物化实验下实验最终

1、物理化学实验报告 实验名称： 最大气泡压力法测定溶液的表面张力 姓 名： 郑晨光 学 号： 2013041467 专 业： 13化学行知班 班 级： 13化学 指导教师： 邬冰 评 分： 实验目录实验 10 电导法测定水溶性表面活性剂的临界胶束浓度2实验 11 黏度法测定水溶性高聚物相对分子质量6实验12 最大气泡压力法测定溶液的表面张力12实验 13 丙酮碘化反应的速率方程18实验14 蔗糖水解反应速率常数的测定23实验15 乙酸乙酯皂化反应速率常数测定27实验16 离子迁移数的测定希托夫法31实验 17 电势pH曲线的测定35实验18 电池电动势的测定及其应用41实验 19 碳钢在碳酸氢铵

2、溶液中极化曲线的测定46实验20 溶液吸附法测定固体比表面积51实验 21 溶液法测定极性分子的偶极矩56实验 10 电导法测定水溶性表面活性剂的临界胶束浓度一、实验目的1.用电导法测定十二烷基硫酸钠的临界胶束浓度.2.了解表面活性剂的特性及胶束形成原理.3.掌握DDS-307型电导率仪的使用方法.二、实验原理具有明显“两亲”性质的分子，既含有亲油的足够长的(大于1012个碳原子)烃基，又含有亲水的极性基团(通常是离子化的)。由这一类分子组成的物质称为表面活性剂，如肥皂和各种合成洗涤剂等。表面活性剂分子都是由极性部分和非极性部分组成的，若按离子的类型分类，可分为三大类:(1)阴离子型表面活性剂

3、，如羧酸盐肥皂，C17H35COONa，烷基硫酸盐十二烷基硫酸钠，CH3(CH2)11SO4Na，烷基磺酸盐十二烷基苯磺酸钠，CH3(CH2)11C8H5SO3Na等;(2)阳离子型表面活性剂，多为胺盐，如十二烷基二甲基叔胺RN(CH3)2HCl和十二烷基二甲基氯化胺RN(CH3)Cl;(3)非离子型表面活性基，如聚氧乙烯类R-O-(CH2CH2O-)n-H。 表面活性剂进入水中，在低浓度时呈分子状态，并且三三两两地把亲油基团靠拢而分散在水中。当溶液浓度加大到一定程度时，许多表面活性物质的分子立刻结合成很大的集团，形成“胶束”。以胶束形式存在于水中的表面活性物质是比较稳定的。表面活性物质在水中

4、形成胶束所需的最低浓度称为临界胶束浓度(critical micelle concentration)，以CMC表示。在CMC点上，由于溶液的结构改变导致其物理及化学性质(如表面张力、电导、渗透压、浊度、光学性质等)同浓度的关系曲线出现明显的转折，如图1所示。这个现象是测定CMC的实验依据，也是表面活性剂的一个重要特征。图3 胶束的球型结构和层状结构示意图图2 胶束形成过程示意图这种特征行为可用生成分子聚集体或胶束来说明，如图2所示，当表面活性剂溶于水中后，不但定向地吸附在水溶液表面，而且达到一定浓度时还会在溶液中发生定向排列而形成胶束，表面活性剂为了使自己成为溶液中的稳定分子，有可能采取的两

5、种途径：一是把亲水基留在水中，亲油基向油相或空气；二是让表面活性剂的亲油基团相互靠在一起，以减少亲油基与水的接触面积。前者就是表面活性剂分子吸附在界面上，其结果是降低界面张力，形成定向排列的单分子膜，后者就形成了胶束。由于胶束的亲水基方向朝外，与水分子相互吸引，使表面活性剂能稳定地溶入水中。 随着表面活性剂在溶液中浓度的增长，球形胶束还有可能转变成棒型胶束，以至层状胶束，如图3，后者可用来制作液晶，它具有各向异性的性质。 本实验利用DDS-307型电导率仪测定不同浓度的十二烷基硫酸钠水溶液的电导率值(也可换算成摩尔电导率)，并作电导率(或摩尔电导率)与浓度的关系图，从图中的转折点即可求得临界胶

6、束浓度。三、仪器和试剂图4 DDS-307电导率仪DDS-307型电导率仪(见图4) 1台恒温水浴1套电导电极1支容量瓶(100mL)12只十二烷基硫酸钠(0.02mol·dm-3)蒸馏水四、实验步骤1. 取适量十二烷基硫酸钠在80干燥3小时，用电导水准确配制成0.020mol·dm-3的原始溶液。(此项工作已由实验室完成)2. 开通电导率仪和恒温水浴的电源预热10 min。调节恒温水浴温度至25。3. 用蒸馏水分别准确配制0.002，0.004，0.006，0.007，0.008，0.009，0.010，0.012，0.014，0.016mol·dm-3的十二烷

