《物理化学实验》讲义 - 图文

备课教案撰写要求

一、认真钻研本学科的教学大纲和教材，了解本学科的教学任务、教材体系结构和国际国内最新研究进展，结合学生实际状况明确重难点，精心安排教学步骤，订好学期授课计划和每节课的课时计划。

二、教师备课应以二学时为单位编写教案；一律使用教学事务部发放的教案本撰写，不得使用其他纸张。在个人认真备课、写好教案的基础上，提倡集中备课、互相启发、集思广益，精益求精。

三、教案必须具备如下内容（每次课应在首页应写清楚）：1、题目（包括章、节名称、序号）；2、教学目的与要求；3、教学重点和难点分析；4、教学方法；5、教学内容与教学组织设计（主要部分，讲课具体内容）；6、作业处理；7、教学小结。

四、教案必须每学期更新，开学初的备课量一定要达到或超过该课程课时总量的三分之一。教案要妥善携带及保存，以备教学检查。

教学进度计划表填表说明

1．本表是教师授课的依据和学生课程学习的概要，也是学院进行教学检查，评价课堂教学质量和考试命题的重要依据，任课教师应根据教学大纲和教学内容的要求认真填写，表中的基本信息和内容应填写完整，不得遗漏。

2．基本信息中的“课程考核说明及要求”的内容主要包括课程考核的方式、成绩评定的方法、平时成绩与考试成绩的比例、考试的题型、考试时间以及其他相关问题的说明与要求等。

3．进度表中“教学内容”只填写章或节的内容，具体讲授内容不必写；每次课只能以2学时为单位安排内容。

4．进度表中的“教学形式及其手段”是指教学过程中教师所采用的各种教学形式及相关手段的说明，一般包括讲授、多媒体教学、课件演示、练习、实验、讨论、案例等。

5．作业安排必须具体（做几题，是哪些题）。

6．进度表中的“执行情况”主要填写计划落实和变更情况。 7．教学进度计划表经责任教授、系（部）领导审签后，不得随意变动，如需调整，应经责任教授、系（部）领导同意，并在执行情况栏中注明。

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实验一 过氧化氢分解反应速率常数的测定 1.1 实验目的及要求 1. 熟悉一级反应特点，了解反应浓度、温度和催化剂等因素对一级反应 速度的影响； 2. 用量体积法测H2O2分解反应的反应速度常数和半衰期.并求反应活化 能； 3. 学会用图解法求出一级反应的反应速度常数。 1.2 实验原理 凡是反应速率只与反应物浓度的一次方成正比的反应称为一级反 应。在催化剂KI作用下的过氧化氢的分解反应，反应历程如下： H2O2+KI?H2O+KIO(慢）1KIO?KI+O2(快） 2按此历程，可推导出总反应的速度公式： ?d?H2O2?dt?k1?KI??H2O2? （1） 而催化剂在反应前后浓度不变，故上式可写成： ?d?H2O2?dt?k?H2O2? （2） 为一级反应。积分上式可得： lgctk??t （3） c02.303式中:k为反应速度常数,c0为反应起始H2O2的浓度，c t为时间t时H2O2 的浓度。 由反应方程式可知，在常温常压下，H2O2分解的反应速度与氧气的析 出速度成正比。析出的氧气体积可由量气管测量。 若以Vt和c t表示时间t时量气管的读数和H2O2的浓度，V∞表示H2O2 第 1 页

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完全分解时量气管的读数，则c t∝(V∞-Vt)，c0∝V∞，代入上式得： lgV??Vtk??t （4） V?2.303移项得： lg(V??Vt)??kt?lgV? （5） 2.303如果以lg(V??Vt)对t作图得一条直线，由斜率可得反应速率常数k。 V∞值可由如下两种方法求取： 1. 外推法：以1/t为横坐标对Vt作图，将直线段外推至1/t = 0，其 截距即为V∞； 2. 加热法：在测定若干个Vt的数据之后，将H2O2溶液加热至50～ 60℃约15分钟，可认为H2O2已基本分解。待完全冷却后，记下量气管 的读数. 即为V∞。 4.1.3 仪器与药品 超级恒温槽一台；量气管一支；水位瓶一个；电磁搅拌器一台；秒 表一块；25mL、10mL移液管各一支；30℅H2O2； KI。 1.4 实验步骤 1. 配制试剂 (1)H2O2溶液的配制： 用移液管吸取30℅H2O2溶液5mL，用100mL 容量瓶定容，即得实验用的1.5﹪H2O2溶液。 (2) 0.1mol/L KI溶液的配制：精确称取1.66克KI溶解后，用100mL 容量瓶定容，即得实验用的0.1mol/LKI溶液，取部分该溶液用蒸馏水冲 稀配制0.05mol/LKI溶液。 2. 检漏 小心将胶塞盖紧到反应瓶上，如图(14一1)。旋转三通活塞4至与 外界相通，举高水准瓶，使液体充满量器管。然后旋转三通活塞4，使系 统与外界隔绝，并把水准瓶放到最低位置。如果气管中液面在2分钟内 第 2 页

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不变，即表示系统不漏气，否则应找出系统漏气原因，并设法排除之。 读取量器管内初始气体体积V0，注意量器管读数时一定要使水准瓶和量 器管内液面保同一水平面。 3. 测量过程 开动并调节好超级恒温槽温度。倾斜反应瓶，贴壁轻轻放入电磁搅 拌子，夹正反应瓶，举高水准瓶使液面对准刻度V0处，将三通活塞4旋 至同外界相通位置，分别用移液管加入H2O2溶液10mL、0.05mol/LKI溶 液25mL，迅速盖紧胶塞，旋三通活塞使系统与外界隔绝，开动电磁搅拌 器至低速挡， 搅拌子转起后开始记时。在反应过程中， 水准瓶要时时 保持量气管和水准瓶两液面在同一平面上。每2分钟记录一次量气管体 积，直至量气管液面下降40mL为止。 4. 更换0.1mol/LKI,按照上述步骤重复测量，但每隔1分钟记录一次量 气管液面读数. 1.5 数据记录与处理 1. H2O2催化分解数据表 液面读数（mL） 氧气体积Vt(mL) 反应时间t(s) 1/t V∞-Vt lg(V∞-Vt) 2. 以Vt对1/t作图，将得到一条直线，将直线外推至1/t = 0，由其截 距得到V?。 3. 以lg(V∞-Vt)对t作图，求直线斜率。 第 3 页

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4. 根据t1/2=0.693/k计算半衰期。 1.6 注意事项 1. 读数时要保持水位瓶与量气管中液面在同一水平面上。 2. 实验前要检漏。 1.7 思考题 1. 反应速率常数与哪些因素有关? 2. 量气时为什么一定要使水位瓶和量气管液面在同一水平面上? 3. 为什么可以用lg(V??Vt)对t 代替C对t作图? 第 4 页

