物理化學(xué)實驗報告

1、 物理化學(xué)實驗標(biāo) 準(zhǔn) 實 驗 報 告目 錄實驗一 粘度法測定高聚物的相對摩爾質(zhì)量2實驗二 凝固點下降法測定摩爾質(zhì)量6實驗三 燃燒焓的測定9實驗四 液體飽和蒸汽壓的測定14實驗五 碳酸鈣分解壓的測定17實驗六 分光光度法測定絡(luò)合物的穩(wěn)定常數(shù)22實驗七 雙液系氣液平衡相圖的繪制27實驗八 二組分合金相圖的繪制30實驗九 電池電動勢的測定及其應(yīng)用34實驗十 碳鋼在碳酸氫銨溶液中極化曲線的測定40實驗十一 蔗糖水解速率常數(shù)的測定45實驗十二 過氧化氫的催化分解49實驗十三 乙酸乙酯皂化反應(yīng)速率常數(shù)測定55實驗十四 膠體電泳速度的測定59實驗十五 溶液表面吸附作用和表面張力的測定63實驗十六 水熱法制備

2、納米SnO2微粉67實驗一 粘度法測定高聚物的相對摩爾質(zhì)量一、實驗?zāi)康模?、掌握烏氏粘度計測量粘度的原理和方法。2、掌握粘度法測定聚乙烯分子量的原理、過程和數(shù)據(jù)處理方法。二、實驗原理：由于高聚物的分子質(zhì)量大小不一、參差不齊，且沒有一個確定的值，故實驗測定某一高聚物的分子質(zhì)量實際為分子質(zhì)量的平均值，稱為平均分子質(zhì)量（即平均摩爾質(zhì)量）。根據(jù)測定原理和平均值計算方法上的不同，常分為數(shù)均分子質(zhì)量、質(zhì)均分子質(zhì)量、Z均分子質(zhì)量和粘均分子質(zhì)量。對于同一聚合物，其測得的數(shù)均、質(zhì)均、均或粘均分子質(zhì)量在數(shù)值上往往不同。人們常用滲透壓、光散射及超離心沉降平衡等法測得分子質(zhì)量的絕對值。粘度法能測出分子質(zhì)量的相對值，但

3、因其設(shè)備簡單，操作方便，并有很好的實驗精度，故是人們所常用的方法之一。粘度是液體流動時內(nèi)摩擦力大小的反映。純?nèi)軇┱扯确从沉巳軇┓肿娱g內(nèi)摩擦效應(yīng)之總和；而高聚物溶液粘度是高聚物分子之間的內(nèi)摩擦、高聚物分子與溶劑分子間內(nèi)摩擦以及溶劑分子間內(nèi)摩擦三者總和。因此，通常高聚物溶液的粘度大于純?nèi)軇┱扯?，?gt;。為了比較這兩種粘度，引入增比粘度的概念，以表示： = (3-1)式中為相對粘度，表示已扣除了溶劑分子間內(nèi)外摩擦效應(yīng)，只留下溶劑分子與高聚物分子之間、高聚物分子相互間的內(nèi)摩擦效應(yīng)，其值隨高聚物濃度而變。Huggins(1941年)和Kraemer（1983年）分別找出/C（稱為比濃粘度）以及l(fā)n/

4、C（稱為比濃對數(shù)粘度）與溶液濃度的關(guān)系： (3-2) (3-3)實驗發(fā)現(xiàn)：對同一高聚物，兩直線方程外推所得截距交于一點；常數(shù)為正值，一般為負(fù)值，且兩者之差約為0.5；值是與高聚物分子質(zhì)量有關(guān)的量，并稱之為特征粘度。 (3-4) (3-5)可見，反映了在無限稀溶液中溶劑分子與高聚物分子間的內(nèi)外摩擦效應(yīng)，它不僅與溶劑的性質(zhì)，而且與高聚物的形態(tài)和大小有關(guān)。的單位是濃度的倒數(shù)，它的數(shù)值隨溶液濃度的表示法不同而異。本實驗的濃度用100mL溶液中所含高聚物分子的克數(shù)作為濃度的單位。常用于描述高聚物分子質(zhì)量與特征粘度的關(guān)系式是Mark經(jīng)驗式： （3-6）式中：是粘均分子量；K和是與溫度、高聚物及溶劑性質(zhì)有關(guān)

5、的常數(shù)。K值對溫度較敏感，值主要取決于高聚物分子線團(tuán)在溶劑中的舒展程度。在良性溶劑中，高聚物分子呈線性伸展，與溶劑摩擦機會增加，值變大；反之，在不良溶劑中，值小。值一般在0.51之間，而K、的具體數(shù)值只能通過諸如滲透壓、光散射等的絕對方法確定，現(xiàn)將常用的幾種高聚物溶劑體系的數(shù)值列于下表。高聚物溶劑T/KK×104聚乙烯醇水水298.2303.22.06.660.760.64聚苯乙烯苯甲苯293.2298.21.233.700.720.62聚甲基丙烯酸甲酯苯298.20.380.79因在良性溶劑中，溫度對的影響不很顯著，因此，如果測定時的溫度與上表指定的溫度有所不同，K和值亦可近似適用

