合物時(shí)，可根據(jù)溶質(zhì)在溶液中的表觀摩爾質(zhì)量與真實(shí)摩爾質(zhì)量相比，可以求出溶質(zhì)在溶液中有解離度、締合度、溶劑化程度及配位數(shù)。15、在凝固點(diǎn)降低法測(cè)定摩爾質(zhì)量實(shí)驗(yàn)中，測(cè)定環(huán)已烷和萘丸質(zhì)量時(shí)，精密度要求是否相同？為什么？答：不同，因?yàn)樵谀厅c(diǎn)降低法測(cè)定摩爾質(zhì)量實(shí)驗(yàn)中，環(huán)已烷的用量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于萘丸，如果要達(dá)到相同的相對(duì)誤差，測(cè)定環(huán)已烷質(zhì)量的精密度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)的小于萘丸。因此在測(cè)定環(huán)已烷的質(zhì)量時(shí)，使用移液管量取體積再乘以密度；在測(cè)定萘丸質(zhì)量時(shí)，精密度要求高，因此用電子天平測(cè)量。16、用凝固點(diǎn)降低法測(cè)定摩爾質(zhì)量在選擇溶劑時(shí)應(yīng)考慮哪些因素？答：首先溶質(zhì)能在此溶液很好的溶解，不出現(xiàn)解離，締和，溶劑化和形成配合物等現(xiàn)象，另外此溶劑的凝固點(diǎn)溫度不宜太高或太低，應(yīng)很容易達(dá)到。17、為什么純?nèi)軇┖拖∪芤旱牡哪糖€不同？答：由相率可知，在一定外壓下，純?nèi)軇┰谀厅c(diǎn)時(shí)的條件自由度為零，在冷卻曲線上可得到溫度不變的水平線段。而溶液在凝固點(diǎn)時(shí)的條件自由度為1，其凝固點(diǎn)隨溶液濃度的改變而改變，因此在冷卻曲線上得不到溫度不變的水平線段。在純?nèi)軇┑睦鋮s曲線中，曲線中的低下部分表示發(fā)生了過(guò)冷現(xiàn)象，即溶劑冷至凝固點(diǎn)以下仍無(wú)固相析出，這是由于開(kāi)始結(jié)晶出的微小晶粒的飽和蒸氣壓大于同溫度下普通晶體的飽和蒸氣壓，所以往往產(chǎn)生過(guò)冷現(xiàn)象，即液體的溫度要降低到凝固點(diǎn)以下才能析出固體，隨后溫度再上升到凝固點(diǎn)。溶液的冷卻情況與此不同，當(dāng)溶液冷卻到凝固點(diǎn)時(shí)，開(kāi)始析出固態(tài)純?nèi)軇?，隨著溶劑的析出，溶液濃度逐漸增大，溶液的凝固點(diǎn)不斷下降，在冷卻曲線上得不到溫度不變的水平線段。因此，在測(cè)定濃度一定的溶液的凝固點(diǎn)時(shí)，析出的固體越少，測(cè)得的凝固點(diǎn)才越準(zhǔn)確。同時(shí)過(guò)冷程度應(yīng)盡量減小，一般可采用在開(kāi)始結(jié)晶時(shí)，加入少量溶劑的微小晶體作為晶種的方法，以促使晶體生成，溶液的凝固點(diǎn)應(yīng)從冷卻曲線上待溫度回升后外推而得。 18、在凝固點(diǎn)降低法測(cè)定摩爾質(zhì)量實(shí)驗(yàn)中，寒劑溫度的溫度應(yīng)控制在什么范圍？為什么？答：寒劑的溫度以不低于所測(cè)溶液凝固點(diǎn)3為宜，實(shí)驗(yàn)時(shí)寒劑應(yīng)經(jīng)常攪拌并間斷地補(bǔ)充少量碎冰，使寒劑溫度基本保持不變。寒劑溫度對(duì)控制過(guò)冷程度影響很大，從而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，寒劑溫度的溫度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致冷卻太慢，過(guò)低則測(cè)不出正確的凝固點(diǎn)。19、在凝固點(diǎn)降低法測(cè)定摩爾質(zhì)量實(shí)驗(yàn)中，為什么實(shí)驗(yàn)所用的內(nèi)套管必須潔凈、干燥？答：因?yàn)榈膬?nèi)套管是用來(lái)裝純?nèi)軇┉h(huán)己烷的，如果內(nèi)套管不是潔凈干凈的，那么測(cè)得的就不是純?nèi)軇┑哪厅c(diǎn)，而是參有雜質(zhì)的溶液的凝固點(diǎn)，會(huì)導(dǎo)致測(cè)得的凝固點(diǎn)不準(zhǔn)確。