分光光度法测定络合物的组成及稳定常数

1、分光光度法测定络合物的组成及稳定常数 实验目的 1、掌握分光光度法测定络合物组成及稳定常数的基本原理和方法。 2、计算络合反应的标准自由能变化。 3、学会使用分光光度计。 实验原理 溶液中金属离子M和配位体L形成MLn络合物。其反应式为：M?nL?MLn，当达到平衡时，其络合稳定常数为： K?MLn ? （1-1） nML 式中：K为络合物的稳定常数，MLn、M、L分别为络合平衡时络合物、金属离子和配位体的浓度（严格的说（1-1）式中各浓度值应以活度来代替），n为络合物的配位数。 显然，如果通过实验能测得（1-1）式中右边各项的浓度及n值，则就能算得K值。本实验采用分光光度法来测定这些参数。

2、1.分光光度法的实验原理 让可见光中各种波长的单色光分别地、依次透过溶液，其中某些波长的光即被吸收，使得透过的光形成了吸收谱带（或称吸收曲线），因而可以对不同的物质进行鉴定分析，这是定性分析的基础。 根据朗伯比耳定律，入射光强I0与投射光强I之间有如下关系： I?e?klc ? （1-2） I0 lnI0?klc?D ? （1-3） I 式中：D称为光密度（或吸光度）；k为吸光系数，对于一定溶质，溶剂及一定波长的入射 I光k为常数；c为溶液的浓度；l为比色皿（液层）厚度；称透光率。 I0 从（1-3）式看出，在固定液层厚度l和入射光波长的条件下，光密度D与溶液浓度成正比。选择入射光波长，使它对

3、被测物质即具有一定的灵敏度，又使溶液中其它物质的干扰为最小，做被测物质的D?C标准工作曲线，然后测定被测溶液的光密度，根据光密度的大小即可在标准工作曲线上求得相应的浓度值，这是定量分析的基础。 2.络合物组成的测定 本实验采用等摩尔连续变化法测定络合物的组成，其原理如下：在保持总摩尔数不变的情况下，依次改变体系中两组分摩尔分数的比值，配制一系列摩尔分数不同的溶液，测量这一系列溶液的光密度D值。做光密度D-摩尔分数x曲线如图5-2所示，从曲线上光密度的极大之Dmax所对应的摩尔分数值，即可求出n值。 1 为了配溶液时方便，通常取相同摩尔浓度的M溶液和L溶液，在维持总体积不变的条件下，按不同的体积

4、比配成一系列混合物溶液。这样，它们的体积比也就是摩尔分数之比。 VL设x为Dmax时所取L溶液的体积分数，即：x? M溶液的体积分数为1?x，则VM?VL 配位数为： xn? ? （1-4） 1?x 若溶液中只有络合物MLn具有颜色，则溶液的光密度D和MLn的含量成正比，作D-x图，从曲线上的极大位置即可求出n值。若配成的溶液中除络合物外，尚有金属离子M及配位体L与络合物在同一波长?中也存在着一定程度的吸收，此时所观察到的光密度D并不是完全由络合物MLn吸收所引起，必须加以校正。其校正方法如下： 作出实验测得的光密度D对溶液组成（包括金属离子浓度和配位体离子浓度为0的两点）的图。连接金属离子浓

5、度为0及配位体浓度为0的两点的直线如图5-3所示，直线上所表示的不同组成光密度数值D0可以认为是由金属离子M和配位体L吸收所引起，因此，把实验所观察到的光密度数值D减去对应组成上该直线读出的光密度数值D0，所得到的差值?D?D?D0就是该溶液组成下浓度的光密度数值。作此光密度?D?x的曲线，曲线极大点所对应的溶液的组成就是络合物组成。用此方法测定络合物组成时，必须在所选择的波长范围内只有MLn一种络合物有吸收，而金属离子M和配位体L等都不吸收或很少吸收，只有在这种情况下D?x曲线上极大点所对应的组成才是络合物组成。 3.稀释法测定络合物稳定常数 设开始时金属离子M和配位体L的浓度分别a和b，而

6、达到络合平衡时络合物浓度为x则： K?x ?（1-5） n(a?x)(b?nx) 由于光密度已经过上述方法校正，因此可认为校正后溶液光密度正比于络合物浓度。如果两个不同浓度的M金属离子和配位体总浓度相同（总摩尔数）条件下，在同一坐标上分别作光密度对两个不同总摩尔数的溶液组成曲线。在这两条曲线上找出光密度相同的任意两点如图5-4所示，则在此两点上所对应的溶液的络合物浓度应相同。设对应于两条曲线的起始金属离子浓度及配位体浓度分别为a1 b1 ，a2 b2，则 xx ? （1-6） K?nn(a1?x)(b1?nx)(a2?x)(b2?nx) 解上述方程可得x，然后即可计算络合物稳定常数K。 仪器和