6、。至此可知：高聚物的相對摩爾質(zhì)量的測定最后歸結(jié)為溶液特征粘度的測定。液體粘度的測定方法有三類：落球法、轉(zhuǎn)筒法和毛細(xì)管法。前兩種適用于高中粘度的測定，毛細(xì)管法適用于較低粘度的測定。本實驗采用毛細(xì)管法。當(dāng)溶液在重力作用下流經(jīng)毛細(xì)管粘度計時，根據(jù)Poiseuille近似公式： (3-7)式中液體粘度，液體密度，l和r 毛細(xì)管長度和半徑，t體積為V的液體流經(jīng)毛細(xì)管的時間，h液體流經(jīng)毛細(xì)管液體的平均液柱高度，g重力加速度。對某一指定毛細(xì)管粘度計，其r 、h、l和V均為定值，則式（3-7）可改定寫為： (3-8)式中。通常是在稀溶液中測定高聚物的粘度，故溶液的密度與溶劑的密度近似相等，則溶液的相對粘度可表

7、示為： （3-9）式中t和分別為溶液和純?nèi)軇┑牧鞒鰰r間。實驗中，只要測出不同濃度下高聚物的相對粘度，即可求得、/C和ln/C。作/C對C和ln/C對C圖，外推至C=0時可得（如圖3-1所示）。在已知K、值條件下，可由式（3-6）計算出高聚物的相對摩爾質(zhì)量。三、儀器和藥品：儀器和材料：恒溫裝置一套，烏氏粘度計，5mL、10mL移液管 各2支；洗耳球；秒表；100mL容量瓶1只；100mL燒杯1只；3號砂芯漏斗1只；100mL有塞錐形瓶11只；藥品：聚乙烯醇（A.R.）；正丁醇（A.R.）；無水乙醇（A.R.）。四、實驗步驟：1.聚乙烯醇溶液的配制準(zhǔn)確稱取聚乙烯醇0.500g于燒杯中，加60mL蒸

8、餾水，稍加熱使之溶解。待冷卻至室溫后，轉(zhuǎn)移至100mL容量瓶中，加入0.250.3mL 正丁醇（消泡劑）。在298.2K 恒溫約10min，加水稀釋至100mL，如溶液渾濁則用3號砂芯漏斗過濾后待用。 2安裝粘度計圖3-1 烏氏粘度計所用粘度計必須潔凈，有時微量的灰塵、油污等會產(chǎn)生局部的堵塞現(xiàn)象，影響溶液在毛細(xì)管中的流速，而導(dǎo)致較大的誤差。所以在做實驗前，應(yīng)徹底洗凈，并放在烘箱中干燥。本實驗采取烏氏粘度計， 它的最大優(yōu)點是溶液的體積對測定沒有影響，所以可以在粘度計內(nèi)采取逐漸稀釋的方法，得到的不同濃度的溶液。 在側(cè)管C上端套一軟膠管，并用夾子夾緊使之不漏氣。調(diào)節(jié)恒溫槽至25.00±0.

9、05。把粘度計垂直放入恒溫槽中，使G球完全浸沒在水中，放置位置要合適，以便于觀察液體的流動情況。恒溫槽的攪拌馬達(dá)的攪拌速度應(yīng)調(diào)節(jié)合適，不致產(chǎn)生劇烈震動，影響測定的結(jié)果。3.溶劑流出時間t0的測定用移液管取10mL已恒溫的蒸餾水，由A注入粘度計中。待恒溫5分鐘后，利用吸球由B處將溶劑經(jīng)毛細(xì)管吸入球E和球G中（注意：不要過快，以免溶劑吸入吸球！），然后除去吸球使管B與大氣相通并打開側(cè)管C之夾子，讓溶劑依靠重力自由流下。記錄液面從a到b標(biāo)線所用的時間，重復(fù)三次（任意兩次時間差不得超過0.2s），取其平均值。4.溶液流出時間t的測定在原10mL蒸餾水中加入已知濃度的高聚物溶液10mL，加入后封閉B管，

10、用洗耳球通過A管多次唾棄液至G球，以洗滌A管，并使溶液混合均勻。然后如步驟3，測定該溶液的流出時間。同法測定加入5，5，10和10mL蒸餾水后各濃度下溶液的流出時間、和。五、數(shù)據(jù)處理：1、 數(shù)據(jù)記錄 流出時間t/s測量值平均值123純?nèi)軇?62.99163.20162.96163.05211.99212.06212.05211.991.30020.30011.20040.26341.0096201.21201.46201.32301.331.23480.23481.17400.21091.0545194.70194.87194.58194.721.19420.19421.16510.17751

11、.0640186.84186.59186.68186.701.14500.14501.16000.13541.0830181.77181.89181.92181.861.11540.11541.15360.10921.0918實驗二 凝固點下降法測定摩爾質(zhì)量一、 實驗?zāi)康模?.通過實驗，熟悉用凝固點下降法測定溶質(zhì)的摩爾質(zhì)量的方法，加深對稀溶液依數(shù)性的理解；2.掌握溶液凝固點的測量技術(shù)。二、 實驗原理：溶液的液相與溶劑的固體成平衡時的溫度稱為溶液的凝固點。在溶液濃度很稀時，溶液凝固點降低值僅取決于所含溶質(zhì)分子的數(shù)目，凝固點下降是稀溶液依數(shù)性的一種表現(xiàn)。凝固點下降法測定化合物的摩爾質(zhì)量是一個簡單而

12、又較為準(zhǔn)確的方法。若一難揮發(fā)的非電解質(zhì)物質(zhì)溶于純液體中形成一種稀溶液，則此液的凝固點降低值與溶質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度成正比，即： (5-1)式中：T0、T分別為純?nèi)軇┖腿芤旱哪厅c；mB、mA分別為溶質(zhì)、溶劑質(zhì)量，M為溶質(zhì)的摩爾質(zhì)量；Kf為溶劑的凝固點降低常數(shù)，其值與溶劑的性質(zhì)有關(guān)，以水作溶劑，則為1.86。由于過冷現(xiàn)象的存在，純?nèi)軇┑臏囟纫档侥厅c以下才析出固體，然后溫度再回升到凝固點。溶液冷卻時，由于隨著溶劑的析出，溶液濃度相應(yīng)增大，故凝固點隨溶劑的析出而不斷下降，在冷卻曲線上得不到溫度不變的水平線段，一般地，溶液的凝固點應(yīng)從冷卻曲線上待溫度回升后外推而得。因此，測定過程中應(yīng)設(shè)法控制適當(dāng)?shù)倪^冷