20、在凝固點(diǎn)降低法測(cè)定摩爾質(zhì)量實(shí)驗(yàn)中，攪拌速度的控制是做好本實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中怎樣控制攪拌速度？答：本實(shí)驗(yàn)規(guī)定了攪拌方式：將冷凍管插入冰水浴中，緩慢攪拌，使之逐漸冷卻，并觀察溫度計(jì)溫度，當(dāng)環(huán)己烷液的溫度降至高于近似凝固點(diǎn)的0.5時(shí)，迅速取出冷凍管，擦去水后插入空氣套管中，并緩慢攪拌（每秒1次），使環(huán)己烷溫度均勻地逐漸降低。當(dāng)溫度低于近似凝固點(diǎn)0.2-0.3時(shí)應(yīng)急速攪拌（防止過(guò)冷超過(guò)0.5），促使固體析出。當(dāng)固體析出時(shí)，溫度開(kāi)始回升，立即改為緩慢攪拌，一直到溫度達(dá)到最高點(diǎn)，此時(shí)記下的溫度即為純?nèi)軇┑木_凝固點(diǎn)。每次測(cè)定應(yīng)按要求的速率攪拌，并且測(cè)溶劑與溶液凝固點(diǎn)的時(shí)候攪拌條件要完全一致。實(shí)驗(yàn)七十四 純液體飽和蒸氣壓的測(cè)量1、簡(jiǎn)述由純液體飽和蒸氣壓的測(cè)量求該液體平均摩爾汽化熱的基本原理。 答：在通常溫度下，純液體與其蒸氣達(dá)平衡時(shí)的蒸氣壓稱(chēng)為該溫度下液體的飽和蒸氣壓，簡(jiǎn)稱(chēng)為蒸氣壓。液體的飽和蒸氣壓與溫度的關(guān)系用克勞修斯-克拉貝龍方程式表示： (1)假定vapHm與溫度無(wú)關(guān)或溫度范圍較小，vapHm可以近似作為常數(shù)，積分上式，得： (2)在一定溫度范圍內(nèi)，測(cè)定不同溫度下的飽和蒸氣壓，以lnp對(duì)作圖，應(yīng)為一直線，直線的斜率為，由斜率可求算液體的平均摩爾汽化熱vapHm。2. 在純液體飽和蒸汽壓測(cè)定實(shí)驗(yàn)中，測(cè)定裝置中安置緩沖儲(chǔ)氣罐起什么作用？答：控制減壓速度，防止空氣倒灌。3. 在純液體飽和蒸汽壓測(cè)定實(shí)驗(yàn)中，平衡管的U形管中的液體起什么作用？冷凝管又起什么作用？答：平衡管的U形管中的液體起密封液體隔絕空氣，同時(shí)判斷平衡，即測(cè)量純液體蒸汽壓的作用；冷凝管冷卻環(huán)己烷蒸汽。4. 在純液體飽和蒸汽壓測(cè)定中，如何檢查體系是否漏氣？能否在熱水浴中檢查體系是否漏氣？答：關(guān)閉儲(chǔ)氣氣罐的平衡閥l，打開(kāi)進(jìn)氣閥和平衡閥2，開(kāi)動(dòng)真空泵，當(dāng)測(cè)壓儀的示數(shù)為-50-60kPa時(shí)，關(guān)閉進(jìn)氣閥，觀察測(cè)壓儀讀數(shù)，若讀數(shù)不變，則系統(tǒng)不漏氣；若真空度下降，則系統(tǒng)漏氣，要查清漏氣原因并排除之。不能在熱水浴中檢查體系是否漏氣，因?yàn)殡S著溫度升高，體系內(nèi)的壓力增大，也會(huì)導(dǎo)致真空度下降。5. 說(shuō)明純液體飽和蒸氣壓、沸騰溫度、正常沸點(diǎn)和摩爾汽化熱的含義。答：在一定溫度下，與純液體處于平衡狀態(tài)時(shí)的蒸氣壓力，稱(chēng)為該溫度下的飽和蒸氣壓。這里的平衡狀態(tài)指的是動(dòng)態(tài)平衡。在某一溫度下，被測(cè)液體處于密閉真空容器中，液體分子從表面逃逸成蒸氣，同時(shí)蒸氣分子因碰撞而凝結(jié)成液相，當(dāng)兩者的速率相同時(shí)，就達(dá)到了動(dòng)態(tài)平衡，此時(shí)氣相中的蒸氣密度不再改變，因而具有一定的飽和蒸氣壓。蒸發(fā)一摩爾液體所吸收的熱量稱(chēng)為該溫度下液體的摩爾氣化熱 。蒸氣壓等于外界壓力時(shí)，液體便沸騰，此時(shí)的溫度稱(chēng)為沸點(diǎn)，當(dāng)外壓為p(101.325kPa)時(shí)，液體的沸點(diǎn)稱(chēng)為該液體的正常沸點(diǎn)。