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实验二 蔗糖水解反应速率常数的测定 2.1 实验目的及要求 1. 了解蔗糖水解反应体系中各物质浓度与旋光度之间的关系。 2. 测定蔗糖水解反应的速率常数k、半衰期t1/2和活化能Ea。 3. 了解旋光仪的简单结构原理和测定旋光物质旋光度的原理，正确掌握 旋光仪的使用方法。 2.2 基本原理 蔗糖在水中转化成葡萄糖与果糖,其反应为: C12H22O11+H2O?C6H12O6+C6H12O6 (蔗糖) (葡萄糖) (果糖) 它是一个二级反应,在纯水中此反应的速率极慢,通常需要在H离子 催化作用下进行。由于反应时水是大量存在的,尽管有部分水分子参加了 反应,仍可近似地认为整个反应过程中水的浓度是恒定的,而且H作为催 ++化剂,其浓度也保持不变.因此蔗糖水解反应可近似为一级反应。 一级反应的速率方程可由下式表示: ?dc?kc (1) dtc为时间t时的反应物浓度,k为反应速率常数。积分可得: lnc??kt?lnc0 ( 2) c0为反应开始时反应物浓度。 当c?0.5c0时,可用t1/2表示反应时间,既为反应的半衰期: t1/2?ln2 ( 3) k从(2)式不难看出,在不同时间测定反应物的相应浓度,并以lnc对t 作图,可得一直线,由直线斜率即可得反应速率常数k o然而反应是在不断 进行的,要快速分析出反应物的浓度是困难的.但蔗糖及其转化物,都具 有旋光性,而且它们的旋光能力不同,故可以利用体系在反应进程中旋光 度的变化来度量反应的进程。 第 5 页

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测量物质旋光度的仪器称为旋光仪。溶液的旋光度与溶液中所含物质的旋光 能力、溶液性质、溶液浓度、样品管长度及温度等均有关系。当其它条件固定时, 旋光度α与反应物浓度c呈线性关系,即: a?Ac (4) 式中比例常数A与物质旋光能力、溶液性质、溶液浓度、样品管长度、温度 等有关。 物质的旋光能力用比旋光度来度量,比旋光度用下式表示: [a]20D?a (5) L?C式中[a]20D右上角的“20”表示实验时温度为20℃,D是指用钠灯光源D线的波 长(即589nm),a为测得的旋光度(),L为样品管长度(dm),C为试样浓度(g/mL)。 o反应物蔗糖是右旋性物质,其比旋光度[a]20D=66.6; 生成物中葡萄糖也是右旋性 o20物质,其比旋光度[a]20D=52.5,但果糖是左旋性物质,其比旋光度[a]D= -91.9.由 oo于生成物中果糖的左旋性比葡萄糖右旋性大,所以生成物呈现左旋性质。因此随着 反应进行,体系的右旋角不断减小,反应至某一瞬间,体系的旋光度可恰好等于零, 而后就变成左旋,直至蔗糖完全转化,这时左旋角达到最大值a?。 设体系最初的旋光度为: a0?A反c0 ......(t=0,蔗糖尚未转化) (6) 体系最终的旋光度为: a??A生c0 ......(t=∞,蔗糖已完全转化) （7) 式(6)和(7)中A反和A生分别是联系旋光度与反应物和生成物浓度的比例常 数。当时间为t时,蔗糖浓度为c,此时旋光度为at,即： at?A反c?A生(c0?c) (8) 由 (6)、(7)和(8) 三式联立可解得: c0?(a0?a?)/(A反?A生)?A'(a0?a?) (9) 第 6 页

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c?(at?a?)/(A反?A生)?A'(at?a?) ( 10) 将(9)和(10)代入(2)式既得: ln(at?a?)??kt?ln(a0?a?) (11) 显然,以ln(at?a?)对t作图可得一直线,从直线斜率即可求得反应 速率常数k。 如果测出两个不同温度时的k值，利用Arrhenius公式求出反应在 该温度范围内的平均活化能。 lnEk(T2)??ak(T1)R?11????T?T?? （12） 1??22.3 仪器与试剂 1. 仪器：WZZ-2B型自动旋光仪1台；旋光管（20cm）1支；超级恒温 水浴1套；叉形反应管2支；移液管(25mL)2支；容量瓶（50mL) 个；秒表1块 2. 试剂：蔗糖(分析纯)；HCl溶液(分析纯) (2.0 mol/L) 1 2.4 实验步骤 1. 调恒温水浴至所需的反应温度30 oC。 2. 开启旋光仪,打开光源开关,钠灯亮,经15分钟预热后使之发光稳定。 3. 打开光源开关，若光源开关扳上后，钠光灯熄灭,则将光源开关重复 拔动1～2次,使钠灯在直流下点亮为正常。 4. 按测量开关,仪器进入待测状态。将装有蒸馏水或空白溶液的旋光管 放入样品室,盖好箱盖,待显示读数稳定后,按清零钮完成校零。旋光管中若 有气泡,应使气泡浮于凸颈处;通光面两端若有雾状水滴,可用滤纸轻轻揩 干。旋光管端盖不宜旋得过紧,以免产生应力,影响读数。旋光管安放时应 注意标记的位置和方向,以保证每次测量时一致。 注意:―测量‖钮实为复位钮或启动钮,按奇数次启动测量程序,按偶数次 则会终止测量,且液晶屏无显示。因此,在开机后只能按动测量钮1次,否 则需要再按动测量钮2次并重新校零! 第 7 页

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5. αt 的测定 用移液管移取20%的蔗糖溶液25mL放入叉形管直管，移取25mL 2mol/LHCI溶液放入叉形管侧管（注意勿使两溶液混合），然后盖上胶塞， 将叉形管置于恒温槽中恒温。待溶液恒温后（不能少于10分钟），将已 恒温的盐酸溶液，倒入蔗糖溶液中，立刻开始计时，作为反应的起点。 将溶液摇匀后，迅速用少量混合液清洗旋光管二次，然后将此混合液注 满旋光管，盖好盖子（检查是否漏液和形成气泡），擦净旋光管两端玻 璃片，立即置于旋光仪中，测定不同时间的旋光度。第一个数据要求在 反应开始后2-3分钟内测定。开始20分钟内，每两分钟读数一次，以后 每五分钟读一次。直至旋光度为负值为止。 6．α∞ 的测定 为了得到反应终了时的旋光度α∞，将步骤5叉形管中的剩余混合液 转入50 mL容量瓶，置于50～60℃的水浴锅中恒温60分钟，使水解完全。 然后冷却至实验温度，再按上述操作，将此混合液装入旋光管，测其旋 光度，此值即可认为是α∞。 7. 调恒温水浴温度至35℃,重复上列步骤5～6,测量另一温度下的反应 数据。 8. 实验结束后应立即将旋光管洗净擦干。依次关闭测量、光源、电源开关。 2.5 数据记录与处理 1. 将所测的实验数据记录于下表中 实验温度：______ ℃； HCI 浓度：_______ mol/L ; α∞ _______ 2. lg(αt -α∞)对t作图，从直线斜率分别求出两温度时的速率常数 k(T1)及k(T2)，并求出两温度下的反应半衰期。 3．从k(T1)及k(T2)利用Arrhenius公式求其平均活化能Ea。 第 8 页