13、程度。二、 儀器和試劑：儀器和材料：數(shù)字式精密溫差測定儀；凝固點測定管；800mL、250mL燒杯各一只，移液管50mL、10mL各一支；保溫瓶（內(nèi)有棉絮適量）一只；干燥器，放大鏡一只，溫度計（±20）一支。藥品：尿素（A.R.）；NaCl。四、實驗步驟：1用分析天平稱取0.2500.300g的尿素二份，置于干燥器內(nèi)。2將適量食鹽，碎冰及水放入大燒杯中混合為冷浴，準(zhǔn)確汲取60mL蒸餾水注入清潔干燥的凝固點管，并將其置于冷浴內(nèi)。3按圖裝好攪拌器，數(shù)字式精密溫差測定儀的探頭應(yīng)位于管中心，并保持冷浴溫度在-2-3左右。4調(diào)節(jié)溫差測定儀，數(shù)字顯示為“0”左右。5. 用攪拌器不斷攪拌液體，注意

14、切勿使攪拌器與探頭相摩擦，仔細(xì)觀察溫度變化情況，溫度降低一定值，有冰析出，從冰浴中取出凝固點管，迅速擦干管外部，將其放入存有棉花的保溫瓶內(nèi)，四周用棉花裹住，緩慢均勻攪拌液體。溫度在一定時間內(nèi)保持不變時，即已達(dá)水的凝固點，記下此溫度，作為水的近似凝固點。取出測定管以手溫之，管中冰融化，重置冷浴中測定，當(dāng)溫度降至高于近似凝固點0.5時迅速取出凝固點管，擦干，將其放入存有棉花的保溫瓶內(nèi)，四周用棉花裹住，緩慢均勻攪拌液體。當(dāng)溫度降至接近凝固點時，迅速攪拌，以防過冷超過0.5。冰析出后，溫度回升時改為緩慢攪拌，直至穩(wěn)定，此溫度為水的凝固點。重復(fù)三次，三次測定結(jié)果偏差不超過0.004。6取出測定管，使管中

15、冰融化，加入第一份試樣，使之全部溶解。測定溶液的凝固點的方法與測純?nèi)軇┫嗤?。不同的是，溫度回升至最高溫度后又下降，溶液凝固點是取過冷后回升所達(dá)到的最高溫度（最好將冷卻曲線外推）。如此重復(fù)三次后，再加入第二份試樣，同樣進(jìn)行測定。 五、數(shù)據(jù)處理：室溫 25 ；大氣壓 101.15 kPa純水體積60mL純水溫度25純水密度0.9970g/cm3純 水 量59.82g樣品“1”重0.2869g樣品“2”重0.2618g編 號凝 固 點 ()123平 均溶 劑0.0230.0220.0220.022溶液“1”-0.128-0.128-0.127-0.128溶液“2”-0.263-0.266-0.265

16、-0.265根據(jù)公式1. 溶液“1”：T0=0.022，T= -0.128，T= 0.150又w1=0.2869g則M1=1.86×(1000×0.2869)/（60×0.150）= 59.29 （g/mol）百分誤差：（60-59.29）/60 ×100= 1.18（尿素分子量 ：60）2. 溶液“2”：T0=0.022，T= -0.109，T= 0.131 又w2= 0.2618g則M2= 1.86× (1000×0.2618)/（60×0.131）= 61.95百分誤差 (61.95- 60)/60 ×100

17、= 3.25六、注意事項：1. 鹽水冰浴的溫度應(yīng)不低于待測溶液凝固點3。2. 測定溶液凝固點過程中，要注意防止過冷溫度超過0.5，否則所得凝固點將偏低，影響分子量測定的結(jié)果。3. 如用貝克曼溫度計測定溫差，則要注意水銀球，防止攪拌不慎而打破。七、思考題：為何產(chǎn)生過冷現(xiàn)象？答：開始結(jié)冰時，晶體相對微小，微小晶體的飽和蒸汽壓大，溫度要降得更低，才能使水結(jié)冰，因此會產(chǎn)生過冷現(xiàn)象。實驗三 燃燒焓的測定一實驗?zāi)康模?. 使用彈式量熱計測定萘的燃燒焓。2. 了解量熱計的原理和構(gòu)造，掌握其使用方法。3. 掌握貝克曼溫度計的操作規(guī)則和高壓鋼瓶安全使用常識。    

18、60; 二實驗原理：在適當(dāng)?shù)臈l件下，許多有機物都能迅速而完全地進(jìn)行氧化反應(yīng)，這就為準(zhǔn)確測定他們的燃燒熱創(chuàng)造了有利條件。在實驗中用壓力為2.53MPa的氧氣作為氧化劑。用氧彈量熱計進(jìn)行實驗時，在量熱計與環(huán)境沒有熱交換的情況下，實驗時保持水桶中水量一定，可寫出如下的熱量平衡式： Qv · W + Qv · W + Cv T  = 0   （1）  式中：Qv每克試樣的恒容燃燒熱，J/g；W試樣的質(zhì)量g；Qv 每克點火絲的恒容燃燒熱，J/g；W 點火絲實際燃燒的質(zhì)量，g； Cv儀器的恒容熱容，J/K，T 體系的溫升，K。