7、基硫酸钠溶液各100mL。4.用电导率仪从低浓度到高浓度分别测定上述各溶液的电导率值。用后一个溶液荡洗存放过前一个溶液的电导电极和容器3次以上，各溶液测定前必须恒温10min，每个溶液的电导率读数3次，取平均值。5. 实验结束后用蒸馏水洗净试管和电极，并且测量所用水的电导率。五.数据记录与处理1.将实验所测数据填入表1中。浓度/mol·dm-3 电导率k/ S · m-1×103k (平均值)×103 1 2 30.002163.60.0043180.0064440.0074980.0085520.0096040.0106580.0127390.0148

8、210.0168990.0189872.作电导率与浓度c关系图，从转折点找出临界胶束浓度CMC。3.文献值： 40时C12H25SO4Na的CMC为8.7×10-3.mol.dm-3 交点浓度C=0.007mol.dm-3六、注意事项表面活性剂的渗透、润湿、乳化、去污、分散增溶和起泡作用等基本原理广泛应用于石油、煤炭、机械、化学、冶金、材料及轻工业、农业生产中，研究表面活性剂溶液的物理化学性质表面性质(吸附)和内部性质(胶束形成)有着重要意义。而临界胶束浓度(CMC)可以作为表面活性剂的表面活性的一种量度。因为CMC越小，则表示这种表面活性剂形成胶束所需浓度越底，达到表面(界面)饱和

9、吸附的浓度越低。因而改变表面性质起到润湿、乳化、增溶、起泡等作用所需的浓度也越低。另外，临界胶束浓度又是表面活性剂溶液性质发生显著变化的一个“分水岭”。因此，表面活性剂的大量研究工作都与各种体系的CMC测定有关。 测定CMC的方法很多，常用的有表面张力法、电导法、染料法、增溶作用法、光散射法等。这些方法，原则上都是从溶液的物理化学性质随浓度变化关系出发求得。其中表面张力法和电导法比较简洁准确。表面张力法除了可求得CMC外，还可以求的出表面吸附等温线，此法还有一优点，就是无论对于高表面活性还是低表面活性的表面活性剂，其CMC的测定都具有相似的灵敏度，此法不受无机盐的干扰，也适合于非离子表面活性剂

10、；电导法是个经典方法，简便可靠。只限于离子性表面活性剂，此法对于有较高活性的表面活性剂准确性高，但过量无机盐存在会降低测定灵敏度，因此配置溶液应该用电导水。七、思考题一若要知道所测得的临界胶束浓度是否准确，可用什么实验方法验证之？答;可以用其他方法验证，如表面张力法、电导法、染料法、增溶作用法、光散射法等。其中表面张力法和电导法比较简便准确。二溶解的表面活性剂分子之间的平衡同温度和浓度有关，其关系式可表示为： 试问如何测出其热效应值？(必答题)答：准确配臵所需要的溶液，求出各个浓度时的电导值，作出电导值（或摩尔电导率）与浓度的折线图求出转折点处临界胶束浓度，即CMC的值，根据溶解的表面活性剂分

11、子与胶束之间的平衡同温度和浓度关系式。三非离子型表面活性剂能否用本实验方法测定临界胶束浓度？为什么？若不能，则可用何种方法测定？(必答题)答：电导法测量表面活性剂临界胶束浓度的原理是：离子型表面活性剂在水中电离，生成离子可以导电，随着表面活性剂浓度的增加，电导率直线增大。 但离子型表面活性剂分子生成胶束后，由于胶束比表面活性剂分子大得多，在水中移动慢得多，故电导率虽仍随着表面活性剂浓度的增大而增大，但增大的幅度（即直线斜率）变小。故电导率随浓度变化曲线上，在临界胶束浓度处有一拐点。 对于非离子表面活性剂来说，表面活性剂分子在水中不电离，其溶液的电导率和表面活性剂浓度没有关系，故不能用电导法测定

12、非离子表面活性剂的临界胶束浓度。最简单的办法还是表面张力法，做表面活性剂浓度对表面张力的曲线，当达到CMC时，在曲线上会出现明显的转折，此点即CMC。此外折光指数法和染料增容变色法也可以用。实验 11 黏度法测定水溶性高聚物相对分子质量一、实验目的1.掌握用乌贝路德(Ubbelohde)粘度计测定粘度的原理和方法2.测定聚乙烯醇的平均相对分子质量二、实验原理粘度是指液体对流动所表现的阻力，这种力反抗液体中邻接部分的相对移动，因此可看作是一种内摩擦。图1是液体流动的示意图。当相距为dx的两个液层以不同速度(v和v+dv)移动时，产生的流速梯度为dv/dx。当建立平衡流动时，维持一定流速所需的力(

