大學物理化學實驗報告

《物理化學實驗》

標準實驗報告

目錄

實驗一粘度法測定高聚物的相對摩爾質(zhì)量................3

實驗二凝固點下降法測定摩爾質(zhì)量.....................7

實驗三燃燒焙的測定..................................9

實驗四液體飽和蒸汽壓的測定.........................13

實驗五碳酸鈣分解壓的測定...........................16

實驗六分光光度法測定絡(luò)合物的穩(wěn)定常數(shù)..............21

實驗七雙液系氣液平衡相圖的繪制....................26

實驗八二組分合金相圖的繪制........................29

實驗九電池電動勢的測定及其應(yīng)用....................33

實驗十碳鋼在碳酸氫筱溶液中極化曲線的測定..........39

實驗H^一蔗糖水解速率常數(shù)的測定......................44

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..........................58

實驗十五溶液表面吸附作用和表面張力的測定............62

實驗十六水熱法制備納米SnCh微粉.....................66

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?/p>

1、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、Z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n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n大于純?nèi)軇┱扯?,即n>%。為了比較這兩種粘度，引入增比粘度的概念,

以仆表示：

%=-一〃。=/一1（3-1）

式中〃，.為相對粘度，么「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）分另U找出么「/C（稱為比濃粘度）以

及l(fā)n〃,/C（稱為比濃對數(shù)粘度）與溶液濃度的關(guān)系：

/JC=[M+K5『C（3-2）

ln〃,/C=[77]+K"㈤2。（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，K"一般為負值，且兩者之差約為0.5；[利值是與高聚物分子質(zhì)量有關(guān)

的量，并稱之為特征粘度。

［〃］=1岬%/。(3-4)

=(3-5)

c->0

可見，［川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)。

［川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：

M=KM；(3-6)

式中：是粘均分子量；K和a是與溫度、高聚物及溶劑性質(zhì)有關(guān)的常數(shù)。

K值對溫度較敏感，a值主要取決于高聚物分子線團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，a值變大；反之，在

不良溶劑中，a值小。a值一般在0.5?1之間，而K、a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/KKX104a

水298.22.00.76

聚乙烯醇

水303.26.660.64

笨293.21.230.72

聚苯乙烯

甲苯298.23.700.62

聚甲基丙

苯298.20.380.79

烯酸甲酯

因在良性溶劑中，溫度對［川的影響不很顯著，因此，如果測定時的溫度與

上表指定的溫度有所不同，K和a值亦可近似適用。

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［川的測

定。

液體粘度的測定方法有三類：落球法、轉(zhuǎn)筒法和毛細管法。前兩種適用于高中粘

度的測定，毛細管法適用于較低粘度的測定。本實驗采用毛細管法。

當溶液在重力作用下流經(jīng)毛細管粘度計時，根據(jù)Poiseuille近似公式:

_TVthgpr4

(3-7)

"8力

式中〃一液體粘度，0—液體密度，1和r一毛細管長度和半徑，t—體積

為V的液體流經(jīng)毛細管的時間，h—液體流經(jīng)毛細管液體的平均液柱高度，g一重

力加速度。對某-一指定毛細管粘度計，其r、h、1和V均為定值，則式（3-7）

口J改定寫為：

7=Kpt(3-8)

式中K=;r俯//g〃。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示為：

%="=上史」（3-9）

7oKPot。t0

式中t和/0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/°、為p/C和

1n%/C。作%/C對C和In%/C對C圖,外推至C=0時可得［rj］（如圖3T所示）。

在已知K、a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；血1A

藥品：聚乙烯醇（A.R.）；正丁醇（A.R.）；無水乙醇（A.R.）。

四、實驗步驟：，手

1.聚乙烯醇溶液的配制Q

b

準確稱取聚乙烯醇0.500g于燒杯中，加60mL蒸儲水，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0.25?IJI

0.3mL正丁醇（消泡劑）。在298.2K恒溫約lOmin,加水稀釋至PJ、

100mL,如溶液渾濁則用3號砂芯漏斗過濾后待用。HV

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

±0.05℃。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t。的測定

用移液管取10mL已恒溫的蒸鐳水，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蒸儲水中加入已知濃度的高聚物溶液10mL,加入后封閉B管，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爭同法測定加入5,5,10和10mL蒸儲水后各濃