19、 注：T 通過雷諾校正求出。標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱是指在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，1mol物質(zhì)完全燃燒成同一溫度的指定產(chǎn)物的焓變化，以cHm表示。在氧彈量熱計中可得物質(zhì)得定容摩爾燃燒熱cUm。如果將氣體看成是理想的，且忽略壓力對燃燒熱的影響，則可由下式將定容燃燒熱換算為標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒熱：Qp,m = cHm = cUm + PV = cUm + nRT = Qv,m+nRT      （2）式中，n燃燒前后氣體的物質(zhì)的量的變化。三、儀器和藥品：1. 儀器：氧彈量熱計；貝克曼溫度計；壓片機；電子天平；1000mL容量瓶，氧氣鋼瓶。 2. 藥品：苯甲酸；萘。四實驗步

20、驟：1 在臺稱上稱約0.8 g苯甲酸，在壓片機上壓片，除去片上粘附的粉末，在分析天平上準(zhǔn)確稱量。2 用手?jǐn)Q開氧彈蓋，將蓋放在專用架上。3 剪取10cm左右的點火絲，放在天平上稱量后，將點火絲的兩端在電極上纏緊，后將點火絲繞成螺旋形，并使之與懸在坩堝上方的藥片緊密接觸。4 用萬用表檢查二電極是否通路，擰緊氧彈。5 關(guān)好出口，擰下進(jìn)氣管上的螺釘，導(dǎo)氣管的另一端與氧氣鋼瓶上的氧氣減壓閥連接，打開鋼瓶閥門及減壓閥緩緩進(jìn)氣，達(dá)1.1Mpa，穩(wěn)定12分鐘后，關(guān)上閥門及減壓閥，擰下氧彈上的導(dǎo)氣管螺釘，再次檢查電極是否通路。6 量熱計水夾中裝入自來水，用量筒量取3升自來水裝入干凈的銅水桶中，水溫較夾套水溫低0

21、.5左右。確定點火按鈕的位置。在兩極上接上點火線，裝上已調(diào)好的貝克曼溫度計，蓋好蓋子，開動攪拌器。7 待溫度變化基本穩(wěn)定后，開始讀點火前最初階段的溫度，每隔一分鐘讀一次，可根據(jù)情況讀410次，讀數(shù)完畢，立即按電鈕點火。8 點火后每半分鐘讀一次數(shù)，直至讀數(shù)穩(wěn)定，穩(wěn)定后每分鐘讀一次數(shù)，可視情況讀410次后停止實驗。9 用同樣方法在臺秤上稱取約0.6g萘進(jìn)行壓片，其余操作與前相同。10實驗完畢，清洗儀器，關(guān)閉電源，整理實驗臺。燃燒焓測定的實驗裝置氧彈量熱計五數(shù)據(jù)記錄和處理：1. 苯甲酸燃燒后系統(tǒng)的溫升T = 1.722, W = 0.9278g，W = 0.0120g。時間/min溫度/時間/min

22、溫度/時間/min溫度/01.8191.84153.5311.81101.84163.5421.81410.51.95173.55831.816112.67183.56241.8211.53.07193.56851.822123.27203.5761.82612.53.38213.57471.83133.44223.57681.835143.51233.578 2. 萘燃燒后系統(tǒng)的溫升T = 1.878, W = 0.6725g，W = 0.0084g。時間/min溫度/時間/min溫度/01.306112.7211.3111.52.9321.314123.0431.318133.1241.3

23、22143.16251.326153.261.33163.21871.334173.2381.338183.23891.342193.242101.43203.246 10.52.263. 通過苯甲酸燃燒求Cv -26455.2×0.9278+ (-3242.6)×0.0120 +1.722×Cv =0Cv = 14276.46 J/K4. 萘的恒壓燃燒熱 0.6725×Qv + (-3242.6)×0.0084 + 14276.46×1.878 = 0 Qv = -398274.58 J/gQv,m = -5104.84 KJ/mo

24、lQp,m = Qv,m + nRT =-5104.84 + (-2)  ×8.314×(273+15+1.878) ×10-3Qp,m = -5109.66 KJ/mol六、結(jié)果討論與誤差分析 查文獻(xiàn)萘的cHm=-5153.85KJ/mol (25)絕對誤差：-5153.85-（-5109.66）= -44.19 KJ/mol相對誤差：-44.19/5153.85×100% = -0.86%實驗四 液體飽和蒸汽壓的測定一、 實驗?zāi)康模?通過實驗，了解用動態(tài)法測定液體飽和蒸氣壓的方法和原理；2掌握飽和蒸氣壓法測定液體氣化熱的

25、基本原理；3了解真空裝置的構(gòu)造及其操作注意事項；4了解壓力、真空度的測量及其校正方法。二、 實驗原理：液體的飽和蒸氣壓p與溫度T有關(guān)，通常T越高，p越大。其定量關(guān)系可用克勞修斯一克拉貝龍方程式表示: （9-1）式中R為氣體摩爾常數(shù)，為液體摩爾氣化熱，通常隨溫度變化而變化。但若溫度變化的范圍不大，則可視為與溫度無關(guān)的常數(shù)，則式（9-1）可寫成積分形式： （9-2）式中C為積分常數(shù)。以logp對1/T作圖得一直線,從直線的斜率可求得。本實驗利用動態(tài)法求水的飽和蒸氣壓，即利用改變外壓測定不同的沸騰溫度，求出蒸氣壓與溫度的關(guān)系，從而得到不同溫度下的蒸氣壓。由于沸騰溫度T是液體飽和蒸氣壓與其受到的外壓相

