物理化学实验.

1、物理化学实验南京医科大学药学院化学系绪论实验实验实验三实验四实验五实验六物理化学实验目录粘度法测定高聚物分子量 5蔗糖的转化一准一级反应 10丙酮碘化一复杂反应 15中和热的测定一恒压量热法 19异丙醇一环己烷体系的气一液平衡相图 22苯醋酸水 三元相图2613绪论物理化学实验是化学系学生的一门重要的基础实验课，它综合了化学领域各分支所需 要的基本研究工具和方法， 它与物理化学和结构化学课程紧密配合， 但又是一门独立的， 理 论性、实践性和技术性很强的课程。物理化学实验的目的是： 让学生验证并巩固和加深对物理化学实验的基本知识和方法，训练使用仪器的操作技 能，培养学生观察现象、 正确记录和处理

2、数据的能力。通过实验训练， 提高学生分析问题和 独立工作的能力。物理化学实验课的基本任务是： 通过讲授和实验，使学生了解并掌握物理化学实验中最基本的实验技术，比较系统地 掌握物理化学实验的基本技能，为日后的教学工作和科学研究工作打了初步的基础。进行物理化学实验，一般要经过预习、实验操作、写实验报告三个环节。具体要求是：一、预习物理化学实验自身的特点， 要求学生在实验前必须充分预习。 要仔细阅读实验教材以及 每个实验的预习要求中所指定的资料。了解实验目的，掌握原理，明确需要进行哪些测量， 记录哪些数据， 明确实验中每一步如何进行以及为什么这样做。 必要时， 需到实验室对照仪 器预习，了解实验仪器

3、的构造及操作方法。在充分预习的基础上写出预习报告，扼要写明实验目的、操作方案、注意事项、记录 方案或表格等项目。二、实验操作动手操作 （ 包括观察、思维和记录 ） ，是物理化学实验的中心环节实验过程中应认真、 细致，严格按操作规程进行。记录数据要完全、准确、整齐、清楚，所有数据必须记在记录本上。实验结束，应将 数据交教师审阅，若不合格要重做或补做。保持实验室的安静和清洁，严格遵守实验室规则和安全守则。保护仪器，节约药品，实验结束后要仔细清洗仪器，将所有电器开关复原。三、写实验报告 写实验报告，一方面是向教师报告实验结果和对结果的分析，从而体现实验者的劳动 成果，同时可以培养学生正确有效的写作能

4、力，正确分析、归纳、总结和表达实验结果，还 可以加深对实验原理和实验设计思想的理解， 实现认识的新飞跃。 因此， 做完每一个实验必 须认真写好实验报告。实验报告的内容，般包括目的、简单原理、实验数据、数据处理以及讨论等。 数据处理，应弄清其原理、方法和步骤、计算公式及应用的单位，仔细进行计算，正 确作图，正确表达结果。实验报告必须各人独立完成，各有自己的风格，要用简炼的语言，完整地表达所要说 明的问题实验报告，既要有一定的格式，又要避免般化。对于实验目的和原理，要用自己的 语言作扼要的叙述 一般的操作可以简略叙述， 而写上关键性的操作。 对于较复杂或较重要 的实验则应写详细些，并作较深入的讨论

5、。沸点升高、凝固点降低、等温蒸馏v 3 x 104渗透压M=1046-10光散射M=1047-10超离心沉降及扩散M=104-107实验一粘度法测定高聚物分子量一.目的1. 测定聚乙二醇的粘均分子量2. 掌握乌氏（ubbelohde ）粘度计测定粘度的方法.原理 1分子量是高聚物基础数据，在了解聚合作用的进程，反应机理以及叙述聚合物成品的规范时，都需要测定分子量。高聚物的分子量一般地说其大小在103-10 7之间，高聚物通常是许多聚合度不同的分子的混合物，因此高聚物分子量只有统计意义，按不同的统计方法， 可 以有各种含意不同的分子量，如重量平均分子量，粘度平均分子量等等。M的范围如下:对线型高

6、聚物分子量的测定方法有以下几种，其实用的分子量（4端基分析v 3 x 10另外还有一种粘度法，此法M=10-1O7,只有这种方法是间上述方法除端基分析外，都需要较复杂的仪器和操作技术。最为简单快速，且有相当好的准确度，适用分子量的范围为 接测定分子量的方法，它利用高分子溶液的特性粘度和分子量间的经验方程来计算分子量, 而这种特性粘度和经验方程式中的常数是要用其他方法来确定的，高聚物不同，溶剂不同，分子量范围不同，就要用不同的经验方程式。nsp高聚物溶液的粘度 一般比纯溶剂的粘度 0大得多，粘度增加的分数叫增比粘度sp。(1 )式中r = / 0称为相对粘度，以表示溶液粘度对溶剂粘度的相对值，