7、试剂 72型分光光度计 1套 容量瓶（100ml） 13个 移液管（50ml） 1支 （250ml） 2个 （25ml） 1支 烧 杯（250ml） 1个 （10ml） 2支 （100ml） 2个 钛鉄试剂（1，2-二羟基苯，3，5-二黄酸钠）分析纯0.005M 硫酸高铁铵（NH4Fe（SO4）212H2O）分析纯 0.005M PH=2.1 HCL缓冲液 2 实验步骤 1、用0.005M钛鉄试剂溶液和0.005M硫酸高铁铵溶液按下表制备11个待测溶液的样品 然后依次将各样品加蒸馏水稀释至100ml 2、测定络合物MLn的最大吸收波长?max 用6号样品测定其吸收曲线，以蒸馏水为参比液，用分光

8、光度计测定波长由小到大的光密度值。做波长光密度曲线，找出吸收曲线的最大吸收峰所对应的波长?max数值。 3、以蒸馏水为参比液，测定11个样品在波长?max下的光密度值。 4、配制0.0025M的硫酸高铁铵及0.0025M钛鉄试剂溶液各100ml。 移取0.005M硫酸高铁铵溶液50ml于100ml容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度。同样方法配制0.0025M钛鉄试剂溶液100ml。 5、用0.0025M钛鉄试剂溶液和0.0025M的硫酸高铁铵溶液按实验步骤1配制第二组待测溶液，并测定其在波长?max下的光密度值。 数据记录和处理 1、将所得数据列表。 2、做最大吸收峰曲线D?。 3、作两组溶液的光密

9、度D对溶液组成x的D?x曲线。 4、按上述方法进行校正，求出两组溶液中络合物的校正光密度数值?D?D?D0。 5、作两组溶液的?D?x图，于同一坐标上。 x?n的数值，从n的数值即可得到络合物组成MLn。 6、找出曲线最大值下相应于1?x 7、从图上找出二组溶液中任意相同光密度的二点所对应的溶液组成（即求出a1 b1 ，a2 。 b2数值） 8、根据（1-6）是求出x的数值。 9、从x数值算出络合物稳定常数。 10、利用?G0?RTlnK稳计算该反应的标准自由能变化。 思考题 1、试分析影响络合物稳定常数的因素。 2、为什么要控制溶液的PH值。 参考文献 1 罗澄明，向明礼，物理化学实验 (第

10、四版), 高等教育出版社，2004年版 2 北京大学等校，物理化学实验 (第四版), 北京大学出版社，2002年版 3 3 东北师范大学出版社等校，物理化学实验 (第二版), 高等教育出版社，1989年版 凝固点降低法测相对分子质量（综合型） 实验目的 1、掌握一种常用的相对分子质量测定方法。 2、通过实验进一步理解稀溶液理论。 实验原理 利用稀溶液的冰点降低依数性质测定相对分子质量。冰点降低（凝固点降低）即含非挥发性溶质的二组分稀溶液的凝固点将低于纯溶剂的凝固点。 数学表达式为 ?T?T0?T?Kf?m (2-1) 式中：T0为纯溶剂的凝固点；T为溶液的凝固点；Kf为质量摩尔凝固点降低常数，

11、简称为凝固点降低常数；m为溶质的质量摩尔浓度。 g/M?1000 （2-2） 又因为 m?W 式中：M为溶质的摩尔质量（g?mol?1）；g和W分别表示溶质和溶剂的质量（g）。 1000g ?T?W 全部实验操作归结为凝固点的精确测量。所谓凝固点是指在一定压力下，固液两相平衡共存的温度。测定溶剂、溶液温度随时间的变化，绘制得步冷曲线，而得到溶剂、溶液的凝固点。注意实验操作中必须掌握体系的过冷程度。 仪器与试剂 凝固点测定仪一套，SWC-数字式贝克曼温度计一台，水银温度计（050，最小分度为0.1）1支，大玻璃缸一只 环己烷（A.R.），萘（A.R.），冰 实验步骤 1、将仪器安装好，取自来水注

12、入冰浴槽中（水量以注满浴槽体积2/3为宜），然后加入冰 0屑以保持水温在35C。 2、纯溶剂环己烷的凝固点的测定 （1）纯溶剂环己烷的近似凝固点的测定。 用移液管取50ml环己烷注入冷冻管并浸入水浴中，不断搅拌该液，使之逐渐冷却，当有固体开始析出时，停止搅拌，擦去冷冻管外的水，移到空气浴的外套管中，再一起插入冰水浴中，缓慢搅拌该液，同时观察温度计温度，当温度稳定后，记下读数，即为环己烷的近似凝固点。 （2）纯溶剂环己烷的精确凝固点的测定。 取出冷冻管，温热之，使环己烷之结晶全部融化。再次将冷冻管插入冰水浴中，缓慢搅拌，使之逐渐冷却，并观察温度计温度，当环己烷液的温度降至高于近似凝固点的0.50

13、C时，取出冷冻管，擦去水，移至外套管中，停止搅拌，大量结晶出现，温度开始回升，改为缓慢搅拌，一直到温度达到最高点，此时记下的温度即为纯溶剂的精确凝固点。 重复两次取其平均值。 3、溶液的凝固点的测定 将（2-2）式代入（1）式得M?Kf? 4 取出冷冻管，温热之，使环己烷结晶融化。取0.114g的萘片由加样口投入冷冻管内的环己烷液中，待萘全部溶解后，依（2-2）的步骤测定溶液的近似凝固点与精确凝固点，重复两次，取平均值，再加0.120g，按同样的方法，测另一浓度的凝固点。如是已预先配置好的溶液，则可直接测定。 结果记录与处理 室温： 气压： 环己烷密度 环己烷质量 W环 实验注意事项 1、凝固