13、即液体对流动的阻力)f '与液层的接触面积A以及流速梯度dv/dx成正比:图1 液体流动示意图 (1)若以f表示单位面积液体的粘滞阻力，f=f '/A，则: (2)上式为牛顿粘度定律表示式，其比例常数称为粘度系数，简称粘度，单位为Pa·s。高聚物在稀溶液中的粘度，主要反映了液体在流动时存在着内摩擦。其中因溶剂分子之间的内摩擦表现出来的粘度叫纯溶剂粘度，记作；此外还有高聚物分子相互之间的内摩擦，以及高分子与溶剂分子之间的内摩擦。三者之总和表现为溶液的粘度。在同一温度下，一般来说，>。相对于溶剂，其溶液粘度增加的分数，称为增比粘度，记作SP，即: (3)溶液粘度与纯

14、溶剂粘度的比值称为相对粘度，记作r，即 (4)也是整个溶液的粘度行为，是扣除了溶剂分子间的内摩擦效应，两者关系为 (5)对于高分子溶液，增比粘度往往随溶液的浓度c的增加而增加。为了便于比较，将单位浓度下所显示出的增比浓度，即称为比浓粘度；而称为比浓对数粘度。和都是无因次的量，和的单位是由浓度c的单位而定，通常采用gmL-1。 为了进一步消除高聚物分子之间的内摩擦效应，必须将溶液浓度无限稀释，使得每个高聚物分子彼此相隔极远，其相互干扰可以忽略不记。这时溶液所呈现出的粘度行为基本上反映了高分子与溶剂分子之间的内摩擦。这一粘度的极限值记为 (6)称特性粘度，其值与浓度无关。实验证明，当聚合物、溶剂和

15、温度确定以后，的数值只与高聚物平均相对分子质量M有关，其间的半经验关系可用Mark Houwink 方程式表示： (7)式中K为比例常数，是与分子形状有关的经验常数。它们都与温度、聚合物、溶剂性质有关，在一定的相对分子质量范围内与相对分子质量无关。 K和a的数值，只能通过其它方法确定，例如渗透压法、光散射法等等。粘度法只能测定求算出。 测定液体粘度的方法主要有三类：(1)用毛细管粘度计测定液体在毛细管里的流出时间；(2)用落球式粘度计测定圆球在液体里的下落速度；(3)用旋转式粘度计测定液体与同心轴圆柱体相对转动的情况。 测定高分子的时，用毛细管粘度计最为方便。当液体在毛细管粘度计内因重力作用而

16、流出时遵守泊稷叶(Poiseuille)定律： (8)式中为液体的密度；l是毛细管长度；r是毛细管半径；t是流出时间；h是流经毛细管液体的平均液柱高度；g为重力加速度；V是流经毛细管的液体体积；m是与仪器的几何形状有关的常数，在时，可取m=1。对某一支指定的粘度计而言，令，则 (8)式可写成: (9)式中<1，当t>100s时，等式右边第二项可以忽略。设溶液的密度与溶剂密度0近似相等。这样，通过测定溶液和溶剂的流出时间t和t0，就可求算: (10)进而可计算得到，和值。配制一系列不同浓度的溶液分别进行测定，以和为纵坐标，c为横坐标作图，得两条直线，分别外推到c=0处，其截距即为，代

17、入(7)式即可得到。三、仪器和试剂乌氏粘度计一支移液管(5mL、10mL)各1支透明玻璃恒温水浴一套秒表一块烧杯（50mL）一个锥形瓶（100mL）一只聚乙烯醇四.实验步骤1. 溶液配制准确称取0.5g聚乙烯醇放入预先洗净的100mL烧杯中，加入约60mL蒸馏水，缓慢加热至溶解，冷却至室温，加入两滴正丁醇（去泡剂），并移入100mL容量瓶中，加水至刻度。 (此项工作已由实验教师完成)。2. 粘度计的洗涤和安装将配制好的聚乙烯醇溶液用3号玻璃砂漏斗过滤。注意过滤时不能用滤纸，以免纤维混入。调节恒温水浴温度至25。将粘度计中的液体尽量沥干，顺次用自来水、蒸馏水洗涤干净。容量瓶、移液管也都应仔细洗净

18、。将粘度计侧管C上端套一软胶管，并用夹子夹紧使之不漏气。把粘度计垂直放入恒温水浴中，使G球以下部位完全浸没在水中，放置位置要合适，便于观察液体的流动情况。恒温水浴的搅拌速度要合适，不致产生剧烈震动影响测定结果。3. 溶剂流出时间t0的测定用移液管取10 mL蒸馏水从A管注入粘度计F球内，待恒温后利用吸球由B管将溶剂经毛细管吸入E球并继续吸至G球中部（注意：液体不能吸到吸球内），然后松开洗耳球，同时松开C管上夹子，使其通大气。此时溶剂靠重力作用顺毛细管而流下，当液面流经刻度E球上口b刻线处时，立刻按下停表开始记时，当液面下降到E球下口a 刻线处则停止记时。记下液体流经a、b之间所需的时间。重复测