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反应时间t/min αt αt -α∞ lg(αt -α∞) 2.6 注意事项 1. 蔗糖在配制溶液前，先要经380K烘干。 2. 旋光管盖只要旋至不漏水即可，过紧旋钮会造成损坏或因玻璃片受力 产生应力而致使有一定假旋光。 3.钠光灯不宜长时间开启，测量间隔较长时，应熄灭，以免损坏。 4.反应速率与温度有关，故溶液需恒温至实验温度才能混合。 5. 实验结束时，应将旋光管洗净干燥，防止酸对其腐蚀。 6. 温度对反应速度影响较大，所以整个过程应保持恒温。用水浴加热反 应液测α∞时，温度不宜过高，以免产生副反应，溶液变黄，加热过程应 同时避免溶液蒸发使糖的浓度改变，从而影响α∞的测定。 7. 由于反应初始阶段速率较快，旋光度变化大，一定要注意时间的准确 性。 8. 根据反应温度，可适当增加HCI的浓度，以缩短反应时间。 2.7 思考题 1. 蔗糖的转化速率常数k和哪些因素有关？ 2. 在测量蔗糖转化速率常数时，选用长的旋光管好？还是短的旋光管 第 9 页

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好？ 3. 试估计本实验的误差，怎样减少实验误差？ 4. 如何根据蔗糖、葡萄糖和果糖的比旋光度数据计算??？ 5. 实验中,我们用蒸馏水来校正旋光仪的零点,试问在蔗糖转化反应过 程中所测的旋光度at是否必须要进行零点校正？ 6. 配置蔗糖溶液时称量不够准确,对测量结果是否有影响？ 2.8 WZZ－2B自动旋光仪的使用说明 1. 打开电源开关，这时钠光灯在交流工作状态下起辉，经5分钟钠光灯 激活后，钠光灯才发光稳定。 2. 打开光源开关，若光源开关扳上后，钠光灯熄灭，则应将光源开关上 下重复扳动1到2次，使钠光灯在直流下点亮，为正常。 3. 打开测量开关，这时数码窗应有数字显示。 4. 将装有蒸馏水或其它空白溶剂的旋光管放入样品室，盖上箱盖，待示 数稳定后，按清零按钮。 5. 取出旋光管。将待测样品注入旋光管，按相同的位置和方向放入样品 室内，盖好箱盖，仪器数显窗将显示出该样品的旋光度。注意旋光管应 用被测试样洗湿数次。 6. 逐次按下复测按钮，重复读数几次，取平均值作为样品的测定结果。 7. 如样品超过测量范围，仪器在±45o处来回振荡。此时，取出旋光管， 仪器即自动回到零位。此时可将试液稀释一倍再测。 8. 仪器使用完毕后，应依次关闭测量、光源、电源开关。 第 10 页

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实验三 乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定 3.1 实验目的及要求 1. 了解二级反应的特点,学会用图解计算法求取二级反应的速率常数. 2. 用电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数,了解反应活化能的测定方 法. 3.2 实验原理 1. 乙酸乙酯皂化反应是一个典型的二级反应，其反应式为： CH3COOC2H5+Na++OH-?C2H5OH+Na++CH3COO- t =0 a a 0 t a－ x a－ x x 实验时CH3COOC2H5和NaOH采用相同的初始浓度a = 0.01 mol/L 设在时间t时生成物的浓度为x，则该反应的动力学方程为： dx1x?k(a?x)2 积分得： k?? （1） dtta(a?x)随着反应的进行，OH不断减少，，电导率大的OH-逐渐为电导率小的 －CH3COO 所取代，溶液电导率有显著降低。对稀溶液而言，强电解质的 －电导率?与其浓度成正比，而且溶液的总电导率就等于组成该溶液的电解 质电导率之和，则乙酸乙酯皂化在稀溶液下反应就存在如下关系式： ?0?A1a （2） ???A2a （3） ?t?A1(a?x)?A2x （4） A1, A2是与温度、电解质性质、溶剂等因素有关的比例常数，?0，?? 分别为反应开始和终了时溶液的总电导率。 ?t为时间t时溶液的总电导率。由（2），（3），（4）三式可得： a?k0?kt? （5） x?k0?k? 第 11 页

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将（5）式代入（1）式整理可得： kt?以kt ～1k0?k?k? （6） aktk0?k作图为直线即为二级反应，由直线斜率即可求出k . t2. 反应的速率常数k与温度T有关。若忽略温度对表观活化能Ea的影响， 则k与T关系可由阿累尼乌斯公式表示：lnEk(T2)??ak(T1)R?11????T?T?? 1??2因而分别测定两个温度下的速率常数k(T1)及k(T2)即可确定反应的活化 能。 3.3仪器与试剂 1. 仪器：DDS-307电导率仪一台； 恒温槽一套；叉形管电导池2个 2. 试剂：0.02 mol/L的CH3COOC2H5 及NaOH溶液；0.01 mol/L的NaOH 溶液。 3.4 实验步骤 1. 调节恒温槽至所需控制的温度T１ = 25℃. . 2. 调节电导率仪。 3. κ０的测定： 将电极取下，用少量 0.01 mol/L NaOH 将电导池及电导电极淋洗2~3 次后, 装入适量的0.01 mol/LNaOH溶液于电导池中 (测量中液面一定不 要低于电极套筒上的刻度线，电极腔体内不含气泡)，放入恒温槽中恒温 十分钟，测定其电导率，即为κ0 。 4. κt的测定： 用移液管分别移取10mL mol/L的CH3COOC2H5 及NaOH溶液于干 燥的叉形管电导池的直支管和侧支管中,塞上塞子,置于恒温槽中恒温至 所需的温度（8分钟）后，混合两溶液，同时开启停表，记录反应时间（注 意停表一经打开切乎按停，直至全部实验结束），并在恒温槽中将叉形管 电导池中溶液混合均匀。 第 12 页

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在反应进行到6、9、12、15、20、25、30、35、40、50、60min时各读取 一次电导率κ１值,记录κ１ 及时间t。 5. 以同样的步骤,测定T2 = 35℃下的κ0，以及在4、6、8、10、12、15、 18、21、、24、27、30 min时的κ１ 。 6. 测量完毕后,关闭所有电源.将电导池及电导电极用蒸馏水淋洗干净并插 干。 3.5 数据处理 1. 将所测的实验数据记录于下列表中 T1 = K t / min κ１/ (μs/cm ) k0?k t T2 = K t / min κ１/ (μs/cm ) k0?k t 2. 以kt 对k0?k作图，求出直线斜率，由直线的斜率即可求出k 。 t分别求出上面两个温度的速率常数k(T1) 及 k(T2)。 3. 由阿累尼乌斯公式 lnE?11?k(T2)??a??? k(T1)R?T2T1?利用测定的两个温度下的速率常数k(T1)及k(T2)计算反应的活化能Ea . 3.6 注意事项 1. 本实验所用的蒸馏水需事先煮沸，待冷却后使用。 第 13 页