14、点的确定较为困难。先测一个近似凝固点，精确测量时，在接近近似凝固点时，降温速度要减慢，到凝固点时快速搅拌。 2、千万不要过冷，若过冷太甚，凝固的溶剂过多，溶液的浓度变化过大，所得凝固点偏低。 结果讨论 1、本实验的关键在于掌握体系的过冷程度。如果溶液过冷程度不大，则放出的凝固热不易测得，可以将温度回升的最高值作为溶液的凝固点。若过冷太甚，凝固的溶剂过多，溶液的浓度变化过大，所测凝固点偏低。 2、溶液的冷却曲线与纯溶剂的冷却曲线不同，不出现平台，只出现拐点，即当析出固相，温度回升到平衡温度后，不能保持一定值，因为部分溶剂凝固后，剩余溶液的浓度逐渐增大，平衡温度要逐渐下降。 3、用凝固点降低法测相

15、对分子质量只适用于非挥发性溶质且非电解质的稀溶液。 思考题简答 1、凝固点降低法测相对分子质量的公式，在什么条件下才能适用？ 2、在冷却过程中固液相之间和寒剂之间，有哪些热交换？它们对凝固点的测定有何影响？ 3、当溶质在溶液中有解离、缔合和生成络合物的情况下，对相对分子质量测定值的影响如何？ 4、影响凝固点精确测量的因素有哪些？ 参考文献 1 复旦大学等校，物理化学实验 (第三版), 高等教育出版社，2004年版 2 北京大学等校，物理化学实验 (第四版), 北京大学出版社，2002年版 3 刘廷岳，王岩，物理化学实验, 中国纺织出版社，2006年版 5 丙酮碘化反应 实验目的 1、利用分光光

16、度计测定酸作催化时丙酮碘化反应的反应级数、速率常数及活化能。 2、初步认识复杂反应机理，了解复杂反应的表观速率常数的求算方法。 3、掌握分光光度计的使用方法。 实验原理 在酸的催化，丙酮碘化反应是一个复杂反应，H+是反应的催化剂，而丙酮碘化反应本身有H+生成，因此这是一个自动催化反应，又因反应并不停留在生成一元碘化丙酮上，还要继续下去。所以应选者适当的反应条件，测定初始阶段的反应速度。则此反应的动力学方程式可表示为： dCE?dCA?dCI2Pqr?kCACI2CH ? ? (3-1) dtdtdt 式中，CE为碘化丙酮的浓度；CH+为氢离子的浓度；CA为丙酮的浓度；k表示丙酮碘化反应总的速率

17、常数。指数p、q、r分别为丙酮、碘和氢离子的反应级数。 如反应物碘是少量的，而丙酮和酸对碘是过量的，则反应在碘完全消耗之前，丙酮和酸的浓度可认为基本保持不变。实验证实在本实验的条件（酸的浓度较低）下，丙酮碘化反应对碘是零级反应，即q为零。由于反应速率与碘的浓度的大小无关（除非在很高的酸度下），因而反应直到碘全部消耗之前，反应速度将是常数。即 dCEpr?kCACH?常数 ?（3-2） dt Pr对上式（3-2）积分 可得：CE?kCACH?t?C ? (3-3) 式中C为积分常数。由于dCI2dCE?，可由CI2变化求得CE的变化，并由CI2对时间tdtdt 作图，求得反应速率。 由于碘在可见

18、光区有一个比较宽的吸收带，而在此吸收带中盐酸、丙酮、碘化丙酮和碘化钾溶液则没有明显的吸收，所以可利用分光光度法直接观察碘浓度的变化，从而测量反应进程，求出反应的速率常数。 按照朗伯-比耳(Lambert-Beer)定律，某指定波长下，光密度D与碘浓度CI2有： D?alCI2 ? (3-4) I1?lg0 ? (3-5) TI 式中：I0为入射光强度，可采用通过蒸馏水后的光强；I为透过光强度，即通过碘溶液后的光强；l为溶液厚度；a为吸光系数；T为透光率。对同一比色皿l为定值，3-4式中al可通过对已知浓度的碘溶液的测量来求得。将通过蒸馏水的光强定为透光率100，然后测量通过溶液时的透光率T，则

19、有： al?(lg100?lgT)/CI2 ? (3-6) 又根据 D?lg 将（3-4）、（3-5）式代入（3-3）式中整理后得： 6 PrlgT?k(al)CACH?t?B ? (3-7) 由（3-7）式可知，lgT对时间t作图，通过其斜率m可求得反应速度。即 Prm?k(al)CACH? ?（3-8） （3-8）式与（3-2）式相比较，则有 ?m/(al) ? (3-9) 为了确定反应级数P，至少需进行两次实验。当丙酮初始浓度不同，而氢离子、碘的初始浓度分别相同时，即CA2=uCA1、CH?2?CH?1、CI22?CI21。则有 P?2kCA2CH2CI2upCA?2p1?u 则 lg?