度下溶液的流出時間4、右、〃和4。

五、數(shù)據(jù)處理：

1、數(shù)據(jù)記錄c0=0.500g/100m/

流出時間t/s

測量值-九

平均值%*In%

123cc

純?nèi)軇?62.99163.20162.96163.05

c=1/2CQ211.99212.06212.05211.991.30020.30011.20040.26341.0096

c=2/5cQ201.21201.46201.32301.331.23480.23481.17400.21091.0545

c—l/3c0194.70194.87194.58194.721.19420.19421.16510.17751.0640

c-l/4c0186.84186.59186.68186.701.14500.14501.16000.13541.0830

c=1/5/181.77181.89181.92181.861.11540.11541.15360.10921.0918

實驗二凝固點下降法測定摩爾質(zhì)量

一、實驗?zāi)康模?/p>

1.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)量是一個簡單而乂較為準確的方法。

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：

式中：T。、7分別為純?nèi)軇┖腿芤旱哪厅c；MB、分別為溶質(zhì)、溶劑質(zhì)量，M

為溶質(zhì)的摩爾質(zhì)量；勺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1.86o

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?shù)倪^冷程度。

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.）；NaClo

四、實驗步驟：

1.用分析天平稱取0.250?0.300g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，準確汲取60mL蒸馀

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，注意切勿使攪拌器與探頭

相摩擦，仔細觀察溫度變化情況，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，當溫度降至高于近似凝固點0.5C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

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℃0

6.取出測定管，使管中冰融化，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２煌氖?，溫度回升至最高溫度后又下降?/p>

溶液凝固點是取過冷后回升所達到的最高溫度（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，同樣進行測定。

五、數(shù)據(jù)處理：

室溫.25℃；大氣壓101.15kPa

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

凝固點(℃)

編號

123平均

溶劑0.0230.0220.0220.022

溶液T-0.128-0.128-0.127-0.128

溶液“2”-0.263-0.266-0.265-0.265

根據(jù)公式AT=4—7=K/儂”

1.溶液“1”：

()=0.022℃,7^-0.128℃,，△40.150C

又陰=0.2869g

則M=L86x(1000x0.2869)/(60x0.150)=59.29(g/mol)

百分誤差:(60-59.29)/60xl分％=1.18%(尿素分子量：60)

2.溶液“2”：

70=0.022℃,7^-0.109℃,△40.131C

又W2=0.2618g

則峪=1.86x(1000x0.2618)/(60x0.131)=61.95

百分誤差(61.95-60)/60xl00%=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。

實驗三燃燒焰的測定

實驗?zāi)康模?/p>

L使用彈式量熱計測定蔡的燃燒焰。

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。

二.實驗原理：

在適當?shù)臈l件下，許多有機物都能迅速而完全地進行氧化反應(yīng)，這就為準確

測定他們的燃燒熱創(chuàng)造了有利條件。在實驗中用壓力為2.5?3MPa的氧氣作為氧

化劑。用氧彈量熱計進行實驗時，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?%+。/?%=0(1)

式中：。、，一每克試樣的恒容燃燒熱，J/g：吟試樣的質(zhì)量g；4'—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；G-儀器的恒容熱容，

J/K,△/一體系的溫升，Ko

注：通過雷諾校正求出。

標準燃燒熱是指在標準狀態(tài)下，Imol物質(zhì)完全燃燒成同一溫度的指定產(chǎn)物

的焰變化，以表示。在氧彈量熱計中可得物質(zhì)得定容摩爾燃燒熱△cGn。

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

熱換算為標準摩爾燃燒熱：

QP.m=△4m=Act/m+PAK=Act/m+△〃火T=Qv,m+/\nRT(2)

式中，△〃一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；蔡。

四.實驗步驟：

1.在臺稱上稱約0.8g苯甲酸，在壓片機上壓片，除去片上粘附的粉末，在分析

天平上準確稱量。

2.用手擰開氧彈蓋，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，并使之與懸在用煙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氣，達LIMpa,穩(wěn)定1?2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0.5C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4?10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4?10次后停止實驗。

9.用同樣方法在臺秤上稱取約0.6g蔡進行壓片，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。

燃燒焰測定的實驗裝置——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△7=1.722℃,%=0.9278g,小=0.0120g。