19、定三次，偏差小于0.2 s，取其平均值，即为t0值。4. 溶液流出时间的测定待t0测完后，取10 mL过滤后的聚乙烯醇溶液加入粘度计中，再加入4滴正丁醇，用吸球将溶液反复抽吸至E球内几次，使其混合均匀（聚乙烯醇是一种起泡剂，搅拌抽吸混合时容易气泡，不易混合均匀，溶液中分散的微小气泡好像杂质微粒，容易局部堵塞毛细管，所以应注意抽吸速度）。测定c，= 1/2的流出时间t1，然后再依次加入 10mL蒸馏水，稀释成浓度为1/3，1/4，1/5的溶液，并分别测定流出时间t2，t3 ，t4（每个数据重复三次，取平均值）。每次稀释后都要将稀释液抽洗粘度计的E球，使粘度计内各处溶液的浓度相等，按同样方法进行测

20、定。5. 按“步骤2”洗涤粘度计，然后重复“步骤3”，即再次测定溶剂流出时间t0。五、数据记录与处理1. 将实验数据填入表中室温： 大气压： 恒温水浴温度： 原溶液浓度： g/100mL 流 出 时 间r测 量 值平均值123溶 剂t0= 溶 液c，= 1/2t 1=c，= 1/3t 2=c，= 1/4t 3=c，= 1/5t 4=溶 剂t01=2. 用和对c作图，得两直线，外推至c=0处，求出。如果两条直线不能交于一点，则以为主。3. 将值代入式，计算。已知聚乙烯醇在25时，K = 2×10-2， = 0.76。六、注意事项1. 高分子是由小分子单体聚合而成的，高聚物相对分子质量是

21、表征聚合物特征的基本参数之一，相对分子质量不同，高聚物的性能差异很大。所以不同材料，不同的用途对分子质量的要求是不同的。测定高聚物的相对分子质量对生产和使用高分子材料具有重要的实际意义。2. 溶液的粘度和浓度的关系图3中的两条直线一般有以下形式： .(11)此式也是线性方程，大多数聚合物在浓度较稀范围内都符合上式。 .(12)对于上式包括下列三种情况：(1)若a=1/3，且令b=1/2-a，则:.以对c作图为一直线，其直线斜率为负值;以对c作图所得的直线分别外推可得共同截距，如图3示。(2)若a>1/3，对c作图不呈直线。当浓度较高时，曲线向下弯曲，切线斜率b>(-a)。切线与-c

22、线在c>0处相交于A点，两者截距不同，如图4-1所示。(3)a<1/3，-c也不呈直线但情况与(2)不同。如图4-2所示。如果出现(2)和(3)这两种情况，如何来求呢？当溶液不太稀时，可以取直线的截距作为特性粘度较好些。如果溶液浓度太高，图的线性不好，外推不可靠；如果浓度太稀，测的t和t0很接近，则的相对误差比较大。恰当的浓度是使在1.22.0之间。3.上述求的方法称为稀释法或外推法，结果较为可靠。但在实际工作中，往往因试样少，或要测定大量同品种的试样，为了简化操作，可采用“一点法”，即在一个浓度下测定，直接算出值。“一点法”的使用必须事先用外推法测出所用体系的a，b值，并假定：a

23、=1/3和a+b=1/2，则由10和11式可得： .(16.13)或者: .(16.14)七、思考题1.乌氏粘度计中的支管C有什么作用？除去支管C是否仍可以测粘度?2.评价粘度法测定高聚物相对分子质量的优缺点，指出影响准确测定结果的因素。3.特性粘度和纯溶剂粘度是否一样？为什么？实验12 最大气泡压力法测定溶液的表面张力一、实验目的1、明确表面张力、表面自由能和吉布斯吸附量的物理意义。2、掌握最大气泡压力法测定表面张力的原理和技术。3、计算表面吸附量和吸附质分子的截面积。二、实验原理1、表面张力在液体内部，任一分子受四周分子的吸引力是平衡的，但液体表面层的分子却要受到向内的拉力，因此要使液体的

24、表面积增大，就必须反抗分子向内的拉力而做功，说明分子在表面层内比在液体内部有较大的势能，这势能就是表面自由能。在恒温、恒压及组成不变的条件下，使表面积可逆地增加dA，体系自由能的增量dG应等于环境对体系所做的表面功-W，即：dG=-W=dA （1）式中，为比例常数，其物理意义是在恒温、恒压、组成不变的条件下，增加单位表面积时引起体系自由能的增加值，因此称为比表面自由能，其量纲为J·m-2。因其量纲又可以写成N·m-1，所以还可称为表面张力，其物理意义是沿着与表面相切的方向，垂直作用于表面单位长度上的力。表面张力是液体的重要特性之一，它与所处的温度、压力、浓度以及共存的另一相

