物化试验考试参考

1、1金属相图实验原理测绘金属相图常用的实验方法是热分析法， 其原理是将一种金属或两种金属混合 物熔融后，使之均匀冷却，每隔一定时间记录一次温度，表示温度与时间关系的 曲线称为步冷曲线。当熔融体系在均匀冷却过程中无相变化时， 其温度将连续均 匀下降得到一平滑的步冷曲线；当体系内发生相变时，则因体系产生的相变热 与自然冷却时体系放出的热量相抵消，步冷曲线就会出现转折或水平线段，转 折点所对应的温度，即为该组成体系的相变温度。利用步冷曲线所得到的一系列 组成和所对应的相变温度数据，以横轴表示混合物的组成，纵轴上标出开始出现 相变的温度，把这些点连接起来，就可绘出相图。二元简单低共熔体系的步冷曲 线及相

2、图如图2-5-1所示。用热分析法测绘相图时，被测体系必须时时处于或 接近相平衡状态，因此必须保证冷却速度足够慢才能得到较好的效果。此外，在冷却过程中，一个新的固相出现以前，常常发生过冷现象，轻微过冷则有利于测 量相变温度；但严重过冷现象，却会使转折点发生起伏，使相变温度的确定产生 困难。见图2-5-2。遇此情况，可延长de线与ab线相交，交点e即为转折点。图2- 5-1根据步冷曲线绘制相图图2-5-2有过冷现象时的步冷曲线2凝固点降低下降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： T=Tf* - Tf = KfmB(1)式中，T

3、f*为纯溶剂的凝固点，Tf为溶液的凝固点，m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 W(g)和溶剂W(g)，配成稀溶液，则此溶液的质量摩尔浓度Wm = xW3为：(2)式中，MB为溶质的分子量。将该式代入(1)式，整理得：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。注意：当溶质在溶液里有解离、缔合、溶剂化或形般只适用于强电解质稀溶液图5-1I mirt成配合物等情况时，不适用上式计算,图5-2溶液步冷曲线示意图凝固点测量原理：纯溶剂的凝固点是它的液相和固相共

4、存时的平衡温度。若将 纯溶剂缓慢冷却，理论上得到它的步冷曲线如图5-3中的a,但实际的过程往往会发生过冷现象，液体的温度会下降到凝固点以下，待固体析出后会慢慢放 出凝固热使体系的温度回到平衡温度，待液体全部凝固之后，温度逐渐下降， 如图5-3中bo溶液的凝固点是该溶液的液相与纯溶剂的固相平衡共存的温度。溶液的凝固点 很难精确测量，当溶液逐渐冷却时，其步冷曲线与纯溶剂不同。如图5-3中c、do由于有部分溶剂凝固析出，使剩余溶液的浓度增大，因而剩余溶液与溶剂固 相的平衡温度也在下降，就会出现 c曲线的形状，通常也会有稍过冷的 d曲线 形状。此时可以将温度回升的最高值近似的作为溶液的凝固点。测量过程

5、中过冷的影响：在测量过程中，析出的固体越少越好，以减少溶液浓度的变化，才 能准确测定溶液的凝固点。若过冷太甚，溶剂凝固越多，溶液的浓度变化太大， 就会出现图5-3中e曲线的形状，使测量值偏低。在过程中可通过加速搅拌、 控制过冷温度，加入晶种等控制图5-3步冷曲线示意图3液体饱和蒸汽压的测定、实验原理 在一定的温度下，真空密闭容器内的液体能很快和它的蒸汽相建立动态平衡， 即 蒸汽分子向液面凝结和液体中分子从表面逃逸的速率相等。此时液面上的蒸汽压 力就是液体在此温度下的饱和蒸汽压力。 液体的饱和蒸汽压与温度有关：温度升 高，分子运动加速，因而在单位时间内从液相进入气相的分子数增加， 蒸汽压升 高。

6、蒸汽压随着绝对温度的变化可用克拉贝龙一克劳修斯方程式来表示：式中P为液体在温度T时的饱和蒸汽压（Pa）, T为热力学温度（©, Hm为 液体摩尔气化热（J mo）, R为气体常数。如果温度变化的范围不大， Hn 可视为常数，将上式积分可得：式中C为积分常数，此数与压力P的单位有关。由上式可见，若在一定温度范围 内，测定不同温度下的饱和蒸汽压，以 "严 对T作图，可得一直线，直线的斜率为m，而由斜率可求出实验温度范围内液体的平均摩尔气化热厶f静态法，即在不同温度下直接测量液体的饱和蒸汽压。通常是用平衡管（又称 等位计）进行测定的。平衡管由一个球管与一个U形管连接而成（如图所示

