物理化学实验 思考题答案

1、热力学部分实验105 燃烧热的测定1在燃烧热反应实验中，为什么要加几滴水？答：C、H化合物的燃烧反应热，要求其产物状态为CO2气体和液态水。如果氧弹内加几滴水，在反应前即为水和水蒸气平衡存在，而反应生成的水可几乎全部变为液态水，防止出现过饱和蒸汽，符合燃烧热定义的要求。2若氧气中含有少量氮气，是否会使实验结果引入误差？在燃烧过程中若引入误差，该如何校正？答：对于反应物不纯而导致的副反应，会使实验结果引入误差，要加以校正。如氧气中含有氮气，N2+O2=2NO, 2NO+O2=NO2, 3NO2+H2O=2HNO3+NO，反应放热影响燃烧热的测定。这时可收集硝酸，用酸碱滴定法计算其产生的热量，加以

2、扣除。3使用氧气钢瓶应注意什么？答：氧气遇油脂会爆炸。因此氧气减压器、氧弹以及氧气通过的各个部件，各连接部分不允许有油污，如发现油垢，应用乙醚或其它有机溶剂清洗干净。除此之外还应远离热源，防晒，禁止剧烈磕碰。4在直接测量中，哪一个量的测定误差对WN和萘的qp的数值影响最大？答：温度T影响最大。5测燃烧热时，样品的量过多或过少对实验有什么影响？答：样品少，温差小，误差大；样品多，温差大，反应不能按等温过程处理。6在这个实验中，哪些是体系，哪些是环境？实验过程中有无热损耗？这些热损耗实验结果有何影响？答：内筒和氧弹作为体系，而外筒作为环境。实验过程中有热损耗。有少量热量从内筒传到外筒，使得内筒水温

3、比理论值低，而使得燃烧焓偏低。7不同气体钢瓶的颜色是什么？答：氧气蓝瓶黑字；氢气深绿瓶红字；氮气黑瓶黄字；氩气灰瓶绿字。8说出一种引入误差的可能方式？答：样品压的不实，导致燃烧不完全，产生炭黑。实验108 液体饱和蒸汽压的测定1为什么测定前必须将平衡管a、b段的空气赶净？怎样判断它已被赶净？答：在测量中，调节b、c液面相平，则加在c上的大气压值即为b管上方的气压值。如果b管上方混有空气，则测得的乙醇蒸汽压为实际乙醇蒸汽与空气的总值，引入误差。接通冷凝水，开启真空泵，沸腾3分钟左右可视为空气已排净。2在实验过程中，为什么要防止空气倒灌？为防止空气倒灌，在实验过程中，应注意哪些事项？答：如果倒灌，

4、ab蒸汽中会含有空气，引入误差。为了防止倒灌，在调节空气活塞时，应使空气缓缓进入。3为什么要校正气压计所示大气压值？答：汞柱气压计原理为P=gh，但汞的与温度有关，g也随地点不同而异。因此以h表示大气压时，规定温度为0，g=9.80665m/s2，=13.5951g/cm3。所以，对于非标准态的情况下要矫正。4每个测量仪器的精度是多少？估计得到的结果应该有几位有效数字？答：恒温槽0.1K；气压计0.01kPa；平均摩尔气化热三位有效数字。5本实验所用的蒸汽压测量装置中，各部件的作用是什么？答：真空泵抽出空气，调解体系内压力。缓冲瓶防止倒吸，保护真空泵。干燥管除去水分，减少对泵的伤害。压力计测量

5、气压值。恒温槽控制调节体系温度保证测定特定温度下的饱和蒸汽压。冷凝管乙醇回流，防止乙醇沸腾被蒸干。6温度愈高，测出的蒸气压误差愈大，为什么？答：首先，因为本实验是假定Hm(平均摩尔汽化热)在一定范围内不变，但是当温度升得较高时，Hm的真值与假设值之间存在较大偏差，所以会使得实验结果产生误差。其次，(假定气体为理想气体)，PV=nRT。V是定值，随着T升高，n会变大，即使n不变，p也将变大，即分子运动加快，难以平衡。7测定蒸气压的方法除本实验所介绍的静态法外，还有动态法，气体饱和法等。以静态法准确性较高。静态法以等压管的两臂液面等高来观察平衡，较为灵敏，但对较高温度下的蒸气压的测定，由于温度难于