20、plgu PrqP?1kCACCC?1HI1A11?2?2Prq p?(lg?2m)/lgu?(lg2)/lgu ?（3-10） ?1m1 同理，当丙酮、碘的初始浓度分别相同，而酸的浓度不同时，即CA3=CA1、CI23?CI21、CH?3?wCH?1，可得出 ?3)/lgw ?（3-11） ?1 又由CA4=CA1、CH4?CH1 、CI4?xCI1 ? q?(lg4)/lgx ?（3-12） ?1r?(lg?22 从而作四次实验，可求得反应级数p、r、q。 由两个或两个以上温度时的速率常数，就可以根据阿累尼乌斯(Arrhenius)关系式 或 可以求算反应的活化能。 仪器和药品 72型分光

21、光度计 1套 容量瓶(50mL) 7只 超级恒温槽（带有恒温夹层） 1套 容量瓶(100mL) 2只 移液管(10mL，5mL) 各3只 秒表 1块 碘溶液(含2%KI)(0.01moldm-3) 标准盐酸溶液(1moldm-3) 丙酮溶液(2moldm-3)。 实验步骤 1、调整分光光度计：首先把恒温槽调到25.0。然后打开微电计开关，旋转调零旋钮，使光点指到零点位置，然后将波长调到500nm处，再将恒温比色皿装满蒸馏水，在25.0时放入暗箱并使其处于光路中。调整光亮调节器，使微电计光点处于透光率“100”的位置上。 2、求al值： 取0.01moldm-3的碘溶液5mL注入50mL容量瓶中

22、，用二次蒸馏水稀释到刻度、摇匀，即得0.001 moldm-3的碘溶液。取此碘溶液洗比色皿两次，然后注入恒温比色皿，在25.0时，置于光路中，测其透光率，利用(3-7)式求出al值。 3、丙酮碘化反应的速率常数的测定： 取一洗净的小烧杯，加入约110dm3左右二次蒸馏水，置于25.0的恒温槽中恒温。用移液管分别吸取0.01mol/m3标准碘溶液10 dm3、10 dm3、 7 ? (3-13) 10 dm3、5 dm3，注入已编号（14号）的4只干净的50 dm3容量瓶中。另取一支移液管分别向14号容量瓶内加入1 molm-3标准盐酸溶液5 dm3、5 dm3、10 dm3、5 dm3（注意依

23、瓶号顺序），再分别注入适量的蒸馏水，盖上瓶盖，置于恒温槽中恒温。再取50 dm3干净的容量瓶，取少量2 mol/m3标准丙酮溶液清洗两次，然后注入约50 dm3标准丙酮溶液，盖上瓶塞，置于25.0的恒温槽中恒温(恒温时间不少于10min)。 温度恒定后，用移液管移取恒温的丙酮溶液10 dm3迅速加入1号容量瓶内，当丙酮溶液加到一半时开动秒表计时。用以恒温的蒸馏水将此混合液稀释到刻度，迅速摇均，并用此混合液将干净的比色皿清洗多次，然后把此溶液注入比色皿（上述操作要迅速），测定不同时间的透光率。每隔2分钟测定透光率一次，直到取得1012个数据为止。如果透光率变化较大，则改为每隔1分钟记录一次。在测

24、定过程中用蒸馏水多次校正透光率“0”点和“100”点。 然后用移液管分别取5 dm3，10 dm3、10 dm3的已恒温的标准丙酮溶液分别注入2号、3号、4号容量瓶，用上述方法分别测定不同浓度的溶液在不同时间的透光率。 上述溶液的配置可如下表所示： 4、将恒温槽的温度升高到35.0，重复上述操作1，2，3，但测定时间应相应缩短，可改为1min记录一次透光率。 数据记录和处理 1 2、测定恒定温度下混合溶液的时间透光率，把实验数据填入下表： 3、混合液丙酮、盐酸、碘的浓度 8 4、将lgT对时间t作图，得一直线，求直线的斜率，并求出反应的速率常数。 5、利用25.0及35.0时的k值求丙酮碘化反

25、应的活化能。 6、反应级数的测定。由实验步聚3、4中测得的数据，分别以lnT对t作图，得到四条直线。求出各直线斜率，即为不同起始浓度时的反应速率，代入 (3-10)、(3-11) 、(3-13)式可求出p，q ，r。 思考题 1、本实验中，是将丙酮溶液加到盐酸和碘的混合液中，但没有立即计时，而是当混合物稀释至50mL，摇匀倒入恒温比色皿测透光率时才开始计时，这样做是否影响实验结果?为什么? 2、影响本实验结果的主要因素是什么? 参考文献 1 南京大学，物理化学实验 (第三版), 高等教育出版社，2004年版 2 北京大学等校，物理化学实验 (第四版), 北京大学出版社，2002年版 3 东北师