7、），待测物质置于球管内，U形管中放置被测液体，将平衡管和抽气系统、压力计 连接，在一定温度下，若小球液面上方仅有被测物质的蒸汽，则当U形管中的液面在同一水平时，表明 U形管两臂液面上方的压力相等，记下此时的温度和 压力，则压力计的示值就是该温度下液体的饱和蒸汽压，或者说，所测温度就 是该压力下的沸点。二、测量方法1. 从气压计读取大气压，并记录。2. 装样。将乙醇溶液通过等压计的加样口装入等压计， 使试样球内的乙醇越占小 球体积的2/3，同时保证U型管内含有一定量的乙醇，将等压计放入恒温水槽中， 然后按图连接好仪器。3. 打开饱和蒸汽压测定教学实验仪电源开关，预热5min后，调量纲旋钮至“ k

8、Pa”档。使饱和蒸汽压测定教学实验仪通大气，在按下“清零”键。4. 检查系统是否漏气。将进气阀、阀2打开，阀1关闭。抽气减压至压力计显示 压差为-50KPa时关闭进气阀和阀2,如压力计示数能在3-5min内维持不变，则 系统不漏气。5. 测定温室下乙醇的饱和蒸汽压。确信系统不漏气后，关闭阀1,打开阀2,开启真空泵约5分钟，将系统中的空气抽出，这时试样球与U型管之间的空气显气 泡状通过U型管中的液体逸出。当发现气泡成串逸出时，可迅速关闭抽气阀门（若 沸腾不能停止，可缓缓打开气阀，使少许空气进入系统），至乙醇开始沸腾，关 闭阀2,待乙醇沸腾12分钟后，缓缓打开阀1放入空气，直至等压计U型管两 端液

9、面齐平，迅速关闭旋塞，记录此时恒温槽的温度，及饱和蒸汽压教学实验仪 上的压差值。计算出所测温度下的饱和蒸汽压，并与标准数据比较，误差较大时， 需重复此步骤。6. 每次使恒温槽升温5C,重复步骤5的操作，测定乙醇在不同温度下的蒸汽 压，要求记录68组(25、30、35、40、45、50C)温度饱和蒸汽压数据。7. 再测量一次大气压，取前后2次大气压的平均值作为实验时的大气压。8. 实验结束后打开阀门，关闭教学试验仪、恒温水槽的开关，将系统排空，然后 关闭真空泵。(1) 为什么平衡管a和c中的空气要赶净？怎样判断空气己被赶净？实验中为 什么要防止空气倒灌？答：1、因为测定纯液体的饱和蒸汽压要求平衡

10、共存的气体为纯蒸汽，因此要把 空气赶干净。2、因为对纯液体，外压一定，沸点一定，可通过沸点的差异判断， 若系统混有空气，则沸点读数会偏低。若两次沸点测定结果在误差允许范围内， 可认为空气已经赶干净。3、在整个实验过程中防止空气倒灌同样是由于要保证 纯蒸汽的原因。(2) 如果在等压计I球与川管间有空气，对测定沸点有何影响？其结果如何？ 怎样判断空气已被赶净？答：(1)空气会进入I球与川管之间的空间，影响测量；会使组成 U 型管内液体进入I球内。(2)在I球与川管间有空气会使所测蒸汽压降低， 导致 所测沸点降低。(3)应使I球内液体沸腾3-5分钟，可认为其中空气已被赶净。(3) 能否在加热情况下检

11、查是否漏气？答：不能。加热过程中温度不能恒定，气-液两相不能达到平衡，压力也不恒定。 漏气会导致在整个实验过程中体系内部压力的不稳定，气-液两相无法达到平 衡，从而造成所测结果不准确。(4) 为什么要检查漏气？系统漏气对实验结果产生什么影响？答：系统漏气较为严重则试验中压力不断下降， 系统无法稳定，导致实验无法进 行。若是轻微漏气，贝U测得压力会比实际压力稍小一点，即沸点要高一点，从而 使得计算出的蒸发焓偏小。(5) .怎样根据压力计的读数确定系统的压力？答：由于压力计的读数是系统内的压力与外压的差值，所以p系二p外-读数(6) 如何防止U型管中的液体暴沸？答：升温时可预先漏入少量空气，以防止

12、U型管中的液体暴沸。但漏入空气必须 缓慢，否则U型等位计的液体将冲入试液球中。4测定络合物组成和不稳定常数一、PH计的使用方法(1) 打开电源，预热30分钟。( 2) 调节控温扭，使旋钮指示的温度至室温。( 3) 将复合电极用去离子水冲洗干净，并用滤纸擦干。(4)定位：将PH6.86标准溶液25ml倒入已用水洗净并擦干的塑料烧杯中， 洗涤烧杯和复合电极后，倒掉，再加入 20mlPH6.86标准溶液于塑料烧杯 中，将复合电极插入于溶液中，用仪器定位旋钮，调至读数 6.86，直到 稳定。( 5) 调完后，决不能再动定位旋钮。 将复合电极用去离子水洗净， 用滤纸擦干， 将PH4.00标准溶液25ml