7、是溶液整体的粘度行为, 包括溶剂分子间的内摩擦，高聚物分子和溶剂间的内摩擦。而sp则意味着已扣除了溶剂分子间的这部分粘度行为。故sp随溶液中高聚物粘度的增加而增大，为了便于比较，nnStaudinger建议用单位浓度下的增比粘度即一聖来做高聚物分子量的量度 （c为浓度）。一巴cc称作比浓粘度，其数值随浓度c的表示方法而异，也随溶液的浓度而改变，当溶液无限稀释 时，各个高聚物分子彼此相距极远，相互干扰可忽略不计， 此时溶液所呈现的粘度主要是反应了高聚物分子和溶剂分子之间的内摩擦。实验表明当浓度c趋近零时，比浓粘度趋近一固定的极限值,称为特性粘度，即lim sp =C-0 c(2)值可利用 sp

8、- C图由外推法求得。当c趋近零时,InJ 的极限值也是。这是因为当浓度 c不大时:cIn r冷sp 3釘)可以忽略高次项，即得limc=lim c 0 csp(3)在适当的浓度范围内，根据实验sp或 J 和c之间存在经验关系式:n“=k 2c cJ =订2C(5)这是两条直线方程，以亠图1外推法求nIn j或 丄二对c (见图1)得两条直线，外推至 c = 0时，两条c直线交纵坐标轴于一点，即可求得数值。的单位是浓度单位的倒数，随溶液浓度的表示法不同而不相同，文献中常用100毫升溶液内所含高聚物的克数浓度单位，我们用克/毫升为浓度单位。和高聚物的分子量的关系，用下面的经验方程表示：(6)M就

9、是粘均分子量，对于确定的高聚物一溶剂体系，在一定的温度下，K为一比例常数，：是与溶液中高分子形态有关的经验 参数，K和的数值都要由其它实验方法定出， 由于确定常数的方法不同，各方法的准确度和 平均分子量不同，因而 K和：的数值有时也略有出入，下表为常用的几个数值:咼聚物溶剂温度KCt聚苯乙烯苯20 C21.23 x 100.72甲苯25 C3.70 x 1020.62聚乙烯醇水25 C2.0 x 1020.76聚乙二醇水25 C21.56 x 100.52. 溶液的粘度。测定粘度的方法主要有毛细管法、转筒法和落球法，在测定高聚物溶液的特性粘度时，以毛细管法最为简便，当液体自垂直的毛细管中因重力

10、作用而流出到达稳态时，促使其流动的力（重力）与阻止其流动的力（内摩擦）相等时，Poise nille推导出下列公式：“兀 pr4t nhdgr4t（7）&V&V式中p 当液体流动时在毛细管两端间的压力差（此处就是液体的密度 流经毛细管液体的平均液柱高度h这三者的乘积）r 毛细管的半径；l 毛细管的长度；v 流经毛细管的液体体积t流出的时间用同一根粘度计在相同的条件下测定溶液和纯溶剂的粘度时,d,重力加速度g和它们的相对粘度就等于密APt一 o - A ?otot ptt0 potodtdoto(8)如果溶液的粘度不大（c1 x 102g/ml ）,则溶液的密度d与溶剂的密度do可近似地看作相等

11、，故有:(9)因此只要测定t和to,就可以求出r。三仪器和药品恒温槽1套停表1只容量瓶（25ml）1 只移液管5ml 2只移液管1只乌氏粘度计1支有塞锥形瓶（100ml）1只度与流出时间的乘积之比。小滴管1只洗耳球（或注射器） 1只 乳胶管2根重锤1只万用夹三只弹簧夹2只聚乙二醇洗液图2乌氏粘度计四实验步骤:1.将恒温槽调节到25.0 0.1 C，在有塞锥形瓶中加入约80ml蒸馏水放入恒温槽备用。2.配置高聚物溶液准确称取聚乙二醇约 1g,放在25ml容量瓶中配成水溶液。配溶液时，先加入溶剂至容量瓶的2/3，待其全部溶解后放入恒温槽，恒温10min，再加入同一恒温槽中已恒温的蒸馏 水到刻度。3

12、. 洗涤粘度计，先用热的洗液浸泡，再用自来水洗，蒸馏水冲洗干净。4. 测定不同浓度聚乙二醇的流出时间t。将粘度计垂直放入恒温槽中，用移液管将配置的聚乙二醇溶液10ml从A管注入粘度计，（注意不要加在 A管壁上！）加紧C管上的乳胶管，用洗耳球从管上的乳胶管口抽取管内的 液体，抽取时要使液体缓慢流出毛细管上升到G球的1/2处，然后打开C管，让空气进入可使连通器断路，即 D管中的液体和毛细管液体断开，使毛细管流出的液体悬空，打开C管,稍停12min,再打开B管，当液面流经刻度 a时，立刻按下停表开始记录时间，到液面降 到b刻度时，再按停表，此即溶液的流出时间t，再测两次，时间误差不能超过0.3秒。然

13、后依次用移液管加入恒温的蒸馏水5ml、5ml、10ml、10ml于粘度计中，每加一次溶剂，用洗耳球从C管鼓气搅拌均匀，并将溶液抽上流下23次冲洗毛细管，然后静置 23min ,用同法测定不同浓度的溶液流经毛细管的时间，每个浓度测三次。5. 测定溶剂流出时间to取出粘度计，倒出溶液，用蒸馏水洗涤。用移液管加入纯溶剂10ml，同上法测定其流经时间t0，也测三次。实验完毕，粘度计应用洁净蒸馏水浸泡或倒置使其晾干。在倒置干燥以前，粘度计内壁 必须彻底洗净，以免所剩高聚物在毛细管壁内形成薄膜。流出时间/（秒）m =t/t 0In mln m/c HspHsp/c 第一次第二次第三次平均值1溶液10ml