26、等時的溫度值,若作p-T曲線,由p-T曲線可求得壓力為1.01325×105Pa時對應(yīng)的沸騰溫度值Tb ，Tb即為該液體的正常沸點。二、 實驗儀器和藥品：儀器和材料：真空系統(tǒng)，500W 電熱套,1KW調(diào)壓器,500mL三口燒瓶,帶旋塞的尖嘴毛細(xì)管,精密溫度計(50-100,1/10)。四、實驗步驟：1讀取壓力初讀數(shù)：準(zhǔn)確讀取實驗時的大氣壓值。2連接儀器，檢查氣密性按圖3-20（見實驗指導(dǎo)書）連接好儀器。將潔凈干燥的三口燒瓶2與冷凝管7相連,打開二通旋塞8、11，關(guān)閉進(jìn)氣毛細(xì)管旋塞6，9以及抽氣旋塞10。使真空泵與大氣相通，開啟真空泵電源，待其運轉(zhuǎn)正常后，使真空泵與真空系統(tǒng)相接，并打開

27、抽氣旋塞10給測量系統(tǒng)減壓，直至真空表讀數(shù)為-80.0Kpa。關(guān)閉抽氣旋塞10，5min內(nèi)壓力讀數(shù)無變化，說明系統(tǒng)不漏氣。若壓力讀數(shù)不斷上升,說明系統(tǒng)漏氣,必須設(shè)法排除之。檢查完畢后,關(guān)閉旋塞10，開放旋塞9，使測量系統(tǒng)恢復(fù)常壓。3不同外壓下水沸騰溫度的測定向三口燒瓶中注入約占其體積1/2的蒸餾水，使水面距測量溫度計水銀球約12cm，插入帶旋塞的毛細(xì)管，打開冷卻水。將測量系統(tǒng)減壓至表壓為-80.0k Pa左右，關(guān)閉抽氣旋塞10，將調(diào)壓器調(diào)至150180V左右，加熱升高水溫直至沸騰，適當(dāng)改變調(diào)壓器輸出電壓使水保持微沸。待壓力表讀數(shù)穩(wěn)定后。記下標(biāo)準(zhǔn)溫度計3的讀數(shù)t觀和壓力值p。打開旋塞6，使系統(tǒng)緩

28、慢增壓直至表壓為-70.0kPa，關(guān)閉旋塞6，依照上述步驟，測定該壓力下的沸騰溫度及壓力值。同理依次分別測定表壓在-60.0、-50.0、-40.0、-30.0、-20.0、-10.0、 0k Pa時的沸騰溫度值。但在測量表壓為0KPa時的沸騰溫度時,必須打開旋塞9。4儀器整理實驗結(jié)束后，關(guān)閉冷卻水，取下三口燒瓶,洗凈、烘干、備用。關(guān)閉旋塞11，以免干燥管中的干燥劑受潮。五、數(shù)據(jù)處理：1將所測得的實驗數(shù)據(jù)列表表示。p始/kPa-80.0 -70.0 -60.0 -40.0 -30.0 -20.0 -10.0 0p穩(wěn)/kPa-71.8 -69.3 -58.0 -32.3 -29.2 -15.9

29、-7.6 0t/68.6 70.5 77.5 89.2 90.3 94.8 97.3 99.4p真實值= p大氣壓+p穩(wěn)定值 T真= t+ 273.2P真29.5 32.0 43.3 69.0 72.1 85.4 93.7 101.3logp4.47 4.51 4.64 4.84 4.86 4.93 4.97 5.01T真/K341.7 343.6 350.6 362.6 363.4 367.9 370.4 372.51/T /10-32.93 2.91 2.85 2.76 2.75 2.72 2.70 2.682分別作p-T曲線以及l(fā)ogp對1/T作圖，再從1/T直線的斜率求算水的平均摩爾氣

30、化熱vapH并與文獻(xiàn)值比較，計算測量相對誤差。由曲線可求得vapH 42.55kJ，查文獻(xiàn)可知水在65-100之間的平均汽化熱為41.43 kJ，相對誤差/41.43 ×100 2.7六、注意事項1.實驗過程中，應(yīng)將等位儀A球液面上方的空氣抽盡。2.抽氣速度要適宜，防止將BC管內(nèi)液體抽盡。3.開、關(guān)真空泵時，注意先通大氣。實驗五 碳酸鈣分解壓的測定一、實驗?zāi)康模?、學(xué)習(xí)并了解一種測定平衡壓力的方法。2、學(xué)習(xí)高溫控制、恒溫操作和高溫測量的方法。3、了解低真空系統(tǒng)的操作方法及真空度的測量。4、掌握碳酸鈣的分解壓力的測定，并由分解壓與溫度的關(guān)系圖（lgp-1/T圖），求出該反應(yīng)平均熱效應(yīng)、

31、等溫反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)吉布斯函數(shù)變及標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵變。二、實驗原理：1、碳酸鈣（CaCO3）在焊藥中是造渣的主要成分，純的碳酸鈣為白色固體，常溫下不易分解，高溫下按下式分解并產(chǎn)生一定的熱量：CaCO3(固)CaO(固)+CO2(氣)該反應(yīng)為多相反應(yīng)，并且是可逆的，若不移走反應(yīng)產(chǎn)物，在恒溫條件下很容易達(dá)到平衡，標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)為： (1)式中為該反應(yīng)溫度下CO2的平衡分壓，當(dāng)無其他氣體（局外氣體）存在時，也說是平衡系統(tǒng)的總壓力稱為分解壓。因此系統(tǒng)達(dá)到平衡后測量其總壓P即可求出該溫度下碳酸鈣的分解反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)。2、已知溫度對平衡常數(shù)的影響為：為等壓反應(yīng)熱效應(yīng)，由式（2）知：對吸熱反應(yīng)>0，故kln/d