25、的组成有关。2、液体的表面吸附纯液体表面层的组成与内部组成相同，因此液体只能通过尽可能地缩小其表面以降低体系的表面自由能。对于溶液，由于溶质能引起溶剂表面张力的变化，因此可通过调节溶质在表面层的浓度来降低表面能。若溶质能降低溶剂的表面张力时，则表面层中溶质的浓度大于溶液内部溶质的浓度；反之，如果溶质能使溶剂的表面张力升高，则表面层中溶质的浓度小于溶液内部溶质的浓度。这种表面浓度与溶液内部浓度不同的现象叫做溶液的表面吸附。在一定温度和压力下，吉布斯用热力学的方法推导出了溶液表面吸附量与溶液的表面张力和溶液浓度之间的关系，即： （2）式中，为溶液在表层的吸附量；为表面张力；c为吸附达到平衡时溶液在

26、介质中的浓度。如果加入溶质使液体的表面张力降低，<0，则>0，此时溶液的表面浓度大于溶液内部的浓度，称为正吸附，此类物质称为表面活性物质。如果加入溶质使液体的表面张力升高，>0，则<0，此时溶液的表面浓度小于溶液内部的浓度，称为负吸附，此类物质称为非表面活性物质。由吉布斯吸附等温式可看出，只要测得某一温度下不同浓度溶液的表面张力，以-c作图，在-c的曲线上作不同浓度下的切线，可获得不同浓度所对应的斜率，将斜率代入式（2）中，即可求出不同浓度时气-液界面上的吸附量。3、饱和吸附量和溶质分子的横截面积在一定的温度下，吸附量与浓度c之间的关系，可用朗格缪尔（Langmuir）

27、吸附等温式表示： （3）为饱和吸附量，K为经验常数，其值与溶质的表面活性大小有关。将式（3）两边取倒数，即可化成如下直线方程： （4）-c作图，可得一直线，由直线的斜率可求出。若以N代表1 m2表面上溶质的分子数，则在饱和吸附时： (5)式中，NA为阿伏伽德罗常数，由此可得每个溶质分子在表面上所占据的横截面积： （6）4、最大压力气泡法测定溶液的表面张力其仪器装置如图1所示： 图1、最大气泡压力法测量表面张力的装置示意图1、 恒温套管；2、毛细管（r在0.150.2mm）；3、U型压力计（内装水）；4、分液漏斗；5、吸滤瓶；6、连接橡皮管。将待测表面张力的液体装于表面张力仪中，使毛细管的端面与

28、液面相切，液面即沿毛细管上升，打开抽气瓶的活塞缓缓抽气，随着毛细管内外压差逐渐增大，泡的曲率半径由大变小，当气泡的半径等于毛细管的内半径时，其半径达到最小，而泡内压力达到最大值，此时的泡内外压最大差可由压力计测出，所以根据泡内最大的附加压力和毛细管的内半径r，就可以计算表面张力： （7） （8）式中，k为仪器常数，其值可用已知表面张力的物质测定。最大压力气泡法与接触角无关，也不需要液体的密度数据，且装置简单，测定迅速。三、仪器和试剂1、仪器：最大泡压法表面张力仪1套，阿贝折光仪1台，精密数字微压差测量仪1台，洗耳球1个，移液管(50ml和10ml)各一支，烧杯（500mL），镜头纸。2、药品：

29、无水乙醇（分析纯），蒸馏水。四、实验步骤1、仪器的准备与检漏将表面张力仪容器和毛细管先用洗液洗净，再顺次用自来水和蒸馏水漂洗，烘干后按图1接好，检查是否漏气。将恒温水浴设定在25 ，并保持10min。2、配制溶液 粗略配制体积百分比分别为5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%的乙醇水溶液待用。3、仪器常数的测定在滴液漏斗中装满水，加适量的纯水于支管试管中，使毛细管刚好与液面相切。打开滴液漏斗活塞进行缓慢抽气，控制滴液速度，使毛细管逸出的气泡速度为每分钟812个为宜。在压力计上读出一个气泡的最大值和最小值。重复读三次，取平均值。4、乙醇溶液表面张力的测定依溶液浓度由稀到浓的

30、顺序，按测定仪器常数时的操作步骤，分别测定各种未知浓度乙醇溶液的最大压力差。每次测量前必须用少量被测液洗涤支管试管和毛细管，确保毛细管内外溶液的浓度一致。5、乙醇溶液浓度的测定 用阿贝折光仪测定各已知浓度溶液的折光率，作出浓度-折光率的工作曲线。然后测定待测溶液的折光率，并从工作曲线上找出其相应的浓度值。五、数据记录与处理1、实验数据的记录表1 实验条件恒温槽温度室温大气压水25=71.97×103N·m-125.C25.7。C100.61KPa水25=71.97×103N·m-1表2 标准乙醇水溶液的折光率12345678浓度5.00%10.12%14