13、倒入另一个塑料烧杯中，洗涤烧杯和复合电极 后倒掉，再加入20mlPH4.00标准溶液，将复合电极插入溶液中，读数稳 定后，用斜率旋钮调至 PH4.00。 应该注意斜率钮调完后，决不能再动。(6)将复合电极插入待测溶液中，读取 PH值，即为待测液PH值。二、等摩尔法的意义及算法(硫酸铜和磺基水杨酸)在维持金属离子M和配位体A总浓度不变的条件下，取相同浓度的M溶液和A溶 液配成一系列C #(C m+Ca)不同的溶液，这一系列溶液称为等摩尔系列溶液。( 1)络合物不稳定常数的计算在4D CM/ ( CM+CA )图上通过CM/ ( CM+CA )为0和1.0处分别作 曲级的切线，两切线交于一点，从图

14、上找到该点相应的光密度D 0以及曲线上极 大点的光密度D，由D 0和D计算解离度a oa = ( D0D )/D 0(2) 络合物的不稳定常数为K不稳二Ca 2/(1 a )(3) 绝对误差=K测量一K文献 相对误差二绝对误差/K文献(4) 络合反应的标准自由能变化的计算 Z? = RT ln(1 /K不稳)5 溶解热的测定一、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)实验开始前，插入测温探头时，要注意探头插入的深度，防止搅拌子和测 温探头相碰，影响搅拌。另外，实验前要测试转子的转速，以便在实验室选择适 当的转速控制档位。实验过程中，

15、保持转子转速恒定。( 3)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，若速度 过快，将导致转子陷住不能正常搅拌，影响硝酸钾的溶解；若速度过慢，一方面 会导致加热过快， 温差始终在零以上， 无法读到温差过零点的时刻， 另一方面可 能会造成环境和体系有过多的热量交换。( 4)实验是连续进行的，一旦开始加热就必须把所有的测量步骤做完，测量过 程中不能关掉各仪器点的电源， 也不能停止计时，以免温差零点变动及计时错误。( 5)本实验应确保样品完全溶解，因此，在进行硝酸钾固体的称量时，应选择粉末状的硝酸钾。二、什么时候加入第一份硝酸钾，为什么？答：实验开始时体系设定温度比环境温度高 0.5

16、C是为了体系在实验过程中能更 接近绝热条件，减小热损耗，6液相平衡（按照铁离子和硫氢根离子 1:1结合计算）一、光密度的测量方法及操作步骤（72型分光光度计）1. 接通电源，打开仪器开关，掀开样品室暗箱盖，预热20分钟。2. 根据所需波长转动波长选择钮。3将空白液及测定液分别倒入比色杯 3/4处，用擦镜纸擦清外壁，放入样品室 内，使空白管对准光路。4. 在暗箱盖开启状态下调节零点调节器，使读数盘指针指向t=0处。盖上暗箱盖，调节“ 100”调节器，使空白管的t=100 o5. 指针稳定后逐步拉出样品滑竿，分别读出测定管的光密度值，并记录。 &比色完毕，关上电源，取出比色皿洗净，样品室用

17、软布或软纸擦净。二、空白比色皿和空白试剂的问题？三、计算对1号容量瓶Fe3+离子与SCN离子反应达平衡时，可认为 SCN全部消耗，此 平衡时硫氰合铁离子的浓度即为反应开始时硫氰酸根离子的浓度。即有：FeSCN2+平（1） = SCN-始以1号溶液的光密度为基准，则对应2、3、4号溶液的光密度可求出各光密度比，而2、3、4号各溶液中FeSCN2+平、Fe3+平、SCN-平可分别按下式求得： FeSCN2+平二光密度比x FeSCN2+平（1）=光密度比x SCN-始Fe3+平=Fe3+始一FeSCN2+平SCN-平=SCN-始一FeSCN2+平7难溶盐溶解度的测定一、需要多次煮沸的原因答：为了除

18、去可溶性杂质，防止所测电导率偏大二、测量电导率的仪器及使用时注意事项答：超级恒温槽一套；DD 307型电导率仪一台；电导电极（镀铂黑）一支；电导率测定仪使用方法1、检查一下指针是否指零，如果不指零调节电导率仪上的调零旋钮，2、将电导率仪调节到校正档，指针指向最大刻度，3、按照电极常数调节旋钮，测量时调节到测量档。电导率测定仪注意事项1. 电极的引线不能潮湿，否则将测不准。2. 高纯水被盛入容器后应迅速测量， 否则电导率降低很快，因为空气中的 溶入水里变成碳酸根离子。3. 盛被测溶液的容器必须清洁，无离子玷污4. 测定待测离子的电导时需快速，方防止空气中的气体溶于水产生误差。为确保测量精度，电极使用前应用于小0.5卩S/cm的去离子水(或蒸馏水)冲洗二 次，然后用被测试样冲洗后方可测量。注意：仪器测量后显示的值已折算到 25C的电导值。如不需补偿、拔去温度电 极仪器显示25C，测得的值就是当时溶液的电导值。三、 为何测量的数据会一直跳动及如何处理：把溶液冷却到室温？四、实验注意事项实验注意事项(1) 配制溶液需用电导水(电导率小于1us/cm)。处理方法是，向蒸馏水中加 入少量高锰酸钾，用硬质玻璃烧瓶进行蒸馏。(2) 饱和溶液必须经三次煮沸制备，以除去可溶性杂质。(3) 温度对电导有