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2. 测定κ0时，溶液应临时配制，CH3COOC2H5液应临时配制。 3. 所用NaOH溶液和 CH3COOC2H5溶液浓度必须相等。 4. 为确保NaOH溶液与 CH3COOC2H5溶液混合均匀，需使该溶液在双管 反应器中多次来回往复。 3.7 思考题 1. 为什么测定物质的电导率，即可求得反应的速率常数？ 2. 为什么使用蒸馏水事先煮沸为好？ 3. 使用溶液为什么要临时配制？ 4. 反应刚起始时，κ值常偏低，为什么？ 5. 如果NaOH和CH3COOC2H5起始浓度不相等，应怎样计算k值？ 3.8 DDS-307电导率仪的使用说明 1. 打开电源开关，仪器进入测量状态。 2. 根据实验要求进行参数设置，设置方法如下： 按―电极常数‖键仪表显示―电极常数‖符号，按―升、降‖键设置到需要的电 极常数，然后按―确认‖键，仪器显示―测量‖进入测量状态。按―温度系数‖ 键仪表显示―温度系数%‖符号，按―升、降‖键设置到需要的温度系数（一 般溶液的温度系数为2.0%），然后按―确认‖键，仪。器显示―测量‖进入测 量状态，（出厂时仪器温度系数设置为2.0%）。按―温度设置‖键仪表―0C‖ 符号闪烁，按―升、降‖键设置到溶液的温度，然后按―确认‖键，仪器显示 ―测量‖进入测量状态。当配DJS-1T型温度探头电极，钮子开关向上时， 仪器自动进行温度测量，此时―温度设置‖键不起作用；钮子开关向下时， 仪器进入无补偿测量，按―温度设置‖键仪表―0C‖符号闪烁，表明进入溶液 温度设置，按―升、降‖键设置到溶液的温度，然后按“确认”键，仪器显 示“测量”进入测量状态 3. 仪器在测量状态下，将清洗过的电极浸入溶液中，此时显示数值即为 被测溶液的电导率值。 第 14 页

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实验四 液体饱和蒸汽压的测定 4.1 实验目的 1．学习静动态法测定液体饱和蒸汽压与温度的关系。 2．掌握U型管压差计及数字式压力计的使用方法和真空泵的使用， 初步掌握真空实验技术，用数字式压力计测定异丙醇的饱和蒸汽压。 3．明确纯液体饱和蒸气压的定义和气液两相平衡的概念，深入了解 纯液体饱和蒸气压和温度的关系——克劳修斯-克拉贝龙方程式。 4．学会用图解法求被测液体在实验温度范围内的平均摩尔气化热与 正常沸点。 4.2 实验原理 一定温度下，在一真空的密闭容器中，液体很快和它的蒸气建立动 态平衡即蒸气分子向液面凝结和液体分子从表面逃逸的速度相等，此时 液面上的蒸气压力就是液体在此温度时的饱和蒸气压，液体的饱和蒸气 压与温度有一定的关系，温度升高，分子运动加剧，因而单位时间内从 液面逸出的分子数增多，蒸气压增大。反之，温度降低时，则蒸气压减 小。当蒸气压与外界相等时，液体便沸腾，外压不同时，液体的沸点不 同。我们把外压为101.325kPa时沸腾温度定为液体正常的沸点。液体 的饱和蒸气压与温度的关系可用克劳修斯－克拉贝龙 （Clausiua-clapey-ron）方程式来表示 dlnp?vapHm? 2dTRT式中p为液体在温度T时的饱和蒸气压（Pa），T为热力学温度（K）， ΔHm为液体摩尔汽化热，R为气体常数。在温度变化较小的范围内， 则可把ΔHm视为常数，当作平均摩尔汽化热，将上式积分得： lgp???vapHm2.303RT?A 式中A为积分常数，与压力p的单位有关。上式可知，在一定温度范 第 15 页

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围内，测定不同温度下得饱和蒸气压，以lgp对1作图，可得一直 T 线，被测液体的饱和蒸气压。此法一般适用于蒸气压比较小的液体。 而由直线的斜率可以求出实验温度的液体平均摩尔汽化热ΔvapHm。当外 压为101.325kPa时，液体的蒸气压与外压相等时的温度称为该液体的正 常沸点。从图中也可求得其正常沸点。 测定液体饱和蒸气压的方法主要有以下三种： （1）饱和气流法 在一定温度和压力下通过一定体积巳被待测液体所饱和的气流，用某物 质完全吸收，然后称量吸收物质增加的重量，便可计算蒸气的分压，这 个分压就是该温度下被测液体的饱和蒸气压。此法一般适用于蒸气 压比较小的液体。 （2）静态法 在某一温度下将被测液体放在一个密闭的体系中，直接测量其饱和 蒸气压，此法一般适用于蒸气压比较大的液体。 （3）动态法 利用当液体的蒸气压与外压相等时液体沸腾的原理，测定液体在不同外 压时的沸点就可求出不同温度下的蒸气压。 4.3 实验仪器与用品 饱和蒸汽压测定装置一套（见图1），真空泵1台，数字式压力计1台 1. 缓冲球 2. 搅拌器 3. 温度计 4. 冷凝管 5. 平衡管 6. 缓冲瓶 7 冷阱 8.恒温水浴 图1 饱和蒸汽压测定装置 第 16 页

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温度计，搅拌器,加热器。异丙醇。 4.4 实验步骤 1．安装装置 面板图示连接仪器及装置。开机预热5－10分钟，在系统与大气相 通时置零。 2．装样 将平衡管（又称等位计、等压计）内装入适量待测液体异丙醇。A 球管约2/3体积，U形管两边各1/2体积。 3．系统气密性检查 将稳压瓶上的通大气阀关闭，打开接系统和真空泵的两个阀门；开 启真空泵，抽至一定真空度时，关闭通真空泵阀门，并观察仪器显示数 值（-53～-67kPa），数值没有明显的下降说明系统气密性很好；否则需要 检查漏点，并消除。 4．排除球管上方空间内的空气 气密性好即可进行实验，调节恒温槽的温度为298.2K，关闭通大气 的阀门，打开连接系统及真空泵的阀门，打开真空泵进行抽空，使球中 液体内溶解的空气和A/B空间内的空气呈气泡状，通过B管中液体排出， 抽一定时间后（3～5min），关闭接真空泵的阀门，调节通大气的阀门， 使空气缓慢进入系统，直至U型管双臂液体等高时从仪表读数。同法， 再抽气，再读数；直至两次读数相差无几（不大于±67Pa），则表示球体 液面上的空间已经被异丙醇饱和蒸气充满。 5．饱和蒸汽压的测定 用上述方法测定再测定5个不同温度时异丙醇的蒸气压（每次温度 差为5K）。在实验开始前，需要读取当前大气压P0，计算蒸气压P。 P= P0-E(E为仪器读数) 第 17 页