14、溶 剂 0ml 相对浓 度c =12溶液10ml 溶 剂 5ml 相对浓 度c=2/33溶液10ml 溶 剂 5ml 相对浓 度c=1/24溶液10ml 溶剂 10ml 相对浓 度c=1/35溶液10ml 溶剂 10ml 相对浓 度c=1/4纯溶剂（10ml）五数据处理1. 将所测数据列表如下：试样名称 溶剂名称溶液起始浓度Cg/100ml恒温槽温度2作 c 及 q c线性外推求出截距A,以A值除以C1即得。cclim=lim =4 =cQ C cT c c.而每次溶液的实际浓度 c= c C1,代入上式得：3 求聚乙二醇的粘均分子量，所得的相对误差不能超过15 %。=0.02 1.56 10

15、_4M78六.思考题1 乌氏粘度计中支管 C有何作用？除去支管 C是否仍可测定粘度？2 乌氏粘度计的毛细管太粗或太细，有什么缺点？3 利用粘度计测定高聚物分子量的局限性是什么？适用的分子量范围是多少？4 .特性粘度就是无限稀释时的比浓粘度，它和纯溶剂的粘度是否一样?七参考资料1 钱人元等，高分子化合物分子量的测定，科学出版社，1958。2 施良和，化学通报，1961, 5: 276。3 钱人元，化学通报，1955, 7: 396。(13)17实验二蔗糖的转化一一准一级反应目的:1. 测定蔗糖转化的反应速率常数，半衰期和活化能。2. 了解该反应的反应物浓度与旋光度之间的关系。3. 了解旋光仪的基

16、本原理，掌握旋光仪的正确的操作技术。二原理：蔗糖转化的反应式为：H +C2H2O1+ H2O T C6H12Q + C6H2Q(蔗糖)(葡萄糖)(果糖)在纯水中，此反应的速度极慢， 通常需在氢离子的催化作用下进行，该反应原应为一个二级反应，但由于水是大量存在的， 尽管有部分水参加了反应，仍可以认为反应过程中水的浓度是恒定的，因此，蔗糖的转化反应可看作为一级反应。一级反应的反应速度方程可由下式表示：-dCA 二 (1)dt式中：K为反应速率常数， O为反应时间t时的反应物浓度。(1)式积分得：lnCa= kt + lnC a(2)式中C0为反应时蔗糖的浓度，当 G= 1/2 C A0时，t可用t

17、i/2表示，即为反应的半衰期：竺理(3)2 k k蔗糖及其转化产物都含有不对称的碳原子，它们都具有旋光性。但是它们旋光能力不同,故可以利用体系在反应过程中旋光度的变化来量度反应的进程。测量旋光度所用的仪器称为旋光仪，溶液的旋光度与溶液中所含旋光物质之旋光能力， 溶齐性质、溶液的浓度、样品管长度、光源波长及温度等均有关系，当其它条件均固定时， 旋光度与反应物浓度C呈线性关系，即：= kC(4)式中常数k与物质之旋光能力、溶剂性质、样品管长度、光源波长等有关。物质的旋光能力用比旋光度来度量。比旋光度可用下式表示：(5):-100lc式中:t 实验时温度；入-所用光源波长，一般用钠光灯源D线，其波长

18、为589纳米（nm）a测得的旋光度，以度为单位；C浓度，以g/100cm为单位，即在100 cm3溶液里所含物质的克数；I 样品管的长度，以分米为单位。作为反应物的蔗糖是右旋性物质，其比旋光度: d2c=66.6 ,生成物中葡萄糖也是右旋性物质,其比旋光度: d20c =52.5。，但是糖是左旋性物质, 其比旋光度:d20c = 91.9 由于生成物中果糖的左旋性质，因此随着反应的进行， 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 大值严。、to= k反Ca （t = 0,蔗糖尚未转化）（6）最终体系的旋光度为冷=k生C0

19、（t =s,蔗糖已完全转化）（7） 式（6） （7）中的k反和k生分别为反应物与生成武之比例常数，当时间 t时，蔗糖浓度为CA, 此时旋光度:-t为：,/.t = k 反 CA+ k 生（G CA）（ 8）由（6） （ 7） （ 8）式联立可以得：0Ct o 0（.CA 0= ko-）（9）k反- k生.：st - - CA t = k（：t7q）（10）k反一 k生将（9） （10）二式代入（2 ）式，即得：In （、 、u）= kt + In （、沁-丄8）（11）由（11）式可以看出，若以In （:t m）对t作图得一直线，从直线的斜率可以求得反应 速率常数k,测定不同温度下的反应速率常

20、数，可利用阿累尼乌斯公式：(12)Ea2 -巧R( T2T1RT2T1 ln 蜃T? - T1 kj计算该温度范围内的平均活化能。三药品和仪器：药品： 蔗糖（化学纯），HCI溶液（4mol/dm3）仪器： 旋光仪1台停表1只锥形瓶150cm32只移液管25cm?2只烧杯 lOOcmL 400cm3各 1 只量筒100cm31只Y形管2只超级恒温槽1台四实验步骤：1 . 了解和熟悉旋光仪的构造，原理和使用方法。2 调节超级恒温槽的温度，使旋光管在25 0.2 C恒温。3 用蒸馏水校正仪器的零点：蒸馏水为非旋光性物质， 可用作校正仪器的零点。校正时，先洗净旋光管，将管的一端加上盖子；另一端向管内灌