31、.96%20.00%25.20%30.23%35.24%40.09%折光率1.33501.33601.33951.34001.34341.34701.35091.3533表3 最大压力差和表面张力样品最大值最小值最大压力差平均值/ N·m-1折光率浓度0-0.913-1.3200.4070.4127.197x10-20-0.896-1.3120.416-0.906-1.3180.4121-0.842-1.1800.3380.3365.870x10-21.33370.03739-0.838-1.1740.336-840-1.1740.3342-0.789-1.1130.3240.323

32、5.643x10-21.33580.08415-0.774-1.0960.322-0.783-1.1060.3233-0.746-1.0650.3190.3155.503x10-21.33840.1550-0.738-1.0490.311-0.742-1.0570.3154-0.658-0.9860.3280.3215.608x10-21.34130.2128-0.663-0.9780.315-0.661-0.9820.3215-0.654-0.9670.3130.3175.538x10-21.34480.2705-0.640-0.9630.323-0.648-0.9640.3166-0.64

33、1-0.9570.3160.3145.486x10-21.34710.3014-0.636-0.9480.312-0.639-0.9520.3137-0.628-0.9460.3180.3195.573x10-21.34920.3344-0.623-0.9420.319-0.619-0.9380.3198-0.614-0.9250.3110.3125.451x10-21.35250.3911-0.617-0.9320.315-0.612-0.9210.3092、 以-c作图（横坐标浓度从零开始），在曲线上等间隔选取610个点，分别作切线，求出斜率，并计算在相应浓度下的。3、 作图，得一直线，由

34、直线斜率求其，并计算分子的横截面积S。由图得：C1=0.0734 K1=-0.0169 C2=0.1033 K2=-0.0153C3=0.133 K3=-0.0136 C4=0.163 K4=-0.0118 C5=0.199 K5=-0.00937C6=0.229 K6=-0.00728 C7=0.259 K7=-0.00511 C8=0.289 K8=-0.00289表面吸附量T T1=4.99x10-7 T2=6.36x10-7 T3=7.28x10-7 T4=7.75x10-7 T5=7.51x10-7 T6=6.71x10-7 T7=5.33x10-7 T8=3.36x10-7 Y=2

35、7.27X-1.621 K=2.727x106 =3.6x10-7 S=4.5x10-18六、注意事项1.仪器系统不能漏气。2.所用毛细管必须干净、干燥，应保持垂直，其管口刚好与液面相切。3.读取压力计的压差时，应取单个逸出时的最大压力差。七 、思考题1. 毛细管尖端为何必须调节得恰与液面相切？否则对实验有何影响？答：如果将毛细管末端插入到溶液内部,毛细管内会有一段水柱,产生压力P,则测定管中的压力Pr会变小,pmax会变大,测量结果偏大. 2. 最大气泡法测定表面张力时为什么要读取最大压力差？如果气泡逸出的很快，或几个气泡一齐出，对实验结果有无影响？答：因为气泡有一个从小到大最后破

36、裂的过程,在这个过程中压强差先增大后减小,最大的压强差才是完全由最大表面张力造成的;若气泡逸出太快,会使U型压差计中的酒精所处位置相对不稳定,来回跳动,致使读数不稳定,不易观察出最高点而引起较大实验误差.若是使用数字微差仪,也是使读数不容易稳定而引起较大误差. 实验 13 丙酮碘化反应的速率方程一、实验目的1. 掌握用孤立法确定反应级数的方法2. 测定酸催化作用下丙酮碘化反应的速率常数3. 通过本实验加深对复杂反应特征的理解4. 掌握分光光度计的使用方法二、实验原理1.大多数化学反应是由若干个基元反应组成的。这类复杂反应的反应速率和反应物活度之间的关系大多数不能用质量作用定律预示。以实验方法测

37、定反应速率和反应物活度之间的计量关系，是研究反应动力学的一个重要内容。对复杂反应，可采用一系列实验方法获得可靠的实验数据，并据此建立反应方程式，以其为基础，推测反应的机理，提出反应模式。孤立法是动力学研究中常用的一种方法。设计一系列溶液，其中只有某一物质的浓度不同而其他物质的浓度均相同，借此可以求得反应的级数。同样亦可得到各种作用物的级数，从而确立速率方程。2.本实验以丙酮碘化为例，说明如何应用孤立法和稳定态近似条件来推得速率方程以及可能的反应机理。丙酮卤化反应是一个复杂反应，其条件式为: (1)式中X为卤素。实验表明，反应的速率几乎与卤素的种类及其浓度无关，但却与溶液中的丙酮和氢离子浓度密切