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5．实验结束后打开通大气的阀门，使压力表回复零位。关闭冷却水， 打开通空泵阀门，关闭所有电源，使实验装置复原。 4.5 数据记录与处理 1．将数据（如室温、大气压、沸腾温度、压力差和压力）列表格。 表2-1 沸点及蒸汽压的测定 编号 1 … 温度/K 饱和蒸气1?103 T/K E/kPa 压 p/kPa lgp [p] 2．作蒸气压-温度曲线，从曲线求出异丙醇的正常沸点Tb。 3．作lgp～比较。 1图，由直线斜率求平均摩尔气化焓，并与文献值进行 T4.6 实验注意事项 1．测量前按下校零按钮校零，测量过程中不可再按校零。 2．放入空气必须小心，防止过多使空气倒灌，否则重新抽气排气。 3．注意抽气时先开启真空泵后打开体系与稳压瓶间的活塞；停止抽 气时先打开通大气的阀门，使压力表回复零位，打开通空泵阀门使大气 与真空泵相通，再关真空泵。 4.7 思考题 1．在试验过程中，为什么要防止空气倒灌？ 2．怎样判断空气以被赶净？能否在加热情况下检查是否漏气？ 3．体系的平衡蒸气压是由什么决定的？与液体的量和容器的大小是 否有关？ 第 18 页

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实验五 燃烧热的测定 5.1 实验目的 1．通过测定萘的燃烧热明确燃烧热的定义，了解定压燃烧热与定容燃烧 热的差别，掌握有关热化学实验的一般知识和技术。 2．掌握氧弹式量热计的原理、构造及其使用方法。 3．了解高压钢瓶的有关知识并能正确使用。 5.2 实验原理 燃烧热是指1mol物质完全燃烧时的热效应，是热化学中重要的基本 数据。一般化学反应的热效应，往往因为反应太慢或反应不完全，因而 难以直接测定。但是，通过盖斯定律可用燃烧热数据间接求算。因此燃 烧热广泛地用在各种热化学计算中。许多物质的燃烧热和反应热已经精 确测定。测定燃烧热的氧弹式量热计是重要的热化学仪器，在热化学、 生物化学以及某些工业部门中广泛应用。 燃烧热可在恒容或恒压情况下测定。由热力学第一定律可知：在不 做非膨胀功情况下，恒容反应热QV＝ΔU，恒压反应热Qp＝ΔH。在氧弹 式量热计中所测燃烧热为QV，而一般热化学计算用的值为Qp，这两者可 通过下式进行换算： Qp＝QV ＋ ΔnRT （1） 式中：Δn为反应前后生成物与反应物中气体的摩尔数之差；R为摩 尔气体常数；T为反应温度(K)。 在盛有定量水的容器中，放入内装有一定量样品和氧气的密闭氧弹， 然后使样品完全燃烧，放出的热量通过氧弹传给水及仪器，引起温度升 高。氧弹量热计的基本原理是能量守恒定律，测量介质在燃烧前后温度 的变化值，则恒容燃烧热为： QV＝MW(t终－t始) （2） m式中：W为样品等物质燃烧放热使水及仪器每升高1℃所需的热量， 称为水当量。 第 19 页

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水当量的求法是用已知燃烧热的物质(如本实验用苯甲酸)放在量热 计中燃烧，测定其始、终态温度，一般来说，对不同样品，只要每次的 水量相同，水当量就是定值。 热化学实验常用的量热计有环境恒温式量热计和绝热式量热计两 种。环境恒温式量热计的构造如图3-1所示。 由图可知，环境恒温式量热计的最外层是储满水的外筒(图中5)，当 氧弹中的样品开始燃烧时，内筒与外筒之间有少许热交换，因此不能直 接测出初温和最高温度，需要由温度—时间曲线(即雷诺曲线)进行确定, 详细步骤如下： 将样品燃烧前后历次观察的水温对时间作图，联成FHIDG折线，如 图3-2所示。图中H相当于开始燃烧之点，D为观察到的最高温度读数 点，作相当于环境温度之平行线JI交折线于I过I点作ab垂线，然后将 FH线和GD线外延交ab线A、C两点，A点与C点所表示的温度差即为 欲求温度的升高ΔT。图中AA′为开始燃烧到温度上升至环境温度这段 图3-1 恒温式氧弹量热计 1-氧弹；2-温度传感器；3-内筒；4-空气隔层；5-外筒；6-搅拌 时间Δt1内，由环境辐射进来和搅拌引进的能量而造成体系温度的升 高必须扣除，CC′为温度由环境温度升高到最高点D这一段时间Δt2内， 体系向环境辐射出能量而造成体系温度的降低，因此需要添加上。由此 可见AC两点的温差是较客观地表示了由于样品燃烧致使量热计温度升 第 20 页

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高的数值。 有时量热计的绝热情况良好，热漏小，而搅拌器功率大，不断稍微 引进能量使得燃烧后的最高点不出现，如图3-2与3-3所示。这种情况下 ΔT仍然可以按照同样方法校正。 5.3 实验仪器与用品 图3-2 绝热较差时的雷诺校正图 图3-3 绝热良好时的雷诺校正图 氧弹式量热计1套，BS-IIS型测定数据采集接口装置，压片机，氧 气钢瓶（带氧气表），电子天平1台（0.0001g），燃烧丝。苯甲酸（A.R）， 萘（A.R）。 5.4 实验步骤 1．水当量的测定： （1）仪器预热 将量热计及其全部附件清理干净，将有关仪器通电预热。 （2）样品压片 取约10cm长的燃烧丝一根，分别在电子天平上准确称重；在电子台 秤上粗称0.7～0.8g苯甲酸，在压片机中压成片状。 （3）氧弹充氧 将氧弹的弹头放在弹头架上，把燃烧丝的两端分别紧绕在氧弹头上 的两根电极上；把弹头放入弹杯中，拧紧，用万用表检查两极是否导通， 若导通，则充氧，开始先充约0.5MPa氧气，然后开启出口，借以赶出氧 弹中的空气。再充入1.5MPa氧气。氧弹放入量热计中，接好点火线。 第 21 页

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（4）调节水温 调节水温约低于外筒水温1℃。用容量瓶量取3000mL（视内筒容积 而定）已调温的水注入内筒，水面盖过氧弹，装好搅拌头。 （5）测定水当量 打开搅拌器，接通温差测量仪，拨在温度挡上，待温度稳定后开始 记录温度，每隔30s记录一次，直到连续几min水温有规律微小变化，开 启“点火”按钮，当温度明显升高时，说明点火成功，继续每30s记录一 次；到温度升至最高点后，再记录几min，停止实验。 停止搅拌，取出氧弹，放出余气，打开氧弹盖，若氧弹中无灰烬， 表示燃烧完全，将剩余燃烧丝称重，待处理数据时用。 2．测量萘的燃烧热 称取0.6～0.7g萘，重复上述步骤测定之。 5.5 实验注意事项 1． 内筒中加3000mL水后若有气泡逸出，说明氧弹漏气，设法排除。 2．搅拌时不得有摩擦声。 3．燃烧样品萘时，内筒水要更换且需重新调温。 4．氧气瓶在开总阀前要检查减压阀是否关好；实验结束后要关上钢 瓶总阀，注意排净余气，使指针回零。 5.6 数据记录与处理 1．将实验条件和原始数据列表记录。 2．由实验数据分别求出苯甲酸、萘燃烧前后的t始和t终。 3．由苯甲酸数据求出水当量W。 Qv（苯甲酸）＝MW(t终－t始) m式中：Qv（苯甲酸）=-3230.6kJ·mol1。 4．求出萘的燃烧热QV，换算成Qp。 5．将所测萘的燃烧热值与文献值比较，求出误差，分析误差产生的 原因。 第 22 页