21、满蒸馏水，使液体形成一个凸出的液面盖上玻璃片，此时，管内不应有气泡存在，(此步需要先用蒸馏水练习)，再盖上套盖，使玻璃片紧贴于旋光管。使勿漏水，但必须注意不要旋得太紧，以免玻璃 片压碎。用抹布将试样管擦干，再用擦镜纸将旋光管两端的玻璃片擦干净，将旋光管 放入旋光仪内，打开光源，调节目镜聚焦，使视野清楚，然后，旋转检偏镜至观察到 的三分视野暗度相等为止，记下检偏镜之旋角，重复测量三次，取其平均值，即为仪 器零点。4 称取20g蔗糖(在台式天平上)，放入干燥的烧杯中，并加入 100ml蒸馏水，使蔗糖全部溶解。若溶液混浊，还要进行过滤。5 蔗糖转化过程中旋光度的测定(1) :-t的测量分别用移液管吸

22、取已配置的蔗糖溶液和4mol/LHCI溶液各35mI加入到Y型管的两支管中，在25C恒温10min,然后将HCI溶液加入到蔗糖溶液中去，当HCI加入到一半时开始计时。并充分混合均匀，迅速用少许混合液将旋光管漂洗三次后，依上述零点校正的方法，将旋光管装好擦净，测定不同时间的旋光度，第一个数据要求离开反应开始时间1 -2分钟，测量时，将三分视野调节暗度相等后，先记录时间，再读取旋光度。第一个数据获得后，每隔一分钟读取一次旋光度，获得五个数据后，每三分钟读取一个数据，获得三个数据后，每五分钟读取一次，获得三个数据后，每十分钟读取一次，直 到反应1.5小时为止。(2) J的测定在测t的同时，将Y型管内

23、剩余的溶液置于50-60C的水浴内温热 30分钟，但必须 注意水的温度不可超过 60C，以防止溶液变黄，使 广的测定产生偏差。然后冷却到实验温度测定。若估Y型支管内的剩余溶液不够用来测定 ：心，则必须待:t测定完毕后将旋光管内的 溶液与Y型支管内合并，再按上述温热要求加热混合液30分钟，冷却到实验温度并测定其严。由于反应混合液温度酸度很大，因此，样品管一定要擦净后才能放入旋光仪，以免外管沾附的反应液腐蚀旋光仪，实验结束后，必须洗净样品管。6.将恒温槽调节到35 0.2 C,按步骤5测定35 C时蔗糖转化反应的旋光度屮和严。此样品只需做35分钟。五记录和数据处理3o蔗糖浓度 / (g/100cm

24、 ) , HCI/ (mol/dm ) 室温/ (C) ，大气压/ ( mmH)仪器零点/ t/minat/ (at g)/ln( at w)1. 以ln（ :-t-:心）对t作图，求出直线的斜率和截距，计算25C及35C时的速率常数。2. 由（1）中得的速率常数，求反应的半衰期。3. 利用阿累尼乌斯公式，计算平均活化能。4. 作:t -1 图。六.思考题：,t是否1. 实验中，我们用蒸馏水来校正旋光仪的零点，问蔗糖转化反应过程所测的旋光度 需要零点校正？为什么？2. 在混合蔗糖溶液和 HCI时，我们将HCI溶液加到蔗糖溶液中去，为什么？3. 为什么配蔗糖溶液可用粗天平称量？七参考资料：1.

25、F.Daniels,Experimental Physical Chemistry,6th ed.,1962:139-143,234-2432. 南京师大学报，自然科学版，1987, （3） : 603复旦大学等编，物理化学实验（上册），人民教育出版社，198047实验二丙酮碘化一复杂反应一目的1利用分光光度计测定酸催化时丙酮碘化反应的速率常数。2. 通过实验加强对复杂反应的理解。3. 掌握722型分光光度计的使用方法。基本原理丙酮碘化反应中生成的 是反应的催化剂，故反应是自动催化反应。H +CH 3-C-CH 3+ I2 0CH 3-C-CH 2I+ r + HTJ0实验证明丙酮碘化是一个复

26、杂反应,一般认为是分两步进行，即：CH -C-CHH +_ CH 3-C=CH 23 II3X rH-第一步：00H(1)ch3-c=ch2+ I2 ch3-c-ch2i + I- + H+第二步：0H0（2）反应（1 ）是丙酮的烯醇化，它是一个可逆反应，并且进行得很慢，反应（2 ）是丙酮的碘化反应，它是一个很快而且能进行到底的反应，丙酮碘化的总反应速度是取决于反应（1）丙酮烯醇化的反应速度， 二丙酮烯醇化的反应速度又取决于丙酮和氢离子的浓度，单位时间内生成碘化丙酮的数量与丙酮和氢离子浓度的乘积成正比。即：dC e(3)dt =kCA CH+CE碘化丙酮的浓度Q丙酮的摩尔浓度Ch+氢离子的浓度