26、范大学出版社等校，物理化学实验 (第二版), 高等教育出版社，1989年版 燃烧热的测定 实验目的： 1、 用氧弹卡计测定萘的燃烧热。 2、 了解恒压燃烧热与恒容燃烧热的区别。 3、 了解卡计中主要部分的作用。掌握卡计的实验技术。 4、 学会用雷诺图解法校正温度变化。 实验原理： 燃烧热的定义是：一摩尔的物质完全燃烧时所放出的热量。所谓完全燃烧，即组成反应物的各元素,在经过燃烧反应后，必须呈显本元素的最高化合价。如C经燃烧反应后，变成CO,不能认为是完全燃烧。只有在变成CO2时,方可认为是完全燃烧。同时还必须指出， 反应物和生成物在指定的温度下都属于标准态。如苯甲酸在298.15K时的燃烧反应

27、过程为： 15 C6H5COOH(固)+2O2(气)=7CO2(气)+3H2O(液) 由热力学第一定律，恒容过程的热效应QV，即?U。恒压过程的热效应QP，即?H。它们之间的相互关系如下： QP=QV+?n(RT) 4?(1) 或 ?H=?U+?n(RT) 4?(2) 其中?n为反前后气态物质的物质的量之差。R为气体常数。T为反应的绝对温度。 本实验通过测定萘完全燃烧时的恒容燃烧热，然后再计算出萘的恒压燃烧?H。 9 在计算萘的恒压燃烧热时，应注意其数值的大小与实验的温度有关，其关系式为： ?H?rCP?P?T 4?(3) 式中的?rCP是反应前后的恒压热容之差,它是温度的函数。一般说来，反应

28、的热效应随温度的变化不是很大，在较小的温度范围内,我们可以认为它是一常数。 热是一个很难测定的物理量，热量的传递往往表现为温度的改变。而温度却很容易测量。如果有一种仪器，已知它每升高一度所需的热量，那么，我们就可在这种仪器中进行燃烧反应，只要观察到所升高的温度就可知燃烧放出的热量。根据这一热量我们便可求出物质的燃烧热。 在实验中我们所用的恒温氧弹量热计(恒温氧弹卡计)就是这样一种仪器。为了测得恒容燃烧热，我们将反应置于一个恒容的氧弹中，为了燃烧完全，在氧弹内充入20个左右大气压的纯氧。这一装置的构造将在下面做详细介绍。 为了确定量热卡计每升高一度所需要的热量，也就是量热计的热容，可用通电加热法

29、或标准物质法。本实验用标准物质法来测量量热卡计的热容即确定仪器的水当量。这里所说的标准物质为苯甲酸，其恒容燃烧时放出的热量为26460 Jg-1。实验中将苯甲酸压片准确称量并扣除Cu-Ni合金丝的质量后与该数值的乘积即为所用苯甲酸完全燃烧放出的热量。Cu-Ni合金丝燃烧时放出的热量及实验所用O2气中带有的N2气燃烧生成氮氧化物溶 于水，所放出的热量的总和一并传给卡计使其温度升高。根据能量守恒原理，物质燃烧放出的热量全部被氧弹及周围的介质(本实验为3000毫升水)等所吸收，得到温度的变化为?T，所以氧弹卡计的热容为： mQV?2.9l?5.98VQ?T?T C卡 4?(4) -5式中：m为苯甲酸

30、的质量(准确到1?10克) l为燃烧掉的Cu-Ni合金丝的长度(cm) 2.9为每厘米Cu-Ni合金丝燃烧放出的热量单位（Jcm-1） V为滴定燃烧后氧弹内的洗涤液所用的0.1moldm-3的NaOH溶液的体积 5.98为消耗1mL0.1 moldm-3的NaOH所相当的热量(单位为J)。由于此项结果对QV的影响甚微，所以常省去不做。确定了仪器(含3000mL水)热容，我们便可根据公式4-(4)求出欲测物质的恒容燃烧热QV，即： QV(待测)=(C卡?T-2.9l)/m(待测物质的质量)M 4?(5) 然后根据公式4-(1)求得该物质的恒压燃烧热QP，即?H。 用雷诺作图法校正?T： 尽管在仪

31、器上进行了各种改进，但在实验过程中仍不可避免环境与体系间的热量传递。这种传递使得我们不能准确地由温差测定仪上读出由于燃烧反应所引起的温升T。而用雷诺作图法进行温度校正，能较好地解决这一问题。 将燃烧前后所观察到的水温对时间作图，可联成FHIDG折线，如图4-1和图4-2所示。图41中H相当于开始燃烧之点。D为观察到的最高温度。在温度为室温处作平行于时间轴的JI线。它交折线FHIDG于I点。过I点作垂直于时间轴的ab线。然后将FH线外延交ab线于A点。将GD线外延,交ab线于C点。则AC两点间的距离即为?T。图中AA为开始燃烧到温度升至室温这一段时间?t1内，由环境辐射进来以及搅拌所引进的能量而