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5.7 思考题 1．在使用氧气钢瓶及氧气减压阀时，应注意哪些基本要求？ 2. 本实验中，那些为体系？那些为环境？实验过程中有无热损耗， 如何降低热损耗？ 3. 在环境恒温式量热计中，为什么内筒水温要比外筒水温低？低多 少合适？ 第 23 页

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实验六 溶解热的测定 6.1 实验目的 1．了解电热补偿法测定热效应的基本原理及仪器使用。 2．测定硝酸钾在水中的积分溶解热，并用作图法求得其微分稀释热、 积分稀释热和微分溶解热。 3．初步了解计算机采集处理实验数据、控制化学实验的方法和途径。 6.2 基本原理 1．物质溶解于溶剂过程的热效应称为溶解热。它有积分（或变浓）溶解 热和微分（或定浓）溶解热两种。前者是1mol溶质溶解在n0mol溶剂中 时所产生的热效应，以Qs表示。后者是1mol溶质溶解在无限量某一定浓 度溶液中时所产生的热效应，即???Qs?。 ???n?T,p,n0溶剂加到溶液中使之稀释时所产生的热效应称为稀释热。它也有积 分（或变浓）稀释热和微分（或定浓）稀释热两种。前者是把原含1mol 溶质和n01mol溶剂的溶液稀释到含溶剂n02mol时所产生的热效应，以Qd 表示，显然，Qd=Qs，n02－Qs，n01。后者是1mol溶剂加到无限量某一定浓 度溶液中时所产生的热效应，即???Qs?。 ??n?0?T,p,n2．积分溶解热由实验直接测定，其它三种热效应则需通过作图来求： 设纯溶剂、纯溶质的摩尔焓分别为H*m，A和H*m，B，一定浓度溶液中 溶剂和溶质的偏摩尔焓分别为Hm，A和Hm，B，若由nAmol溶剂和nBmol 溶质混合形成溶液，则 混合前的总焓为 H = nAH*mA+nBH*mB （1） 混合后的总焓为 H? = nAHm，A + nBHm，B （2） 此混合（即溶解）过程的焓变为 ΔH = H? – H = nA（Hm，A – H*m，A）+ nB（Hm，B – H*m，B） = nAΔHm，A + nBΔHm，B （3） 第 24 页

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根据定义，ΔHm，A即为该浓度溶液的微分稀释热，ΔHm，B即为该浓 度溶液的微分溶解热，积分溶解热则为： Qs??HnA??Hm,A??Hm,B?n0?Hm,A??Hm,B （4） nBnB故在Qs ~ n0图上，某点切线的斜率即为该浓度溶液的微分稀释热，截距 即为该浓度溶液的微分溶解热。如图4-1所示： 图6-1 Qs-n0图 3、本实验系统可视为绝热，硝酸钾在水中溶解是吸热过程，故系统温度 下降，通过电加热法使系统恢复至起始温度，根据所耗电能求得其溶解 热：Q = IVt = I2Rt 。本实验数据的采集和处理均由计算机自动完成。 6.3 实验仪器与用品 量热计（包括杜瓦瓶、电加热器、磁力搅拌器）1套，反应热数据采 集接口装置1台，精密稳流电源1台，计算机1台，打印机1台，电子 天平1台，台天平1台；硝酸钾（A.R.）约25.5g，蒸馏水216.2g。 6.4 操作步骤 加热丝温度传感器串行通讯线缆+-+-打印机量热器+-恒流源搅拌器 溶解热测量数据采集接口装置计算机 图6-2 微机测定溶解热实验系统连接图（NDRH-IS型） 第 25 页

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1．按照仪器说明书正确安装连接实验装置，如图。 2．在电子天平上依次称取八份质量分别约为2.5、1.5、2.5、3.0、3.5、 4.0、4.0、4.5 g 的硝酸钾（应预先研磨并烘干），记下准确数据并编号。 3．在台天平上称取216.2 g蒸馏水于杜瓦瓶内。 4．打开数据采集接口装置电源，温度探头置于空气中预热3min，电 加热器置于盛有自来水的小烧杯中。 5．打开计算机，运行“SV溶解热”程序，点击“开始实验”，并根 据提示一步步完成实 验（先是测当前室温，此时可打开恒流源及搅拌器 电源，调节搅拌速度，调节恒流源电流，使加热器功率在2.25 ~ 2.30W之 间，然后将加热器及温度探头移至已装好蒸馏水的杜瓦瓶中，按回车， 开始测水温，等水温升至比室温高0.5℃时按提示及时加入第一份样品， 并根据提示依次加完八份样品。实验完成后，退出，进入“数据处理”， 输入水及八份样品的质量，点击“按当前数据处理”，打印结果）。 6.5 数据记录与处理 1．记录水的质量、八份硝酸钾样品的质量及相应的通电时间。 2．计算n（H2O）。 3．计算每次加入硝酸钾后的累计质量m（KNO3）和累计通电时间t。 4．计算每次溶解过程中的热效应Q：Q = IVt = I2Rt （4.5） 5．将算出的Q值进行换算，求出当把1mol硝酸钾溶于n0mol水中 时的积分溶解热 Qs：Qs?QnKNO3I2Rt101.1I2Rt （6） ??mKNO3/MKNO3mKNO3nH2OnKNO3 （7） n0?6．将以上数据列表并作Qs ~ n0图，从图中求出n0 = 80，100，200， 300，400处的积分溶解热、微分稀释热、微分溶解热，以及n0从80→100， 100→200，200→300，300→400的积分稀释热。 第 26 页

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6.6 实验注意事项 1．仪器要先预热，以保证系统的稳定性。在实验过程中要求I、V 也即加热功率保持稳定。 2．加样要及时并注意不要碰到杜瓦瓶，加入样品时速度要加以注意， 防止样品进入杜瓦瓶过速，致使磁子陷住不能正常搅拌，也要防止样品 加得太慢，可用小勺帮助样品从漏斗加入。搅拌速度要适宜，不要太快， 以免磁子碰损电加热器、温度探头或杜瓦瓶，但也不能太慢，以免因水 的传热性差而导致Qs值偏低，甚至使Qs ~ n0图变形。样品要先研细，以 确保其充分溶解，实验结束后，杜瓦瓶中不应有未溶解的硝酸钾固体。 3．电加热丝不可从其玻璃套管中往外拉，以免功率不稳甚至短路。 4．配套软件还不够完善，不能在实验过程中随意点击按钮（如不能 点击“最小化”）。 5．先称好蒸馏水和前两份KNO3样品，后几份KNO3样品可边做边 称。 6.7 思考题 1．本实验装置是否适用于放热反应的热效应的测定？ 2．设计由测定溶解热的方法求 CaCl2(s) + 6H2O(l) = CaCl2?6H2O(s) 的 反应热。 3．本实验产生温差的主要原因有哪几方面？如何修正？ 第 27 页