27、K丙酮碘化反应速率常数dCE dCadt dt由于I 2的浓度可用分光光度计来测定，测定不同时间的碘的浓度，就可以求得dC_2和dtdCE的数值，若I 2的浓度比丙酮和酸的浓度小的多，反应中丙酮与酸的浓度可视为不变, dt反应速率就等于常数，方程（3）的积分就可进一步简化。CetdCE = kCA CH 亠idtcE0Ce -Ce =kCACH (t - to)Ce =C2 -Ci2C：CE -C12 二 2人5 t式中：Ci2 反应未开始溶液中I2的浓度 cE 时间为to时生成物的浓度，可看作零C|2经过t秒以后I 2的浓度C|2 二-kCACH t (C|2- CE)反应时，碘的摩尔浓度与

28、时间是直线关系，以C2对反应时间作图，得到一直线，直线的斜率就是kCACH +,而GG+在反应过程中保持不变，可由丙酮与氢离子的浓度计算出来。 反应速率系数k也就可以求出来，在温度一定时，虽反应时丙酮与碘的浓度不同，但反应速率系数k仍然是一个常数，通过这一实验，就可以说明反应速率系数基本上是一常数，在这个实验中，反应曲线的斜率就代表着反应速率的大小。实验测定溶液的吸光度，从工作曲线换算成碘的浓度，测定一系列标准浓度的碘的摩尔 浓度，根据溶液的摩尔浓度与吸光度成正比，应得到一条通过原点的直线，测定一未知溶液的吸光度值乘以工作曲线斜率，就知道这个溶液的浓度。722型分光光度计1台停表1只310cm

29、刻度移液管1只移液管：5cmf3只10cm34只20cm32只25cm31只30cm31只三仪器和试剂超级恒温槽1套50cm3碘瓶6只100cm3碘瓶1只洗瓶1个滴管1根0.005mol/dm3I2溶液(含KI 7 %)1mol/dm3 HCl2mol/dm3CHCOCH四操作步骤1调整分光光度计置分光光度计的波长为 460nm 722型分光光度计的使用见附录。2. 测定丙酮碘化反应速率常数取洗净烘干的 50cm3碘瓶六只，用移液管在每瓶中加入一定数量的水，0.005mol/dm 3| 2与1mol/dm HCl （具体数量见表），另取100 cm碘瓶加入2mol/dm丙酮100 cm，都放在

30、超 级恒温槽内，恒温15分钟以后用移液管吸取一定数量的丙酮加入一号碘瓶内，这些操作都 在恒温槽内进行，一般当丙酮加入一半时打开停表，加完丙酮后碘瓶从恒温槽内取出，迅速摇匀。将溶液加入比色皿前，用溶液洗涤两次，用滤纸擦干光滑面上可能存在液滴，将比色 皿放回暗箱，在一分钟或两分钟时进行读数，以后，每隔一分钟进行一次读数，直到反应完毕。其它溶液按相同的方法进行测量，三、四、五、六号溶液要半分钟读数一次，测量时记 录透光率，再处理数据时，应换算成吸光度（ A=- lg透光率）。反应物数量参照下表，丙酮在进行测量时再加入。溶液V (120.005mol/dm )V (HCl1mol/dm )V3 (H2

31、O)V (CHCOC32mol/dm )3cm3cm3cm3cm11052510210102553553010410102010510201010651025103. 制作工作曲线取1、2、3、4、5cmf0.005mol/dm i 2溶液放在50 cmi容量瓶内并稀释至刻度，在25C恒温槽中恒温15分钟，测量比色皿内温度，然后测定溶液的吸光度或透光率，分光光度计使用见附录。实验完毕后，关掉各电源、碘瓶、容量瓶刷洗干净并放回烘箱内，比色皿洗净放在比色皿盒内。五数据记录I 2 的浓度mol/dm3 (12)盐酸浓度 mol/dm3 ( HCl)丙酮浓度 mol/dm3 ( CHCOC3H（1）制

32、作工作曲线50 cm3容量瓶中加入碘12345的毫升数I 2的浓度 吸光度(2)测定反应速率常数T寸间t1f23456六.数据处理溶液编号123456反应开始时丙酮浓度反应开始时盐酸浓度盐酸与丙酮浓度乘积反应曲线斜率反应速率常数k (dm? min一1 mo1)方法一：(1 )从I2的浓度对吸光度制作工作曲线(2) 从工作曲线上求得不同吸光度时I 2的浓度(3) 以I 2的浓度对时间作图。得到一条直线，直线的斜率等于一kCAC+(4) 计算丙酮和酸的浓度，进一步计算不同浓度时的反应速度常数，求出k的平均值 方法二：(1)以碘的浓度为纵坐标对吸光度作工作曲线，得到一条通过原点的直线，求直线的斜率