32、造成 量热计的温度升高。它应予以扣除之。CC为温度由室温升高到最高点D这一段时间?t2内，量热计向环境辐射而造成本身温度的降低。它应予以补偿之。因此AC可较客观的反应出由于燃烧反应所引起量热计的温升。在某些情况下，量热计的绝热性能良好，热漏很小，而搅拌器的功率较大，不断引进能量使得曲线不出现极高温度点，如图4-2，校正方 10 法相似。 图4-1 绝热较差时的雷诺校正图 图4-2 绝热良好时的雷诺校正图 必须注意，应用这种作图法进行校正时，卡计的温度与外界环境的温度不宜相差太大(最好不超过2-3)，否则会引入大的误差。 仪器与试剂： 氧弹量热计 1套， 压片机 1台， 温差测定仪 1台， 调压

33、变压器 2个， 拨动开关 1只， 氧气钢瓶(需大于80Kg压力) 氧气减压器 1个， 万用表 1个 充氧导管 1个， Cu-Ni合金丝 若干 扳手 1把， 容量瓶(1000mL 1只，2000mL 1只)、 苯甲酸(分析纯) 萘(分析纯) 实验步骤： 1、仪器介绍： 图4-3是实验室所用的氧弹量热计的整体装配图，图4-4是用来测量恒容燃烧的氧弹结构图。图4-5是实验充氧的示意图，下面分别作以介绍。 图4-3 氧弹卡计安装示意图 图4-4 氧弹的构造 图4-3中，内筒C以内的部分为仪器的主体，即为本实验研究的体系，体系C与外界以空气层B绝热，下方有绝缘的垫片4架起，上方有绝热胶板5敷盖。为了减少

34、对流和蒸发，减少热辐射及控制环境温度恒定，体系外围包有温度与体系相近的水套A。为了使体系温度很快达到均匀，还装有搅拌器2，由马达6带动。为了准确测量温度的变化，我们 11 由精密的温差测定仪来实现。实验中把温差测定仪的热敏探头插入研究体系内，便可直接准确读出反应过程中每一时刻体系温度的相对值。样品燃烧的点火由一拨动开关接入一可调变压器来实现，设定电压在24V进行点火燃烧。 图4-4是氧弹的构造。氧弹是用不锈钢制成的，主要部分有厚壁圆筒1、弹盖2和螺帽3紧密相连；在弹盖2上装有用来充入氧气的进气孔4、排气孔5和电极6，电极直通弹体内部，同时做为燃烧皿7的支架；为了将火焰反射向下而使弹体温度均匀，

35、在另一电极8(同时也是进气管)的上方还有火焰遮板9。 2、量热计水当量的测定(求C卡) (1) 样品压片：压片前先检查压片用钢模是否干净，否则应进行清洗并使其干燥，用台秤称0.8g苯甲酸，并用直尺准确量取长度为20cm左右的细Cu-Ni合金丝一根，准确称量并把其双折后在中间位置打环，置于压片机的底板压模上，装入压片机内，倒入预先粗称的苯甲酸样品，使样品粉末将合金丝环浸埋，用压片机螺杆徐徐旋紧，稍用力使样品压牢(注意用力均匀适中，压力太大易使合金丝压断，压力太小样品疏松，不易燃烧完全)，抽去模底的托板后，继续向下压，用干净滤纸接住样品，弹去周围的粉末，将样品置于称量瓶中，在分析天平上用减量法准确

36、称量后供燃烧使用。 (2) 装置氧弹：拧开氧弹盖，将氧弹内壁擦干净，特别是电极下端的不锈钢接线柱更应擦干净。在氧弹中加1毫升蒸馏水。将样品片上的合金丝小心地绑牢于氧弹中两根电极8与10上(见图4-4氧弹剖面图)。旋紧氧弹盖，用万用电表检查两电极是否通路。若通路，则旋紧出气口5后即可充氧气。按图4-5所示，连接氧气钢瓶和氧气表，并 图4-5 氧弹充气示意图 将氧气表头的导管与氧弹的进气管接通，此时减压阀门2应逆时针旋松(即关紧)，打开氧气钢瓶上端氧气出口阀门1（总阀）观察表一的指示是否符合要求（至少在4MPa），然后缓缓旋紧减压阀门2(即渐渐打开)，使表2指针指在表压2MPa，氧气充入氧弹中。1

37、-2min后旋松(即关闭)减压阀门2，关闭阀门1，再松开导气管，氧弹已充入约2MPa的氧气，可供燃烧之用。但是阀门2至阀门1之间尚有余气，因此要旋紧减压阀门2以放掉余气，再旋松阀门2，使钢瓶和氧气表头复原。(氧气减压器的使用见附录,必须认真学习) 3、燃烧和测量温差： 按图将氧弹卡计及内筒，搅拌器装配好。 (1) 用1/10的水银温度计准确测量量热计恒温水套A（外套）的实际温度。 12 (2) 打开温差测定仪，让其预热，并将测温探头插入外套测温口中。 (3) 在水盆中放入自来水（约4000mL），用1/10的水银温度计测量水盆里的自来 水温度，用加冰或加热水的方法调节水温低于外套温度1.52.