32、T (2)>0亦即K0隨溫度之升高面增大。當(dāng)溫度變化范圍不大時，視為常數(shù)，積分式（2）得： (3)通過實驗測得一系列溫度時的K0數(shù)據(jù)，以它們作lgK0-1/T圖，應(yīng)是一條直線。直線之斜率，由此可求出該溫度范圍內(nèi)的平均等壓反應(yīng)熱。碳酸鈣的分解是吸熱反應(yīng)，反應(yīng)的熱效相當(dāng)大，所以溫度對平衡常數(shù)的影響也相當(dāng)大，實驗測定時應(yīng)嚴(yán)格調(diào)節(jié)反應(yīng)器的溫度并控制較好的恒溫條件。3、實驗求得某些溫度下的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)后，可按計算該溫度下反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)自由變化，并因： (4)求出該溫度下的標(biāo)準(zhǔn)熵變(T)三、實驗裝置：儀器和材料：儀器裝置如圖3-1.藥品：粉狀碳酸鈣圖3-1 CaCO3分解壓測定裝置1-機械真空泵；2-緩

33、沖用抽濾瓶；3-干燥塔（內(nèi)裝無水氯化鈣為干燥劑）；4-真空三通活塞；5-兩通旋塞；6-石英反應(yīng)管；7-瓷管（內(nèi)裝碳酸鈣）；8-數(shù)字式低真空測壓儀；9-管式電爐；10-熱電偶測溫計；11-智能溫度控制儀；12-干燥管（內(nèi)裝石灰）四、實驗步驟：首先熟悉實驗所用整套儀器裝置，了解安裝原則、各部分的作用和操作方法及電路線路的聯(lián)接。經(jīng)指導(dǎo)教師認(rèn)可后，按下述步驟進(jìn)行實驗：1樣品的安放：稱取5克碳酸鈣試樣，裝入瓷管中部使其輕松地鋪開，然后小心地送入石管中段（必須注意勿使碳酸鈣灑落在石英管壁上），封好石英管套蓋最后用橡膠管將其余系統(tǒng)接通。2檢查漏氣：檢查并旋轉(zhuǎn)真空旋塞通路方向使旋塞（4）既與大氣又與系統(tǒng)相通，

34、旋塞（5）成通路。按真空泵箭頭所指方向盤動皮帶輪，然后接通電源使真空泵啟動。緩緩旋動旋塞（4），逐漸關(guān)閉與大氣的通路，然后機械真空泵抽氣，使系統(tǒng)最大限度的接近真空。然后依次關(guān)閉活塞（5），并旋轉(zhuǎn)活塞（4），使真空泵與大氣相通，再切斷真空泵電源。（注意：真空泵在停止工作前必須使泵的抽氣口與大氣連通，否則由于壓力差會使泵中真空油被大氣驅(qū)入系統(tǒng)造成事故。）記下數(shù)字式低真空測壓儀上的讀數(shù)，在2分鐘后檢查表頭壓力有無變化，若壓力不斷增加則表明系統(tǒng)漏氣，應(yīng)找出原因，消除后再檢查至不漏為止按停泵要求停下真空泵。3按所附線路圖，檢查管式電爐智能溫度控制儀、熱電偶的連接線路，打開電源，設(shè)定智能溫度控制儀的加熱和

35、穩(wěn)定程序。4啟動程序，當(dāng)溫度將達(dá)到200時，按真空泵啟動規(guī)定接通真空泵電源，抽去系統(tǒng)余氣（在開泵后旋塞（4）再旋至，然后連通塞（5），調(diào)節(jié)自藕變壓器電壓一降壓一使溫升速度控制在5/分鐘左右，此時利用碳酸鈣少量分解以排除系統(tǒng)中仍存在的局外氣體。在爐溫到達(dá)500以前，記錄壓力計讀數(shù)，并同時旋轉(zhuǎn)兩通旋塞（5）以切斷反應(yīng)管、壓力計至真空泵的通路。最后按停泵要求停止真空泵的轉(zhuǎn)動。5測定各個穩(wěn)定溫度狀態(tài)下反應(yīng)管壓力，即碳酸鈣分解壓Pco2，記下壓力計讀數(shù)和準(zhǔn)確溫度。測定完畢，當(dāng)爐溫降至400以下后，緩緩轉(zhuǎn)動活塞（5），使空氣進(jìn)入系統(tǒng)消除真空，然后取出試樣瓷管，整理好全部實驗裝置，做好清潔工作，結(jié)束實驗。五

36、數(shù)據(jù)處理及結(jié)果室溫 25 大氣壓力 101，3Kpa 真空泵抽取的最大真空度為-100.6kpa序號爐溫讀數(shù)1/T10-3K-1壓力計讀數(shù)分解壓1gP/R0mvt(KPa)(KPa)NO.15.786551.081.9-1.72NO.26.387121.025.3-1.28NO.36.917620.9712.4-0.91NO.47.408070.9326.4-0.58NO.58.008630.8855.9-0.25NO.68.388950.8685.4-0.072根據(jù)圖求得此直線的斜率A=-7.36Hm=2.303RA=2.3038.314(-7.36) 103=141KJ.mol-1直線的截

37、距B=6.22Sm=2.303RB=2.3038.3146.22=119J.mol-1.K-12.不同溫度下的rGm0rGm(928K)=-2.303RTlg(p/p0)=-2.3038.314928(-1.72)=30.56KJ/molrGm(983K)=-2.303RTlg(p/p0)=-2.3038.314983(-1.28)=24.09KJ/molrGm(1035K)=-2.303RTlg(p/p0)=-2.3038.3141035(-0.91)=18.03KJ/molrGm(1080K)=-2.303RTlg(p/p0)=-2.3038.3141080(-0.58)=11.99KJ/