6. 在純液體飽和蒸氣壓測(cè)量實(shí)驗(yàn)中，怎樣根據(jù)數(shù)字式壓力表的讀數(shù)確定系統(tǒng)的壓力？答：系統(tǒng)的壓力=室溫下的大氣壓+數(shù)字是壓力表的讀數(shù)（為負(fù)數(shù)）7. 在純液體飽和蒸氣壓測(cè)量實(shí)驗(yàn)中，何時(shí)讀取數(shù)字式壓力表的讀數(shù)？所得讀數(shù)是否就是該純液體的飽和蒸汽壓？答：當(dāng)B、C兩管中的液面平齊時(shí)，就讀取數(shù)字是壓力表的讀數(shù)；不是，液體的飽和蒸汽壓=室溫下的大氣壓+數(shù)字是壓力表的讀數(shù)（為負(fù)數(shù)）8. 在純液體飽和蒸氣壓測(cè)量實(shí)驗(yàn)中，測(cè)定沸點(diǎn)的過(guò)程中，若出現(xiàn)空氣倒灌，則會(huì)產(chǎn)生什么結(jié)果？答：測(cè)定沸點(diǎn)的過(guò)程中，若出現(xiàn)空氣倒灌， B，C兩管液面平齊時(shí)，液體的飽和蒸汽壓+空氣壓=室溫下的大氣壓，使得所測(cè)沸點(diǎn)偏低。9. 在純液體飽和蒸氣壓測(cè)量實(shí)驗(yàn)中，測(cè)量過(guò)程中，如何判斷平衡管內(nèi)的空氣已趕盡？答：在系統(tǒng)不進(jìn)空氣的情況下，重復(fù)測(cè)定室溫下純液體的飽和蒸汽壓三次，若連續(xù)三組實(shí)驗(yàn)在室溫大氣壓下所得的沸點(diǎn)在誤差范圍內(nèi)，則表明空氣已排盡。10. 在純液體飽和蒸氣壓測(cè)量實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意些什么？答：（1）減壓系統(tǒng)不能漏氣，否則抽氣時(shí)達(dá)不到本實(shí)驗(yàn)要求的真空度。（2）必須充分排除凈AB彎管空間中全部空氣，使AB管液面上空只含液體的蒸氣分子。（3）AB管必須放置于恒溫水浴中的水面以下，否則其溫度與水浴溫度不同。（4）測(cè)定中，當(dāng)B、C兩管中的液面平齊時(shí)，讀數(shù)要迅速，讀畢應(yīng)立即打開(kāi)活塞9抽氣減壓或加熱，防止空氣倒灌。若發(fā)生倒灌現(xiàn)象，必須重新排除凈AB彎管內(nèi)之空氣。（5）注意在停止抽氣時(shí)，應(yīng)先把真空泵與大氣相通，打開(kāi)平衡閥l通大氣后方可關(guān)閉真空泵，否則可能使真空泵中的油倒灌入系統(tǒng)。11. 若用純液體飽和蒸氣壓測(cè)量裝置測(cè)量易燃液體的飽和蒸汽壓，加熱時(shí)應(yīng)注意什么？答：不能用明火直接加熱12. 在純液體飽和蒸氣壓測(cè)量實(shí)驗(yàn)中，為什么ac彎管中的空氣要排除凈，怎樣操作，怎樣防止空氣倒灌?答：本實(shí)驗(yàn)采用靜態(tài)法（降溫法）測(cè)定環(huán)己烷在不同溫度下的飽和蒸氣壓。平衡管由A球和U型管B、C組成，如圖74-1所示。平衡管上接一冷凝管 ，以橡皮管與緩沖儲(chǔ)氣罐（緩沖儲(chǔ)氣罐與數(shù)字壓力計(jì)）相連。A內(nèi)裝待測(cè)液體，當(dāng)A球的液面上純粹是待測(cè)液體的蒸氣，而B(niǎo)管與C管的液面處于同一水平時(shí)，則表示B管液面上的蒸氣壓(即A球液面上的蒸氣壓)與加在C管液面上的外壓相等。此時(shí)，體系氣液兩相平衡的溫度稱(chēng)為液體在此外壓下的沸點(diǎn)。用當(dāng)時(shí)的大氣壓減去數(shù)字式氣壓計(jì)的氣壓值，即為該溫度下液體的飽和蒸氣壓。可見(jiàn)本實(shí)驗(yàn)測(cè)量沸點(diǎn)的依據(jù)是當(dāng)A球的液面上純粹是待測(cè)液體的蒸氣，而B(niǎo)管與C管的液面處于同一水平時(shí)，則表示B管液面上的蒸氣壓(即A球液面上的蒸氣壓)與加在C管液面上的外壓相等。此時(shí)，體系氣液兩相平衡的溫度稱(chēng)為液體在此外壓下的沸點(diǎn)。測(cè)定沸點(diǎn)的過(guò)程中，若ac彎管中的空氣沒(méi)有排除凈，當(dāng)B，C兩管液面