33、m(2 )实验测得溶液的吸光度(乘以 m,为碘的浓度)对时间(分)作图得一直线，求次 直线的斜率m,而二mm；就代表反应速度(3 )反应速度等于-kCO+计算反应速率常数，并求 k的平均值实验四中和热的测定恒压量热法一、目的：测定醋酸与氢氧化钠的中和热，计算醋酸的电离热。二、原理在一定的温度、压力和浓度下，1摩尔酸和1摩尔碱中和时放出的热量叫做中和热。强酸和强碱在水溶液中几乎完全电离，在足够稀释的情况下中和热几乎是相同的，在25C时:+ -H + OH t H 2O中和 H=- 57.3 kJ/mol若所用溶液相当浓，则所测得的中和热值较高。这是由于溶液相当浓时，离子间相互作用力及其他因素影响

34、的结果。若所用的酸只部分离解，放出的热量则大大小于57.3千焦。弱酸（或弱碱）在水溶液中部分电离，当其和强碱（或强酸）发生中和反应时，其热效应是中和热和电离热的代数和。例如醋酸和氢氧化钠的反应：HAct H + Ac电离 HH+ + OH- t h 2O中和 HHAc + OH- t h 2O + Ac 中和 H根据盖斯定律，有中和H=A电离H+A中和H所以电离H=A中和H一 中和H本实验，系采用化学反应标定法，标定量热计的热容量，即将盐酸和氢氧化钠水溶液在量热计中反应利用其已知的中和反应热和测得反应前后量热计的温差厶T,计算量热计的热容量。在相同的条件下，将待测反应在量热计中进行，利用它的热

35、容量和反应测得的温差， 求出反应热。四、仪器和药品杜瓦瓶量热计（包括杜瓦瓶、内管、橡皮塞、夹子、木盒）250 mL容量瓶2只50 mL移液管3只400 mL烧杯1只洗耳球 1只洗瓶1只1.5 mol/L NaOH溶液1.0 mol/L HCl标准溶液1.0 mol/L HAc标准溶液实验装置简图杜瓦痛 木盒一五、操作说明1. 调节贝克曼温度计到合适的位置。2. 50 mL移液管移取1.0 mol/L HCI 入250 mL容量瓶，定容。250 mL溶液全部加入杜瓦 瓶中，内管加入 1.5 mol/L NaOH 溶液50 mL。3. 调节好的温度计插入杜瓦瓶中，稳定后读数，用洗耳球将内管中的Na

36、OH溶液吹入杜瓦瓶中（可以有剩余），摇匀杜瓦瓶中的溶液，观察温度上升。直到温度不变，记下读数。重 复两次，取平均值 T。4. HAc溶液按同样的操作两次，记下平均值 T。六、实验数据处理：t时的中和反应热效应1. 利用下列经验式，计算在实验浓度范围内强酸强碱在实验温度中和H 中和 H=- 57111.6 + 209.2 （t-25 ）焦耳 /摩尔根据中和反应放热和体系吸热的平衡关系：C酸V酸厶中和H= CA T计算量热计（含溶液）热容量 C式中C酸、V酸分别为酸溶液的物质的量浓度和体积。七、讨论：1. 用内管加样的方法：目的是使酸和碱液在反应前都处于同一温度，消除温度不同而带来 的误差。2.

37、中和热和电离热都与浓度和测定的温度有关，因此在阐明中和过程和电离过程的热效应 时，必须注意记述酸和碱的浓度以及测量的温度。3. 在测定量热计（含溶液）的热容和测定弱酸强碱的中和热时，都要使酸被中和完全，两但本实验可次测定所用的溶液应该相等，两次中和后溶液的热容量因含盐不同会稍有差别，以忽略不计，当然，也可以用别的方法来测定量热计的热容量。八、思考题：1. 弱酸的电离是吸热还是放热？2. 中和热除与温度、压力有关外，还与浓度有关，如何测量在一定温度下，无限稀释时的中和热？附：贝克曼（Beckman温度计的使用在实验室中较精确的测定温度，必须使用刻度精确的温度计，例如：温度需要读至0.001 C,

38、则温度计上的刻度至少要到 0.01 Co为了达到这个目的， 一种方法是将温度计做得 很长，另一种方法是用很多不同温度范围内使用的温度计，前一种温度计使用时当然不方便， 后一种也极不经济，需要精确测定纯物质的熔点和沸点。需要知道绝对温度，则一般采用后 一种方法；如果我们不需要知道一个系统温度的绝对值，只需要精确测定T ,而且T之间并不太大，最好使用贝克曼温度计。一、构造和特点贝克曼温度计，也是水银温度计的一种，是精密测定温度差值的温度计。贝克曼温度计简单的构造如图所示，下面为水银球，上面有贮汞槽。上下由毛细管连通， 贮汞槽可以用来调节水银其中的水银。其中除了水银外是真空。在玻璃毛细管有一刻度尺，

39、 一般只有5C,每度为100等分，即最小分度值为 0.01 Co用放大镜可以估计到 0.001 C,贮 汞槽的背面的温度标尺只是粗略地表示温度数值，即贮汞槽中水银与水银球中水银完全相连 时，贮汞槽中的水银面所在的刻度就表示温度的粗值，毛细管背面的温度标尺上最大刻度处到毛细管末端的 A处，约有2度，用R表示。为了便于读数，贝克曼温度计的刻度有两种刻法：一种最小刻度在刻度尺的上端，最大读数刻在下端，另一种恰好相反。 前者用来测量温度下降，成为下降式贝克曼温度计，刻度总恭 维5度，最小刻度为 0.01 Co乱刻度：b.毛细管未端:A. 水餵球：B, 毛细管;C温度标尺；D水银储槽综上所述，贝克曼温度