時間/min溫度/℃時間/min溫度/℃時間/min溫度/℃

01.8191.84153.53

11.81101.84163.54

21.81410.51.95173.558

31.816112.67183.562

41.8211.53.07193.568

51.822123.27203.57

61.82612.53.38213.574

71.83133.44223.576

81.835143.51233.578

2.秦燃燒后系統(tǒng)的溫升△7=1.878C,%=0.6725g,%'=0.0084g。

時間/min溫度/℃時間/min溫度/℃

01.306112.72

11.3111.52.93

21.314123.04

31.318133.12

41.322143.162

51.326153.2

61.33163.218

71.334173.23

81.338183.238

91.342193.242

101.43203.246

10.52.26

3.5-1

3.通過苯甲酸燃燒求C，

-26455.2x0.9278+(-3242.6)x0.0120+1.722xCv=0

Cv=14276.46J/K

4.蔡的恒壓燃燒熱

0.6725x0、,+(-3242.6)x0.0084+14276.46*1.878=0

2v=-398274.58J/g

0V,m=-5104.84KJ/mol

3

QP,m=2v,m+=-5104.84+(-2)x8.314x(273+15+1.878)xlO-

=-5109.66KJ/mol

六、結(jié)果討論與誤差分析

查文獻蔡的△c">m=-5153.85KJ/mol(25℃)

絕對誤差：

-5153.85-(-5109.66)=-44.19KJ/mol

相對誤差：

-44.19/5153.85x100%=-0.86%

實驗四液體飽和蒸汽壓的測定

實驗?zāi)康模?/p>

1.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：

d\np_^vapH?,

dT—RT2

(9-1)

式中R為氣體摩爾常數(shù)，金砂”,“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：

愴"_8匹_L+c

2.303火T

(9-2)

式中C為積分常數(shù)。以10印對1/T作圖得一直線，從直線的斜率可求得八卯〃“O

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p與其受到的外壓p。相等時的溫度值，若作p-T曲線，由p-T曲

線可求得壓力為L01325xl()5pa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)閉進氣毛細管旋塞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的蒸偏水，使水面距測量溫度計水銀球約

1?2cm,插入帶旋塞的毛細管，打開冷卻水。將測量系統(tǒng)減壓至表壓為-80.0kPa

左右，關(guān)閉抽氣旋塞10,將調(diào)壓器調(diào)至150?180V左右，加熱升高水溫直至沸騰，

適當改變調(diào)壓器輸出電壓使水保持微沸。待壓力表讀數(shù)穩(wěn)定后。記下標準溫度計

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、OkPa時的沸騰溫度值。但在測量表壓為OKPa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-80.0-70.0-60.0-40.0-30.0-20.0-10.00

p?kPa-71.8-69.3-58.0-32.3-29.2-15.9-7.60

t/r68.670.577.589.290.394.897.399.4

?其實值=p大氣壓+p穩(wěn)定值T賓=1+273.2

P.(29.532.043.369.072.185.493.7101.3

1。印4.474.514.644.844.864.934.975.01

n/K341.7343.6350.6362.6363.4367.9370.4372.5

1/r/io-32.932.912.852.762.752.722.702.68

2.分別作p-T曲線以及10印對1/T作圖，再從1/7直線的斜率求算水的平均摩

爾氣化熱

△ya-條與文獻值比較，計算測量相對誤差。

由曲線可求得△vaP"=42.55kJ,查文獻可知水在65-100C之間的平均汽化熱

為41.43kJ,相對誤差=|42.55-41.43I/41.43X100%=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?/p>

1、學習并了解一種測定平衡壓力的方法。

2、學習高溫控制、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)公，.萬，八等溫反應(yīng)的標準吉布斯函數(shù)變

A,G,,°(T)及標準摩爾嫡變AS/lT)。

二、實驗原理：

1、碳酸鈣(CaCOs)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：

CaCCU固)：CaO(固)+C()2(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

易達到平衡，標準平衡常數(shù)為：

ee

K(T)=Pco2IP(1)

式中匕”為該反應(yīng)溫度下CO?的平衡分壓，當無其他氣體(局外氣體)存在

時，匕。2也說是平衡系統(tǒng)的總壓力稱為分解壓。因此系統(tǒng)達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)的標準平衡常數(shù)K〃(T)。

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klnK'/dT

d"(2)

dT-RT2

>0亦即K°隨溫度之升高面增大。

當溫度變化范圍不大時，“視為常數(shù)，積分式(2)得：

ln/=-冬區(qū)+C(3)