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实验七 凝固点降低法测相对分子量 7.1 实验目的 1．测定水的凝固点降低值，计算萘的分子量。 2．掌握溶液凝固点的测定技术。 3．掌握FPD-2A/3A型凝固点温差测定仪的使用方法。 7.2 实验原理 当稀溶液凝固析出纯固体溶剂时，则溶液的凝固点低于纯溶剂的凝 固点，其降低值与溶液的质量摩尔浓度成正比。即 ΔTf= - Tf = Kfm （1） 式中，Tf*为纯溶剂的凝固点，Tf为溶液的凝固点，mB为溶液中溶质 B的质量摩尔浓度，Kf为溶剂的质量摩尔凝固点降低常数，它的数值仅与 溶剂的性质有关。 若称取一定量的溶质WB(g)和溶剂WA(g)，配成稀溶液，则此溶液的 质量摩尔浓度为 m?WB?10?3 （2） MBWA式中，MB为溶质的分子量。将该式代入(1)式，整理得： MB?KfWB?10?3 （3） ?TWA若已知某溶剂的凝固点降低常数Kf值，通过实验测定此溶液的凝固 点降低值T，即可计算溶质的分子量MB。 通常测凝固点的方法是将溶液逐渐冷却，但冷却到凝固点，并不析 出晶体，往往成为过冷溶液。然后由于搅拌或加入晶种促使溶剂结晶， 由结晶放出的凝固热，使体系温度回升，当放热与散热达到平衡时，温 度不再改变。此固液两相共存的平衡温度即为溶液的凝固点。但过冷太 厉害或寒剂温度过低，则凝固热抵偿不了散热，此时温度不能回升到凝 固点，在温度低于凝固点时完全凝固，就得不到正确的凝固点。从相律 第 28 页

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看，溶剂与溶液的冷却曲线形状不同。对纯溶剂两相共存时，自由度 f*=1-2+1=0，冷却曲线出现水平线段，其形状如图7-1所示。对溶液两相 共存时，自由度f*=2-2+1=1，温度仍可下降，但由于溶剂凝固时放出凝 固热，使温度回升，但回升到最高点又开始下降，所以冷却曲线不出现 水平线段，如图7-2所示。由于溶剂析出后，剩余溶液浓度变大，显然回 升的最高温度不是原浓度溶液的凝固点，严格的做法应作冷却曲线，并 按图7.2中所示方法加以校正。但由于冷却曲线不易测出，而真正的平衡 浓度又难于直接测定，实验总是用稀溶液，并控制条件使其晶体析出量 很少，所以以起始浓度代替平衡浓度，对测定结果不会产生显著影响。 图 7-1 冷却曲线 图7-2 冷却曲线 本实验测纯溶剂和溶液凝固点之差，由于差值较小，所以测温需用 较精密仪器，本实验使用FPD-2A/3A型凝固点温差测定仪。 7.3 实验仪器与药品 FPD-2A/3A型凝固点测定仪1套（见图7.3），烧杯2个，压片机1个， 移液管（25mL）1只。环己烷，萘和冰。 图7-3 FPD-2A/3A型凝固点测定仪装置 第 29 页

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7.4 实验步骤 1．按图7-3连接好仪器设备，接通电源。 2．从加水口加入冰水混合物，拉动搅拌杆，测量调节水浴温度使其 低于环己烷凝固点温度2~3℃（约在2.5℃左右）。并不断加入碎冰同时 搅拌使冰浴温度基本保持不变。 3．测量管放入空气套管中（空气套管放入冰浴里），将温差测量仪 经导向孔插入测量管中待读数趋于稳定后，按下置零按键对温差测量仪 置零。 4．移取25ml环己烷，注入测量管中，记下环己烷的温度值连同搅拌头 和温度探头一起取出测量管直接放在冰浴中，将调速开关放在慢的位置， 打开电源开关，搅拌头转动，且箱内灯亮。使环己烷逐步冷却。（如观 察窗壁上有冰雾可打开观察窗玻璃进行擦除）。当刚有固体析出时，迅 速取出测量管，擦干管外冰水后插入空气管中（空气管可根据环境温度 决定是否放在冰浴里），观察温度温差测量仪数字显示值，趋于稳定， 读数及为环己烷的凝固点参考温度。 5．取出测量管，待管中固体完全溶化（可用手焐热），再将测量管 插入冰浴中，温度降至略高于凝固点参考值0.5℃时，迅速取出测量管， 擦干后放入空气套管中，使环己烷的温度均匀下降，当温度低于凝固点 参考值时，将调速开关拨到快挡，（防止过冷使固体析出）到有温差微 小上升或下降减缓，调速开关拨到慢挡，注意观察读数直到稳定，即为 环己烷的凝固点。 6．以上步骤重复三次，要求平均误差小于±0.003℃。 7．溶液凝固点的测量。取出测量管，使环己烷熔化按步骤6的方法，加 入压成片的0.2g~0.3g的萘，待其溶解后，重复4、5、6的步骤，测出溶 液的凝固点。（理论值萘溶液的凝固点下降至0.5℃） 8．实验完毕，将电源开关置于断的位置，排净冰水混合物，倒出溶液样 品，清洗试管。 第 30 页

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7.5 数据记录与处理 1．由环己烷的密度，计算所取环己烷的重量WA。 2．由测定的纯溶剂，溶液凝固点计算萘的摩尔质量，并计算与理论 值的相对误差。 已知环己烷的凝固点为279.7K，Kf =20.1kg·K·mol-1 7.6 实验注意事项 1．插拔连接搅拌器的插头，一定要切断电源开关。 2．温度在低于溶液凝固点3℃为宜。 3．高温高湿季节不宜做此实验。 4．溶液溶质的纯度直接影响实验结果。 5．实验时要保持搅拌头不与试管壁摩擦。 7.7 思考题 1．为什么要先测近似凝固点？ 2．根据什么原则考虑加入溶质的量？太多或太少影响如何？ 第 31 页

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实验八 双液系气液平衡相图 8.1 实验目的 1．用沸点仪测定在常压下环已烷-乙醇的气液平衡相图。 2．了解沸点的测定方法。 3．掌握阿贝折射仪的测量原理及使用方法。 8.2 实验原理 1．液体的沸点是指液体的饱和蒸汽压和外压相等时的温度。在一定 外压下，纯液体的沸点有确定的值。但对于完全互溶的双液系，沸点不 仅与外压有关，而且还与双液系的组成有关。 2．用阿贝折射仪测定气液组成的折光率，来获得气液组成。 8.3 实验仪器与药品 双液系气液平衡相图装置一套（见图8-1），阿贝折射仪一台，超级恒温. 槽1台，吸液管20只。环己烷（A.R）和异丙醇（A.R） 图8-1 双液系气液平衡相图装置 8.4 实验步骤 1．配置含乙醇为5%、10%、25%、35%、50%、75%、85%、90% 和95%质量的环己烷标准溶液。 第 32 页