38、相关。实际上，在一定浓度范围内，通常可以用物质的浓度替代活度表示某一物质对反应速率的影响。对于上述反应，首先假设其反应速率方程为: (2)式中，x，y，z分别代表丙酮，氢离子和碘的反应级数。将该式取对数得方程: (3)在上述三种物质中，首先固定其中两种物质的浓度，配制出第三种物质浓度不同的一系列溶液。这样一来，反应速率只是该物质浓度的函数。以对该组分浓度的对数做图，所得直线的斜率即为反应对该物质的反应级数。同理，可以得到其它两个物质的反应级数。3.碘在可见光区有一个很宽的吸收带，因此可以方便地用分光光度计测定反应过程中碘浓度随时间变化的关系。按照比尔(Beer)定律: (4)式中，A为吸光度，

39、T为透光率，I和I0分别为某一定波长的光线通过待测溶液和空白溶液(参比)后的光强，a为吸光系数，b为样品池光径长度。以lgT对时间t作图，其斜率应为:，如再已知a和b，则可计算出反应速率。若，可以发现，lgT对t的关系图为一直线。显然只有当不随时间而改变时，该直线关系才能成立。这也就意味着，反应速率与碘的浓度无关，从而可得知丙酮碘化反应对碘的级数为零。实验选定丙酮浓度范围0.130.30 mol.dm-3，氢离子浓度0.130.30 mol.dm-3，碘浓度0.0010.002 mol.dm-3，反应过程可认为和保持不变，又因z =0，则由方程(2)积分得: (5)以方程(3)代入，得如下方程

40、: (6)三、仪器和试剂721型分光光度计1套恒温水浴1套容量瓶(100mL)3只移液管(10mL，刻度) 3支碘量瓶(50mL)1只烧杯(50mL)1只标准丙酮溶液(2.00 moldm-3) ； 标准盐酸溶液(1.00 moldm-3)； 标准碘溶液(0.0100 moldm-3) 四、实验步骤1. 打开分光光度计电源，将波长调到560nm处，用装有蒸馏水的比色皿调节仪器的“100%”点和“0”点。2. 求ab值。在50mL容量瓶中配制0.001 moldm-3碘溶液。用少量碘溶液洗比色皿二次，再注入0.001 moldm-3碘溶液，测其透光率T，更换碘溶液重复测定二次，取平均值

41、，求ab值(3).测定丙酮碘化反应速率常数。 用移液管分别吸取0.01 moldm-3标准碘溶液10 mL 、10 mL、 10 mL、 5 mL，注入已编号（1- 4号）的四只干净的50mL容量瓶中，另取一支移液管分别向1- 4号容量瓶内加入1.00 moldm-3标准HCI溶液5 mL 、5 mL 、10 mL 、5 mL（注意瓶号顺序），再分别注入适量的蒸馏水，盖上瓶盖，置于恒温水浴中恒温备用。另取一个50 mL干净容量瓶，取少量2.00 moldm-3标准丙酮溶液清洗两次，然后注入约50 mL标准丙酮溶液，置于恒温水浴中恒温。再取50mL干净容量瓶装满蒸馏水，置于恒温水浴中恒温。 待达

42、到恒温后（时间不少于10min），用移液管取已恒温的标准丙酮溶液10mL迅速加入1号容量瓶，当丙酮加入一般时开始计时，用已恒温的蒸馏水将此混合溶液稀释至刻度，迅速摇匀，用此溶液润洗比色皿数次，然后将此溶液注入比色皿（上述操作要迅速进行），测定不同时间的透光率。每隔2min测定透光率一次，直至取得10-20个数据为止。如果透光率变化较大，则改为每隔1min记录一次。在测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5mL、10mL、10mL的标准丙酮溶液（已恒温的），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溶液在不同时间的透光率。 上述溶液的配制如表

43、1所示表1 溶液配制编号标准碘溶液/mL 标准HCI溶液/mL 标准丙酮溶液/mL 蒸馏水/mL 1 105 1025 2 10 5 5303 10 1010 204551030 五、数据记录与处理1. 将实验数据填入表中 表2. c碘= 透光率平均值ab 表3. 恒温温度： 1号时间/min透光率TlgT2号时间/min透光率TlgT3号时间/min透光率TlgT4号时间/min透光率TlgT表4.编 号c丙酮/ moldm-3cH+/ moldm-3c碘/ moldm-3 12 342. 根据表2数据利用（4）式计算ab值。3. 根据表3数据，以lgT对时间t作图，求出斜率。4. 以斜率对