38、molrGm(1136K)=-2.303RTlg(p/p0)=-2.3038.3141136(-0.25)=5.43KJ/molrGm(1168K)=-2.303RTlg(p/p0)=-2.3038.3141168(-0.07)=1.57KJ/mol不同溫度下的rSm(T)由公式rGm=H-TS求得不同溫度下的熵變分別為:rSm-1. k-1rSm-1. k-1rSm-1. k-1rSm-1. k-1rSm-1. k-1rSm-1. k-13.當(dāng)?shù)扔趌atm時,1/T0.84810-3 T=1179K t=906 即碳酸鈣的分解溫度為t=906，查文獻(xiàn)碳酸鈣的分解溫度為897相對誤差:906-

39、897 100% = 1.0%897實驗六 分光光度法測定絡(luò)合物的穩(wěn)定常數(shù)一、實驗?zāi)康模?、掌握用分光光度法測定絡(luò)合物組成及穩(wěn)定常數(shù)的基本原理和方法；2、學(xué)會使用721（722）型分光光度計。二、實驗原理溶液中金屬離子M和配位體L形成絡(luò)合物MLn，其反應(yīng)式為：M + nL = MLn當(dāng)達(dá)到絡(luò)合平衡時，其絡(luò)合穩(wěn)定常數(shù)為： （4-1）式中：K為穩(wěn)定常數(shù)；CM為絡(luò)合平衡時金屬離子的濃度； CL為絡(luò)合平衡時配位體濃度； CMLn為絡(luò)合平衡時絡(luò)合物的濃度；n為絡(luò)合物的配位數(shù)。在維持金屬離子及配位體總摩爾數(shù)不變的條件下，改變金屬離子和配位體摩爾分?jǐn)?shù)的比值，并測定不同摩爾分?jǐn)?shù)比值時的某一物理化學(xué)參量，在本實

40、驗中測定吸光度A，作摩爾分?jǐn)?shù)吸光度曲線，如圖4-1所示。 圖4-1 摩爾分?jǐn)?shù)與吸光度圖 圖4-2 吸光度與溶液組成圖從曲線上吸光度的最大值所對應(yīng)的摩爾分?jǐn)?shù)值可求出n值。為了配制溶液的方便，通常取相同摩爾濃度的金屬離子M溶液和配位體L溶液，維持總體積不變，按不同體積比配制一系列混合溶液，則它們的體積比亦為摩爾比，若XV為A max時所取L溶液的體積分?jǐn)?shù)，即： （4-2） （4-3） 絡(luò)合物在可見光某個波長區(qū)域有強烈吸收，而金屬離子和配位體幾乎不被吸收，那么就可以用分光光度法測定其組成和穩(wěn)定常數(shù)，本實驗就是用的這種方法。根據(jù)比耳定律，入射光I0和透射光強I之間有下列關(guān)系： （4-4）即 令 式中：

41、A為吸光度；k為吸收系數(shù)，對于一定溶劑、溶質(zhì)及一定波長的入射光k為常數(shù)；d為溶液層厚度；c為樣品濃度；I0/I為透射比。在維持總體積不變的條件下，配制一系列體積比不同的溶液，用VL/VM為7/3的溶液測其最大吸收峰，找出絡(luò)合物MLn有最大吸收，而M和L幾乎不吸收的波長數(shù)值。固定該波長，測定一系列溶液的A，作Ax曲線，求出n。絡(luò)合物組成確定后，可根據(jù)下述方法確定絡(luò)合物的穩(wěn)定常數(shù)K：設(shè)開始時金屬離子M和配位體L的體積摩爾濃度分別為a和b，而達(dá)到平衡時絡(luò)合物的濃度為x，則： （4-5）溶液的吸光度正比于絡(luò)合物濃度，若在金屬離子和配位體總濃度不相同的條件下，在同一坐標(biāo)上分別作吸光度對兩個不同總摩爾數(shù)的

42、溶液組成曲線，在這兩條線上找出光密度相同的點（見圖12-2），則此二點上對應(yīng)的溶液的絡(luò)合物濃度應(yīng)相同。設(shè)對應(yīng)于二條曲線的起始金屬離子M、配位體L的濃度分別為a1、b1與a2、b2。則解上述方程可得x，然后即可計算K。三、儀器和藥品：儀器和材料：721（722）型分光光度計一臺；50mL容瓶11只；10mL移液管一支；5mL吸管2支；洗耳球一只。藥品：0.005M硫酸高鐵銨溶液及鐵鈦試劑（1,2二羥基苯3,5二磺酸鈉）溶液；0.0025M硫酸高鐵銨溶液及鐵鈦試劑溶液；pH=4.6的醋酸醋酸銨緩沖溶液。四、實驗內(nèi)容：1將0.005moL/L的硫酸高鐵銨和0.005moL/L的鐵鈦試劑溶液按下表配制

43、待測試液樣品，依次將各樣品稀釋至50mL。2將0.0025moL/L的硫酸高鐵銨及0.0025moL/L的鐵鈦試劑溶液依下表配制第二組待測樣品。3max的選擇用4號溶液，不斷改變，測A，Amax所對應(yīng)的為max，再測1號和11號溶液在該波長下的A，若幾乎為零，則該波長即為所要選擇的max4測定第一組和第二組樣品在波長max下的吸光度值，每次測量前都要用空白溶液進(jìn)行調(diào)整。溶液編號1234567891011Fe3+溶液的mL數(shù)00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.0鐵鈦試劑溶液的mL數(shù)5.04.54.03.53.02.52.01.51.00.50緩沖溶液的mL數(shù)1010101