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202．分别测定上述9个标准溶液的折光率，然后绘制nD与质量分数 的关系曲线（课时少的有实验教师或实验员准备）。 3．安装好干燥的沸点仪（见图8-1）。 4．加入纯乙醇25ml左右，盖好瓶塞，使电热丝浸入液体中，温度 探头到液面1/3处。 5．开冷凝水，调节合适电电流（<2A）接通电热丝至沸腾温度，待 温度恒定后，读下该温度值。 6．停止加热（每次将电流调整旋钮逆时针调到最小），将取样管自 冷凝管上端插入冷凝液收集小槽中，取气相冷凝液样，迅速用阿贝折射 仪测其折光率。取液相液样，用阿贝折射仪测其折光率。 7．有上述方法分别加入1mL、3mL、3mL、5mL和9mL的环己烷， 分别测定气液相的折射率，另外各次实验后的溶液均到回原瓶中，也要 注意室内气压的读数。 8．在沸点仪中加入纯环已烷30mL左右，重复3、4、5步骤。但混 合液中分别加入0.5mL、1mL、1mL、3mL、5mL和7.5mL重复上述操作。 9．根据环已烷-乙醇的标准溶液的折射率，将上述数据转绘制T-W% 相图。 10．实验完毕后，关闭冷凝水，清洗仪器，关闭电源，整理实验台。 8.5 阿贝折光仪的使用 1．用擦镜纸将镜面擦干，取样管垂直向下将样品滴加在镜面上，注 意不要有气泡，然后将上棱镜合上，关上旋钮。 2．打开遮光板，合上反射镜。 3．轻轻旋转目镜，使视野最清晰。 4．旋转刻度调节手轮（下手轮），使目镜中出现明暗面（中间有色 散面） 5．旋转色散调节手轮（上手轮），使目镜中色散面消失，出现半明 半暗面。 6．再旋转刻度调节手轮（下手轮），使分界线处在十字相交点。 第 33 页

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7．在下标尺上读取样品的折光率。 8.6 阿贝折光仪的校正 用纯乙醇校正阿贝折光仪，求出校正值。 8.7 数据处理与处理 表8-1 气液相的折光率及其乙醇质量分数 室温____________℃ 大气压____________kPa 样品号 1 2 ? t（沸点）/℃ 液相组成 20W%（乙醇）nD气相组成 20nD W%（乙醇） 8.8 实验注意事项 1．在测定纯液体样品时，沸点仪必须是干燥的。 2．在整个实验中，取样管必须是干燥的。 3．本实验的超级恒温槽的温度必须调至25℃（因为本实验环已烷- 乙醇的标准溶液的折射率是在25℃测定） 4．将取样至阿贝折射仪测定时，取样管应该垂直向下。 5．在使用阿贝折射仪读取数据时，特别要注意在气相冷凝液样与液 相液样之间一定要用擦镜纸将镜面擦干。 6．注意线路的连接，加热时，应缓慢将电流控制旋钮至合适位置（<2A）。 7．如电热丝未接通，则关闭电源，首先检查线路，然后检查电热丝 的接触情况，进行适当调整。 第 34 页

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8.9 思考题 1．整流器中收集气相冷凝液的袋状的大小对结果有什么影响？ 2．待测液溶液的浓度是否需要精确计量？为什么？ 第 35 页

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实验九 电动势测定与应用 9.1 实验目的 1.掌握补偿法测定电池电动势。 2.了解实验室常用电极使用和处理方法以及盐桥制备方法。 9.2 实验原理 测定电池电动势在物理化学实验中占有重要地位，应用十分广泛。 如平衡常数测定．活度系数，溶解度，络合常数以及某些热力学函数的 改变量等均可通过电动势测定来求得。电池的电动势不能用伏持计或万 用表来测量；因为电池存在内阻，若伏持计中通过的电流为I，电阻为R．伏 特计读数为V，电池电动势为E；则 E＝IR + Ir V＝IR＝E-Ir； r为电池内阻，因为I不可能为零．显然V不等于E．另一方面当有 电流在电路中通过时测得的端电压V不是电池的可逆(平衡)电动势。因为 电流不可能无穷小，此时不是可逆过程。 补偿法（又称对消法）则不同，我们可使其在I→0时测得电池两极 的电位差，这个电位差即该电池的电动势。 用补偿法测电动势原理可简述如下(见图D4-1) 用伏特计测得的为外电压V，它小于电池电动势E，只有当I→0时， 方有V→E.在上图中，AB为均匀电阻，EW为工作电池，它在AB上产生 均匀电位降，用来对消待测的电池电动势或标准电池电动势。 第 36 页

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EX为待测电池电动势，EN为标准电池电动势(校准用)。测定时，首 先把换向开关K拨向EN挡，调节滑线电阻AC’使检流计中无电流通过， 因AB为均匀电阻；所以有： ENAC' ?VABAB 然后把K拨向EX挡，调节AC’，使检流计中无电流通过，同样有： ExAC ?VABAB将两式相除，可得： ExAC ?ENAC'通常使用Westen电池作为标准电池,其标准电池电动势EN已知，从 而由AC和AC’长度可求得待测电池电动势． 本实验使用的标准电池为Westen标准电池，它是一个可逆电池，结 构为图D4-2所示。在H形管的一边(正极)装Hg和Hg2SO4(固体)的糊状体， 另一边装镉汞齐。它们的上方为CdSO4?液，由于和含CdSO4?8H2O(晶体)与CdSO4饱和溶 38H2O(晶体)保持接触，所以温度稍有变化，它 3总是保持饱和状态，为了使导线与负极镉汞齐糊状体接触紧密，在糊状 体下面放些汞，这样电池可表示为： 第 37 页

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-8 Cd(Hg)CdSO4? H2O(固体），CdSO4(饱和溶液),Hg2SO4(糊3状体）Hg(l)? 其电池反应为:Cd(汞齐)十Hg2SO4(s)+(8/3)H20(l)→ 2Hg(l) + CdSO4(8/3)H20(s) 电池所进行的反应是完全可逆的，在较短的时间内使用后电池电动 势仍很稳定.20℃时EN＝1.0183伏，在其它温度时EN＝ 1.0183-0.0000406(t-20)伏。式中t为摄氏温度. 使用标准电池应注意： (1)避免振动和倒置。 (2)通过电池的电流不能大于0.0001A，绝对避免短路和长期与外电路接通。 (3)使用温度不超过40℃和低于4℃，也不能骤然改变温度。 (4)每隔l,2年检验一次电动势． 9.3 仪器与试剂 UJ一25型电位计(包括检流计)，[或SDC-Ⅱ数字电位差综合测定仪]， 甘汞电极，银电极，铂电极各一枝，．自制锌电极，铜电极各一个. 0.01m AgNO3溶液；0.2m HAc溶液，0.2m NaAc溶液0.1m CuSO4溶 液，0.1m ZnSO4溶液,饱和KNO3溶液，(盐桥用)，醌氢醌(Q?QH2商品名: 苯醌合苯二酚)，玻璃棒，移液管，50ml烧杯三只．自制U型盐桥一个， Hg2(NO3)2少量，KCl(S)。 第 38 页

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