40、计，有两个主要的特点，其一是水 银球的水银量可借助贮汞槽调节，这就可使用于不同的温度区间来测量温度差值，所测温度越高，球内的水银就越少。其次, 由于刻度能刻至 0.01 C，因而能较精确地测量温度差值，但 不能用来精确测量温度的绝对值。二、使用方法首先，根据实验的要求来确定选用哪一类型的贝克曼温度计，目前的实验中用的是上升 式的，故以上升式的为例说明使用方法。使用时需经下面的操作步骤1. 调整调整就是调整水银球内的水银量，所谓调整好一支贝克曼温度计是指在所测量的起始温度时毛细管的水银面应在刻度的合适范围内，以确保终了温度时，水银面亦落在刻度范围内。 因材，在使用贝克曼温度计时， 首先应该将它插

41、入一个与所测体系的起始温度相同的体系内， 待平衡后如果毛细管内水银面在所要求的合适刻度附近，就不必调整，否则，应按下述三个步骤进行调整:（1）水银丝的连结此步骤是将贮银槽中的水银和水银球中的水银相连。若水银球中的水银量过多，毛细管内水银面已超过毛细管末端A点，在此种情况下，右手握住温度计的中部，慢慢倒置，并用手指轻敲贮银槽处，使贮银槽内的水银与毛细管的末端处 的水银相连接，连接后，将温度计倒转过来，并垂直正放。若水银球内的水银量过少，用右手握住温度计的中部，将温度计倒置，用左手轻敲右手的手 腕（此步骤操作要特别注意，切勿使温度计与桌面碰撞！）此时，水银球内的水银就可以自动流向贮汞槽，然后，按上

42、述方法连接。（2 ）水银球中水银量的调节一一恒温浴调节法设t为欲测体系的起始摄氏温度，在此温度下，欲使贝克曼温度计中毛细管的水银面恰好在OC 1C之间，则需将已经连接好的水银丝的贝克曼温度计悬于一个温度为t=t室温的水浴中，待平衡后，用右手握住贝克曼温度计的中部，由水浴中取出，立即用左手沿温度计的轴c向敲右手的手腕，或用左手轻击右小臂使水银丝在毛细管的末端A处短开（注意：在毛细管末端不得有水银保留）（3）验证所取温度经上述调整后，将温度计插入温度为t的水浴中，此时，水银面落在OC 1C之间。调好后的贝克曼温度计放置时应将其上端垫高，以免毛细管中的水银丝与贮汞槽中的水银相连。2.读数读数值时，贝

43、克曼温度计必须保持垂直，而且水银球应全部浸入所测温度的系统中，由于毛 细管中的水银面上升或下降时，有粘滞现象，所以读数前必须先用手指轻弹水银面中，清除 粘滞现象后，再读数。3刻度值的校正当测量精确度要求高时，对贝克曼温度计也要进行校正，校正的因素较多，在非特别精确的 测量中，可以不校正。4. 使用注意事项 贝克曼温度计是水银温度计的一种，在使用时，除按照使用普通水银温度计的要求使用外， 还必须特别注意以下几点：（1）贝克曼温度计由薄玻璃制成，尺寸也较大，为防止损坏所以一般只应放置三处：a. 安装在仪器上； b. 放在温度计盒中； c. 握在手中 不应任意搁置（2）调节时，注意：勿使它受到骤热或

44、骤冷，还应避免重击（3）调节好的温度计，注意：勿使毛细管中的水银柱再与贮汞槽中的水银相连接。实验五 异丙醇一环己烷体系的气一液平衡相图、目的1. 在常压下测定一完全互溶双液系在不同组成时的沸点和气液两相平衡时的组成并作出沸 点一一组成相图。2. 了解沸点的测定方法。3. 用阿贝折光仪测量液相和气相的组成，了解液体折光率的测定原理和方法。、原理两种在常温时为液体的物质混合起来而成的二组分体系称为双液系，两液体若能按任意比例互相溶解，称完全互溶双液系；若只能在一定比例范围内互溶，则称为部分互溶双液系。例如异丙醇、环己烷双液系；丙酮、氯仿双液系；乙醇、水双液系都是完全互溶双液系，苯、 水双液系是部分

45、互溶双液系。液体的沸点是指液体的蒸气压和外压相等时的温度。在一定的外压下，纯液体的沸点有确定的值。但对双液系，沸点不仅是与外压有关，而且还和双液系的组成有关，即和双液系中两种液体的相对含量有关。由两种挥发性液体所构成的溶液与气相呈平衡时，气相组成与液相组成经常不同，亦 即在恒压下将该溶液蒸馏，馏出液和母液组成不同。对理想溶液，每一组分在气相中所占的分压 Pb等于该纯组分的饱和蒸发压 Pb与液相中 该组分之摩尔分数的乘积，此即拉乌尔定律的数学表达式：PB=PBXB。对大多数实际溶液由于两种液体分子的相互影响，与拉乌尔定律发生很大的偏差，原80.8813异丙醇环己烷环己烷-异丙醇二元相图因是在两种