38、0。 (4) 把充好氧气的氧弹放入已事先擦洗干净的内筒C中。用容量瓶准确量取 3000ml已调好温度的水，置于内筒C中。 (5) 检查点火开关是否置于“关”的位置，插上点火电极，盖上绝热胶木板。 (6) 开启搅拌马达，调节温差测定仪设定旋纽，使温差测定仪上指示为1.000， 此时对应的实际温度为外套温度。 (7) 迅速把测温探头置于内筒C上端的测温口中，观察温差测定仪的读数，一般 应在0.000-0.500之间（太低或太高都要重新调节水温，以保证外套水温在燃烧升温曲线的中间位置）。报时器每半分钟响一次，响时即记录温差测定仪上温度的读数，至少读5-10min。 (8) 插好点火电源，将点火开关置

39、于“开”的位置并立即拨回“关”的位置。在 几十秒内温差测定仪的读数骤然升高，继续读取读数，直至读数平稳（约25个数，每半分钟一次。如果在1-2分钟内，温差测定仪的读数没有太大的变化，表示样品没有燃烧，这时应仔细检查，请教老师后再进行处理）。停止记录，拔掉点火电源。 取出氧弹，打开放气阀，排出废气，旋开氧弹盖，观察燃烧是否完全，如有黑色残渣，则证明燃烧不完全,实验需重新进行。如燃烧完全，量取剩余的铁丝长度，根据公式4-(4)计算C卡的值。如需精确测量，还需在装置氧弹时加1mL蒸馏水于氧弹内，燃烧后将弹体 用蒸馏水清洗，用0.1 moldm-3NaOH滴定之。 4、萘恒容燃烧热的测定： 称取0.6

40、克的萘，按上述操作步骤，压片、称重、燃烧等实验操作重复一次。测量萘的恒容燃烧热QV，并根据公式4-(1)计算QP，即为?H，并与手册作比较,计算实验的相对误差。 数据记录及处理： 1、记录下列数据： 室温： 实验温度： 苯甲酸重： g； Cu-Ni合金丝密度： gcm-1 Cu-Ni合金丝长（或质量）： cm； 剩余Cu-Ni合金丝长（或质量）： cm 萘的质量： g 2、处理： 由实验记录的时间和相应的温度读数作苯甲酸和萘的雷诺温度校正图，准确求出二者的?T，由此计算CP和萘的燃烧热QV，并计算恒压燃烧热QP。 3、根据所用的仪器的精度，正确表示测量结果，计算绝对误差，并讨论实验结果的可靠性

41、。 实验注意事项： 1、 压片时应将Cu-Ni合金丝压入片内。 2、 氧弹充完氧后一定要检查确信其不漏气，并用万用表检查两极间是否通路。 3、 将氧弹放入量热仪前，一定要先检查点火控制键是否位于“关”的位置。 点火结束后，应立即将其关上。 4 氧弹充氧的操作过程中，人应站在侧面，以免意外情况下弹盖或阀门向上冲出，发生危险 13 思考题 1. 什么是雷诺校正？为什么要进行雷诺校正？ 2. 搅拌速度对准确测量是否有影响，为什么？ 3. 试述本实验中可能引入的系统误差。 4. 燃烧热测定实验中，为什么要将氧弹中的空气赶净 如果没有赶净氧弹中的空气，对实验结果有何影响，如何校正？ 参考文献 1复旦大学

42、等校编，物理化学实验，北京：人民教育出版社，1979，p22。 2阚锦晴，刁国旺，物理化学实验中的两则改进措施，实验室研究与探索，1991(4)：9899。 3朱京，陈卫，金贤德等，液体燃烧热和苯共振能的测定，化学通报，1984(3)：5054。 胶体电泳速度的测定 实验目的 1掌握凝聚法制备Fe（OH）3溶胶和纯化溶胶的方法 2观察溶胶的电泳现象并了解其电学性质，掌握电泳法测定胶体电泳速度和溶胶电位的方法。 实验原理 溶胶是一个多相体系，其分散相胶粒的大小约在1nm1um之间。由于本身的电离或选择性地吸附择性地吸附一定量的离子以及其它原因所致，胶粒表面具有一定量的电荷；胶粒周围的介质分布着反

43、离子。反离子所带电荷与胶粒表 面电荷符号相反，数量相等。整个溶胶体系保持电中 性。胶粒周围的反离子由于静电引力和热扩散运动的 结果形成了两部分紧密层和扩散层。紧密层约有 一两个分子层厚。紧密吸附在胶核去面上而扩散层 的厚度则随外界条件(温度，体系中电解质浓度及其 离子的价态等)而改变，扩散层中的反离子符合玻兹 曼分布。由于离子的溶剂化作用，紧密层结合着一定 数量的溶剂分子，在电场的作用下，它和胶粒作为一个整 体移动，而扩散层中的反离子则向相反的电极方 向移动。这种在电场作用下分散相粒子相对于分散介质的运动称为电泳。发生相对移动的界面称为切动面，切动面与液体内部的电位差称为电动电位或电位，而作为