44、浓度作双对数图，从其斜率可求得反应对各物质的级数x，y和z。5. 计算反应速率常数k值（令x=y=1,z=0）6. 文献参考值（1）.吸光系数a可用0.001或0.002的碘溶液自行测定，约180.（2）. x =1，y =1，z =01（3）.反应速率常数2：T0252735105k0.1152.863.608.80103k0.691.722.165.28 六、注意事项1.反应机理推测.根据实验测得反应级数及卤化反应速率与卤素几乎无关的事实，一般对丙酮卤化反应机理可作如下推测：(A) (H+) (B)(B) (D) (H+) (D) (X) (E)因为丙酮是很弱的碱，所以反应式(14.1)生

45、成的中间体B很少，故有:烯醇式D和产物E的反应速率方程是： .(13.7) .(13.8)合并上面各式，并应用稳定态条件，即令:，得到： .(13.9)若烯醇式D与卤素的反应速率比烯醇式D与H+的反应大得多，即k3 cX+>>k-2cH+，则上式可取以下简单的形式：                      .(13.10)令k=K1k2，又，相当于z=0时的方程，因此上述推理可能是成

46、立的。2.有些教科书以溴水作为反应物，但由于溴的挥发性及毒性，故本实验选用碘进行反应。3.在一定条件下，特别是卤素浓度较高时，反应并不停留在一元卤化丙酮上，可能形成多元取代，故应测量开始一段时间的反应速率。当偏大或，偏小时，因不符合比尔定律或者浓度变化过小，将导致读数误差较大。若教学时数许可，也可在两个或更多温度下测定速率常数k，还可粗略求算反应的活化能Ea。七、思考题1. 动力学实验中，正确计算时间是很重要的实验关键。本实验中，从反应物开始混合，到开始读数，中间有一段不很短的操作时间，这对实验结果是否有影响?为什么？2. 影响本实验结果的主要因素是什么？实验14 蔗糖水解反应速率常数的测定一

47、、实验目的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和半衰期。3. 了解旋光仪的基本原理，并掌握其正确的操作技术。2、 实验原理蔗糖水解反应的计量方程式为：C12H22O11+H2O = C6H12O6 + C6H12O6 蔗糖 葡萄糖 果糖蔗糖水解速率极慢，在酸性介质中反应速率大大加快，故H3O+为催化剂。反应中，H2O是大量的，反应前后与溶质浓度相比，看成它的浓度不变，故蔗糖水解反应可看做一级反应。其动力学方程式如下： = k C 或 k =lg 反应的半衰期 = k1：速率常数、t：时间、Co：蔗糖初始浓度、C：蔗糖在t时刻的浓度。可见一级

48、反应的半衰期只决定于反应速率常数，而与反应物起始浓度无关。若测得反应在不同时刻时蔗糖的浓度，代入上述动力学的公式中，即可求出k1和。由于蔗糖、葡萄糖和果糖都含有不对称的碳原子，它们都是旋光性物质，但它们的旋光能力各不相同，其中蔗糖右旋，比旋光度，葡萄糖右旋，比旋光度，果糖左旋，比旋光度，所以随着反应的进行，物质的旋光度不断变化，由右旋逐渐变为左旋，故可利用体系在反应过程中旋光度的变化来量度反应的进程。因为上述蔗糖水解反应中，反应物与生成物都具有旋光性。旋光度与浓度成正比且溶液的旋光度为各组成旋光度之和（加合性）。若反应时间为0、时溶液的旋光度各为，则可导出： 可改写为 如以对t作图可得一直线，

49、由直线的斜率即可求得反应速度常数,进而求得反应的半衰期。本实验就是用旋光仪测定值、通过作图由截距可得到。 三、实验仪器和试剂旋光仪1台；容量瓶（50 ）1个；移液管（50 ）1支旋光管 1支；锥形瓶（100 ）2个(干燥的)；烧杯（100 、50 ）各1个；2 HCl溶液1瓶；蔗糖（分析纯）；台秤一台；洗耳球1只。四、实验步骤及注意事项1、打开旋光仪的电源，预热光源。2、调焦距：调整旋光仪的目镜，使视野清楚，然后调节检偏镜的角度至视野中出现清晰的两边黑暗中间较亮的明暗相间的三分视野；再调节检偏镜的角度，会出现两边较亮中间黑暗的明暗相反的三分视野；再调节检偏镜的角度使三分视野消失(即三分视野的明暗度相等)，此时为读取旋光度的状态。(注意：这一状态一定处在上述的两种明暗相反的三分视野之间！）。3、旋光度的读数：统一读取右盘。以盘中固定的小刻度盘的零点为准，读取大刻度盘的数值，为旋光度的整数部分；小数部分到小刻度盘中读取。以小刻度盘上的某一刻度线与大刻度盘上的某一刻度线相切时的数值。有效数字为小数点后两位。4、零点校正：蒸馏水为非旋光物质，可用它校正旋光仪的零点。将旋光管的一端盖子旋紧，由其另一端加满蒸馏水，放好玻璃片，注