RT

通過實驗測得一系列溫度時的K°數(shù)據(jù)，以它們作lgK°T/T圖，應(yīng)是一條直

線。直線之斜率/=/2.303R,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)的熱效相當大，所以溫度對平衡常數(shù)的影響

也相當大，實驗測定時應(yīng)嚴格調(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準平衡常數(shù)K"后，可按A,gd(7)=-R"〃K’計

算該溫度下反應(yīng)的標準自由變化并因：-Tk,.S：(4)

求出該溫度下的標準嫡變A,S,/(T)

三、實驗裝置：

儀器和材料：儀器裝置如圖3T.

藥品：粉狀碳酸鈣

圖3-1CaC()3分解壓測定裝置

1-機械真空泵；2-緩沖用抽濾瓶；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)教師認可后，按下述步驟進行實驗：

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，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穩(wěn)定程序。

4.啟動程序，當溫度將達到200C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--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500C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Pc°2,記下壓力

計讀數(shù)和準確溫度。

測定完畢，當爐溫降至400C以下后，緩緩轉(zhuǎn)動活塞（5）,使空氣進入系統(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.數(shù)據(jù)處理及結(jié)果

室溫25c大氣壓力101,3Kpa

真空泵抽取的最大真空度為TOO.6kpa

序號爐溫讀數(shù)1/T1O3K'壓力計讀數(shù)分解壓lgP/R°

mvt℃(KPa)(KPa)

NO.15.786551.081.9-1.72

NO.26.387121.025.3-1.28

NO.36.917620.9712.4-0.91

NO.47.108070.9326.4-0.58

NO.58.008630.8855.9-0.25

NO.68.388950.8685.4-0.07

2.根據(jù)圖求得此直線的斜率A=-7.36

lgP-1/Ti

△乩=2.303RA=2.303X8.314XQ7.36)X10-141KJ.mol

直線的截距B=6.22

AS.=2.303RB=2.303義8.314義6.22=119J.mol'.K-1

2.不同溫度下的

△rGm(928K)=-2.303RTlg(p/p°)=-2.303X8.314X928X

(-1.72)=30.56KJ/mol

△G(983K)=-2.303RTlg(p/p°)=-2.303X8.314X983X

(-1.28)=24.09KJ/mol

△rGm(1035K)=-2.303RTlg(p/p°)=-2.303X8.314X1035X

(-0.91)=18.03KJ/mol

△rGm(1080K)=-2.303RTlg(p/p°)=-2.303X8.314X1080X

(-0.58)=11.99KJ/mol

△rG?(U36K)=-2.303RTlg(p/p°)=-2.303X8.314XH36X

(-0.25)=5.43KJ/mol

△rGB(1168K)=-2.303RTlg(p/p°)=-2.303X8.314XH68X

(-0.07)=1.57KJ/mol

不同溫度下的△S(T)

由公式△，&=△H-T^S求得不同溫度下的嫡變分別為:

11

△,Sm=119.1J.mol,k

△rSm=118.9J.molk

1

ArSB=118.8J.mol,k'

-1

△rS?=U9.OJ.mor'.k

-11

△rS.=119.3J.mol,k

1

△rS.=119.1J.mol,k'

3.當?shù)扔趌atm時，1/TO.848X1O-3

T=1179Kt=906℃即碳酸鈣的分解溫度為t=906C,查文獻碳酸鈣

的分解溫度為897℃

相對誤差：

906-897

----------X100%=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?/p>

1、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+r)L===MLn

當達到絡(luò)合平衡時，其絡(luò)合穩(wěn)定常數(shù)為：

c

K=-(4-1)

CM-C；

式中：K為穩(wěn)定常數(shù)；G為絡(luò)合平衡時金屬離子的濃度；Q為絡(luò)合平衡時

配位體濃度；品,“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

爾分數(shù)的比值，并測定不同摩爾分數(shù)比值時的某一物理化學參量，在本實驗中測

定吸光度A,作摩爾分數(shù)?吸光度曲線，如圖4-1所示。

與溶液組成圖

從曲線上吸光度的最大值所對應(yīng)的摩爾分數(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…系列混合溶液，則它們的體積比亦為摩爾比，若治為人則

時所取L溶液的體積分數(shù)，即：

匕.