46、组分之间存在着化学反应的趋势或者发生缔合，致使溶液的挥发性变小，另外有些物质组成溶液后使缔合度变小，溶液的挥发度增大，在这些实际溶液沸点组成曲线上便出现了最高或最低点， 其液相曲线与气相曲线相交于一点，即两相组分相同，再继续蒸馏，只是使气相的总量增加而溶液的组成及沸点均不改变，这溶液称为恒沸混合物。本实验研究由异丙醇环己烷按不同比例组成的溶液，在蒸馏过程中，当达到一定沸点时，分别取出馏出液和母液试样，用物理方法，测其折光率分析其组成，尔后t-x相图。折光率是一个物质的特征数值，溶液的折光率与组成有关，因此在一定温度下测定一系列已知浓度溶液的折光率， 作出该溶液折光率一一组成工作曲线，就可按内插

47、法得到这种未知溶液的组成。物质的折光率与温度有关，大多数液态有机化合物折光率的温度系数约为-0.0004,因此在测定时应将温度控制在指定的+0.2 C范围内，方能将这些液体样品的折光率测准到小数点后4位。对挥发性溶液或易吸水样品，加样时动作要迅速，以防止挥发或吸水，影响折 光率的测定结果。三、仪器和药品沸点仪3125 cm棕色瓶1号12号（内装不同组成的异丙醇环己烷混合液）阿贝折光仪1台电加热套1台超级恒温槽1台0100精密温度计橡皮头滴管10支异丙醇（分析醇）1瓶环己烷（分析醇）1瓶取样小试管25只1套12只平衡蒸馏器A盛液容器 B测量温度计C校正温度计 D小球E电热丝F冷凝器G 支管 H

48、导线四、实验步骤1.将沸点仪按下图所示进行装置。用冷凝管夹夹住将其固定在铁架上，这套装置包括（沸点仪、蒸馏烧瓶、直型回流冷凝器），测量温度计管和电热装置等。2. 预先由教师准备好 12个样品，分别储存在 125 cm3的棕色小口瓶内，其中 1号为纯 异丙醇，12号为纯环己烷，其它 10个样品为不同组成的异丙醇一一环己烷混合液。3实验开始时先加1号样品若干于蒸馏瓶中，要求液面高于容量的1/3,低于容量的1/2。加热1号样品，使混合液沸腾，蒸出液不断流入集液漏斗D中，经过十分钟后集液漏斗中溶液组成与气相组成完全相同，溶液浓度已不再变化， 温度计指示着稳定的温度，记录其温度和大气压数值，切断电源，从

49、集液漏斗D中取出约0.5 cm3溶液，测定折光率代表气相组成。从蒸馏烧瓶中取出溶液测定液相组成折光率。按照上法再进行1号一一12号样品的测定1号为纯异丙醇，12号为纯环己烷，其沸点不进行测定可按下列数据计算：异丙醇：分析纯，沸点 82.30 C压力每发生土 10mmHg柱变化，沸点发生土 0.30 C变化环己烷：分析纯，沸点 80.80 C压力每发生土 10mmHg柱变化，沸点发生土 0.50 C变化在计算时，应将实验室大气压换算为0C时的大气压，再与 760 mmHg柱进行比较。4. 测定折光率（1）阿贝折光仪的结构、原理见附录。（2） 调节通过阿贝折光仪的恒温水温为25 C （或35 C）

50、 土 0.50 C,然后分别测定平衡时的气相样品的折光率，对每个样品要加样两次，每次加样要测读两次折光率值，若测得的四个数值很接近，则取其平均值，即为所测样品在该温度时的折光率。每次加样测量以前，必须先将阿贝折光仪的棱镜镜面洗净，可用数滴挥发性溶液（如丙酮）淋洗，再将擦镜纸轻轻吸去残留在镜面上的溶液，阿贝折光仪在使用完毕后也必须将镜面处理干净。五、数据记录与处理1. 数据记录室温：气压:实验样品号沸点t /c）馏出液（气相）母液（液相）折光率蒸气组成折光率液相组成1234567891011122数据处理:(1 )根据下表数据作异丙醇环己醇溶液的nx工作曲线。nDX 异0.0000.2000.4

51、000.6000.8001.00025 C1.42361.41401.40521.39581.38561.375235 C1.41831.40901.40001.39101.38151.3711(2) 按气相和液相样品的折光率，从nx工作曲线上查得相应组成。(3) 以沸点tC为纵坐标，为横坐标，做各对馏出液一一母液的组成对沸点的图，以得到组成温度曲线，分别通过馏出液组成和母液组成，画出光滑曲线，这些曲线应在恒沸混合物处相切，由图上找出恒沸点及恒沸物组成，并在图上标出。六、思考题1按所得相图，讨论此溶液的蒸馏情况并考虑若要在常压下用简单蒸馏方法由异丙醇一一环己烷溶液制取纯异丙醇，溶液的组成应在怎样一个范围？为什么？2在做1号12号样品实验过程中，若发现温度计温度不稳定，请说明原因？3若某混合液其摩尔分数组成位于最低恒沸混合物与纯异丙醇之间，气液达平衡时的温度为76 C,问如何提高和降低混合液的气液平衡温度？