44、010101010101010五、數(shù)據(jù)記錄與處理： 1、最大波長的選擇550560570580590600610620A0.1590.1660.1720.1760.1780.1800.1790.178可知：=600nm，吸光度A值最大，故本實驗選取=600nm2、第一組11種溶液在=600nm的吸光度如下：編號1234567891011A0.0050.1050.1750.1800.2420.2140.1690.1340.0890.0500.008由上圖可知，5號溶液對應(yīng)的吸光度最大，由公式4-1，4-2，可得：XV=0.6 n22、第一組11種溶液在=600nm的吸光度如下：編號1234567

45、891011A0.0020.0500.0850.900.1250.1100.0820.0680.0490.0250.003由上圖，可求得：a=4×0.005=0.02，b=1×0.005=0.005 a/=3×0.0025=0.0075, b/=2×0.0025=0.0050將a、a/、b、b/、n代入公式并解方程求得x：解方程求得x：x=0.0020從而求得K=1.3×105實驗七 雙液系氣液平衡相圖的繪制一、 實驗?zāi)康模?通過實驗，測定定壓下乙醇一環(huán)已烷二組分互溶系統(tǒng)的沸點及氣、液相組成；2繪制該系統(tǒng)的tx（溫度-組成）圖，并確定其恒沸點和

46、恒沸組成；3了解阿貝(Abbe)折射儀的工作原理，掌握阿貝(Abbe)折射儀的使用。二、 實驗原理：在一定外壓下，純液體的沸點有確定值。但對于二組分互溶系統(tǒng)，沸點不僅與外壓有關(guān)，而且還與組成有關(guān)。用圖形表示多相平衡系統(tǒng)的組成、溫度和壓力之間的關(guān)系，這種圖稱為相圖。二組分互溶系統(tǒng)的tx（溫度-組成）圖可分為三類（見圖1）：系統(tǒng)與拉烏爾定律偏 (1) (2) (3) 圖1 沸點-組成圖差不大、液體混合物的沸點介于兩純組分物質(zhì)沸點之間，如（）所示，此類體系如苯-甲苯等系統(tǒng)；系統(tǒng)與拉烏爾定律有較大的負(fù)偏差、在tx圖上出現(xiàn)最高點，如（）所示，此類系統(tǒng)如氯仿-丙酮、鹽酸-水等系統(tǒng)；系統(tǒng)與拉烏爾定律有較大的

47、正偏差、在tx圖上出現(xiàn)最低點，如（）所示，此類體系如氯仿-甲醇、乙醇-水等系統(tǒng)。出現(xiàn)最高點或最低點時的氣液兩相組成相同，對應(yīng)的稱為恒沸點，其相應(yīng)的混合物稱為恒沸混合物，簡單蒸餾無法改變恒沸混合物組成。為了確定tx圖，需分別對不同組成的溶液在氣-液平衡時測定其沸點及氣、液相組成。 本實驗采用蒸餾儀（如圖2），用電熱絲加熱，沸騰后記下溫度，然后分別吸取少量氣體相冷凝液和液相樣品，用阿貝折射儀測定折射率，并由該二組分系統(tǒng)的折射率-組成標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得相應(yīng)的組成，從而繪制tx圖。三、 儀器和藥品：儀器和材料： 蒸餾儀一套（如圖14-2）；調(diào)壓變壓器；阿貝折射儀及超級恒溫槽（兩組合用）；電吹風(fēng)（公用）；滴

48、管二支；光嘴鉗1把，30cm尺子2把；200W電爐絲若干；剪刀，6*9乳膠管1卷；滴管2支；玻璃滴管架；鐵架臺，鐵夾一個。藥品：一系列配制好的乙醇環(huán)已烷混合物。四、 實驗步驟：1檢查蒸餾儀是否清潔，從磨塞小口處加入待測混合物（約30mL），使液面在溫度計水銀球的中間，塞好磨口塞，開啟冷凝水，接通電源，調(diào)節(jié)調(diào)壓變壓器，使液面緩緩加熱至沸騰，而蒸氣在冷凝管中回流高度為2cm左右（此時調(diào)壓變壓器大約在1015V），待溫度計讀數(shù)恒定，記錄溫度計B及輔助溫度計G的讀數(shù)。2切斷電源，用內(nèi)盛冷水的400mL的燒杯冷卻容器A內(nèi)的液體，冷卻后用二支細(xì)長的干燥滴管分別取C、A處的 圖2 沸點儀氣、液相平衡液，在阿

49、貝折射儀上測定35時的折射率。 1-測量溫度計；3將蒸餾儀中的液體倒回原儲液瓶后，按上述步驟分別 2-輔助溫度計；測定各液體混合物的沸點和對應(yīng)的氣液相組成。 3-接加熱絲銅 4干燥蒸餾儀，測純組分乙醇、環(huán)已烷的沸點。 線；4-冷凝管五、數(shù)據(jù)處理：1將已進(jìn)行了露莖校正的樣品之沸點及根據(jù)測定的折射率在標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得的各氣相、液相的組成，分別填入下表。室溫 18 ；大氣壓 101.12 kPa編號溫度讀數(shù)（）液 相氣 相溫度計輔助溫度計露莖實際折射率組成(x環(huán))折射率組成(y環(huán))173.119.00.1473.241.35980.0281.38050.280269.317.80.1069.401.36500.0881.38720.396366.818.00.0966.891.37520.2081.39310.470465.318.10.0665.361.38270.3101.39480.500564.