Xy(4-2)

匕+囁

n=(4-3)

1一X/

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兒乎不

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I。和透射光強I之間有下列關(guān)系：

1=1。exp(-Ard)(4-4)

即In—=kcd

1

令/=1g,=kcd

式中：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；1。/1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VJV、、為7/3

的溶液測其最大吸收峰，找出絡(luò)合物ML“有最大吸收，而M和L兒乎不吸收的波

長數(shù)值。固定該波長，測定一系列溶液的A,作A?x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,而達到平衡

時絡(luò)合物的濃度為X,則：

K=--------工------(4-5)

(a-x)(b-nx)n

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，在同一坐標上分別作吸光度對兩個不同總摩爾數(shù)的溶液組成曲線，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④、E與

a2>b2o則

nn

(q-x)(A-nx)(a2-x)(b2-nx)

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硫酸高鐵鐵溶液及鐵鈦試劑(1,2二羥基苯一3,5二磺酸鈉)

溶液；

0.0025M硫酸高鐵鍍?nèi)芤杭拌F鈦試劑溶液；pH=4.6的醋酸一醋酸錢緩

沖溶液。

四、實驗內(nèi)容：

1.將0.005moL/L的硫酸高鐵鏤和0.005moL/L的鐵鈦試劑溶液按下表配制

待測試液樣品，依次將各樣品稀釋至50mL。

2.將0.0025moL/L的硫酸高鐵錠及0.0025moL/L的鐵鈦試劑溶液依下表配

制第二組待測樣品。

3.入33的選擇用4號溶液，不斷改變?nèi)耄瑴yA,A.“所對應(yīng)的人為人皿，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人皿

4.測定第一組和第二組樣品在波長人曲下的吸光度值，每次測量前都要用

空白溶液進行調(diào)整。

溶液編號1234567891011

Fe"溶液

00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.0

的mL數(shù)

鐵鈦試劑

溶5.04.54.03.53.02.52.01.51.00.50

液的mL數(shù)

緩沖溶液

1010101010101010101010

的mL數(shù)

五、數(shù)據(jù)記錄與處理:

1、最大波長的選擇

X550560570580590600610620

A0.1590.1660.1720.1760.1780.1800.1790.178

可知：X=600nm,吸光度A值最大，故本實驗選取入=600nm

2、第一組11種溶液在入=600nm的吸光度如下:

編1234567891011

號

A0.0050.1050.1750.1800.2420.2140.1690.1340.0890.0500.008

由上圖可知，5號溶液對應(yīng)的吸光版最大，由公式4-1,4-2,可得:

Xv=0.6n^2

2、第一組11種溶液在入=600nm的吸光度如下:

編1234567891011

號

A0.0020.0500.0850.900.1250.1100.0820.0680.0490.0250.003

X

由上圖,可求得：a=4X0.005=0.02,b=lX0.005=0.005

a/=3X0.0025=0.0075,bz=2X0.0025=0.0050

將a、a\b、b\n代入公式并解方程求得x：

n

(a,-x)(〃-nx)(a2-x)(b2-nx)"

解方程求得x：x=0.0020

從而求得K=L

實驗七雙液系氣液平衡相圖的繪制

一、實驗?zāi)康模?/p>

1.通過實驗，測定定壓下乙醇一環(huán)己烷二組分互溶系統(tǒng)的沸點及氣、液相組成;

2.繪制該系統(tǒng)的t?x（溫度-組成）圖，并確定其恒沸點和恒沸組成；

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t?x（溫度-組成）圖可分為三類（見圖1）：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（I）所示，此類體

系如苯-甲苯等系統(tǒng)；②系統(tǒng)與拉烏爾定律有較大的負偏差、在卜x圖上出現(xiàn)最

高點，如（II）所示，此類系統(tǒng)如氯仿-丙酮、鹽酸-水等系統(tǒng)；③系統(tǒng)與拉烏爾

定律有較大的正偏差、在t?x圖上出現(xiàn)最低點，如（III）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，簡單蒸儲無法改變恒沸混合物組

成。為了確定t~x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。

本實驗采用蒸儲儀（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-組成標準曲線上查得相應(yīng)的組成，從而繪制t—x圖。

三、儀器和藥品：

儀器和材料：蒸儲儀一套（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（公用）；滴管二支；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一環(huán)已烷混合物。

四、實驗步驟：

1.檢查蒸儲儀是否清潔，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10?