44、带电粒子的胶粒表面与液体内部的电位差称为质点的表面电?。 14 胶粒电泳速度除与外加电场的强度有关外，还与电位的大小有关。面电位不仅与测定条件有关，还取决于胶体粒子的性质。 电位是表征胶体特性的重要物理量之一，在研究胶体性质及其实 际应用有着重要意义。胶体体的稳定性与电位有直接关系，电 位绝对值越大，表明胶粒荷电越多，胶粒间排斥力越大，胶体越稳 定。反之则表明胶体越不稳定。当电位为零时胶体的稳定性最 差，此时可观察到胶体的聚沉。 本实验是在一定的外加电场强度下通过测定Fe(OH)3胶粒的电泳速 度然后计算出电位。实验用拉比诺维奇-付其曼U形电泳仪，如 图2所示。活塞2、3以下盛待测的溶胶，以上

45、盛辅助液。 在电泳仪两极间接上电位差E（V）后，在t（s）时间内溶胶界面 移动的距离为D(m)，即胶粒电泳速度U(m?S?1)为： U? D t 相距为l(m)的电极间的电位梯读平均值H(V?m?1)为： H?E l 如果辅助液的电导率L0与溶胶的电导率L相差较大，则在整个电泳管内的电位降是不均匀的，这时需用下式求H H?E L(l?lk)?lkL0 式中lk为溶胶两界面间的距离。 从实验求得胶粒电泳速度后，可按下式求出(V)电位： K?U ?H 式中K为与胶粒形状有关的常数（对于球形粒子K?5.4?1010V2?s?2?kg?1?m?1；对于棒形粒子K?3.6?1010V2?s2?；?为介质

46、的粘度（kg?m?1?s?1）；?为kg?1?m?1，本实验胶粒为棒形） 介质的介电常数。 仪器与药品 直流稳压电源1台；电导率仪1台；电泳仪1个；铂电极2个。 三氯化铁（化学纯）；棉胶液（化学纯） 实验步骤 1Fe(OH)3溶胶的制备 将0.5g无水FeCl3溶于20mL蒸馏水中，在搅拌的情况下将上述溶 15 液滴入200mL沸水中（控制在4min5min内滴完），然后再煮沸1min2min，即制得Fe(OH)3溶胶。 2珂珞酊袋的制备 将约20mL棉胶液倒入干净的250mL锥形瓶内，小心转动锥形瓶使瓶内壁均匀铺展一层液膜，倾出多余的棉胶液，将锥形瓶倒置于铁圈上，待溶剂挥发完（此时胶膜已不沾

47、手），用蒸馏水注入胶膜与瓶壁之间，使胶膜与瓶壁分离，将其从瓶中取出，然后注入蒸馏水检查胶袋是否有漏洞，如无，则浸入蒸馏水中待用。 3溶胶的纯化 将冷至约50的Fe（OH）3溶胶转移倒珂珞酊袋，用约50的蒸馏水渗析，约10min换水1次，渗析5次。 4将渗析好的Fe(OH)3溶胶冷至室温，测其电导率，用0.1mol/L KCl溶液和蒸馏水配制与溶胶电导率相同的辅助液。 5测定Fe(OH)3的电泳速度 a) 用洗液和蒸馏水把电泳仪洗干净(三个活塞均需涂好凡士林)。 b) 用少量Fe(OH)3溶胶洗涤电泳仪2次3次，然后注入Fe(OH)3溶胶直至胶液 面高出活塞2、3少许，关闭该两活塞倒掉多余的溶胶

48、。 c) 用蒸馏水把电泳仪活塞2、3以上的部分荡冼千净后在两管内注入辅助液至支 管口，并把电泳仪固定在支架上 d) 如图2将两铂电极插入支管内并连接电源开启活塞4使管内两辅助液面等 高，关闭活塞4，缓缓开启活塞2、3(勿使溶胶液面搅动)。然后打开稳压电 源将电压调至150V，观察溶胶液面移动现象及电极表面现象记录30min 内界面移动的距离：用绳子和尺子量出两电极间的距离 数据记录与处理 1 原始数据记录 2 数据计算： 电泳速度： 平均电位梯度： 电位： 胶体向负极迁移（胶体液面上升的一面），所以胶粒带正电荷。 16 电极反应： 正极：2H?2e?H2 负极：2Cl?2e?Cl2 思考题 1

49、电泳速度与哪些因素有关？ 2写出FeCl3水解反应式。解释Fe(OH)3胶粒带何种电荷取决于什么因素。 3说明反离子所带电荷符号及两电极上的反应。 4选择和配制辅助液有何要求。 参考文献 1高明国，范国康 Fe(OH)3胶体电泳实验的两则改进 太原科技2003 年第1 期 2钱亚兵, 袁红霞, 鲍正荣 Fe(OH)3胶体电泳实验再探索 实验与创新思维2002 年,第12 期 3黄桂萍,万东北,胡跃华 Fe(OH)3溶胶及其纯化半透膜制备的探讨 赣南师范学院学报2003 年第六期 4钟玉贞 氢氧化铁胶体电泳方法的探讨和改进 四川教育学院学报 1994年4月 5施巧芳，张景辉，花蓓 氢氧化铁溶胶电泳实验再探索 化学教育2005年第6期 溶解热的测定 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。 实验原理 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1 mol溶质溶