6、控制而准确度较差。动态法是利用当液体的蒸气压与外压相等时液体沸腾的原理。故测定不同外压下的沸点就可求出不同温度下的蒸气压。它的优点是对温度的控制要求不严。动态法的优点是对温度的控制要求不高，对于沸点低于100的液体，如四氮化碳、丙酮、氯仿、乙酸乙酯、乙酸等亦可达到一定的精确度。饱和气流法：使干燥的惰性气流通过被测物质，并使其为被测物质所饱和，分析混合气体中各组分的量及总压，就可根据分压定律算出被测物质的饱和蒸气压。饱和气流法不仅可测液体的饱和蒸气压，亦可测定固态易挥发物质，如碘的蒸气压。它的缺点是通常不易达到真正的饱和状态，因此实测值偏低。故这种方法通常只用来求溶液蒸气压的相对降低。实验109

7、 二组分体系的气-液平衡相图1沸点仪中的小球E体积过大或过小对测量有何影响？答：过大冷凝出来的液体过多，体系偏向分馏，影响测量结果。过小液体量不足，不够实验三次取用。2平衡时，气液两相温度应该不应该一样？实际是否一样？怎样防止有温度差异？答：应该相同；实际不相同；平衡加热回流几分钟，冷凝时用滴管吸冷水淋洗小球，进行充分混合回流。3如不恒温，对折光率数据的影响如何？答：温度不同导致折光率不同。4纯物质的折射率和哪些因素有关？答：与物质本性、温度、折射光波长有关。5测定环已烷-异丙醇折光率时，虽然温度、波长等条件没有改变，但测量重复性差，为什么？答：测混合液，若其中一组分挥发性强，测量过程中，体系

8、组成不断变化，折光率数据将很难重复，所以要求测量速度尽可能快。6. 过热现象对实验产生什么影响？如何在实验中尽可能避免？答：过热现象使得溶液沸点高于正常沸点。在本实验中，所用的电热丝较粗糙，吸附的空气作为形成气泡的核心，在正常沸点下即可沸腾，可避免过热现象。7本实验在测环己烷、异丙醇体系沸点时，为什么沸点仪不需要洗净、烘干？答：实验只要测不同组成下的沸点、平衡时气相及液相的组成即可。体系具体总的组成没必要精确。实验112 分解反应平衡常数的测定1. 真空泵在停止工作前为什么要先通大气？装置中两个缓冲瓶各起什么作用?答：真空泵在停止工作之前，处于极低压状态，先停泵会导致液体倒吸。2瓶防止泵油倒吸

9、到真空泵。8瓶使空气平缓进入系统中，也防止泵油进入冷凝塔。2试述本试验检测装置检漏方法？答：旋转活塞，使泵与压力计相通而与大气和样品隔绝，开泵，抽气，达到平衡时，体系与大气及泵隔断。观察管内液面高度，在五分钟内保持稳定不变，可以认为不漏气。3当将空气缓缓放入系统时，如放入空气过多，将有何种现象出现？怎样克服？答：如果空气放入过多，等压管中有一端液面会明显偏高，两端液面高度不相同，此时可停止通大气，打开真空阀缓慢减压抽气，是两端液面平衡。如果抽气过多，可关闭真空泵重新通入空气使液面平衡。4答：标准状态是标准压力p和温度T下气体为纯理想气体的状态。不可以，因为lnKp不一定等于lnKp。动力学部分

10、实验121 蔗糖酸催化转化反应1蔗糖酸转化反应的速率与哪些因素有关？其反应速率常数又与哪些因素有关？答：反应速率与反应速率常数、氢离子浓度、蔗糖浓度有关。反应速率常数与反应物性质、浓度、温度、催化剂、压强有关。2=AC，比例常数A与哪些因素有关？与哪些因素有关？【】D20与哪些因素有关？答：A与温度、光源、物质本性和旋光管长度有关。与浓度、温度、光源、物质本性和旋光管长度。【】D20只与物质本性有关。3实验测出蔗糖转化反应级数为一级，可求得速率常数k，k的含义是什么？它与k有什么不同？已知k后，还需要知道哪些数据才能求k？答：一定温度下，单位浓度时的反应速率。定义都不同。水和氢离子的浓度以及其

11、反应级数。4假若反应不能进行到底，由t、和t的数据能否求反应级数和k？为什么？答：能；见p368。5试剂加入顺序为将硫酸加入蔗糖溶液中，不能反过来滴加，因为氢离子为催化剂，滴加瞬间若体系中氢离子浓度过高，反应速率过快，不利于测定。实验122 乙酸乙酯皂化反应1答：浓度一定，电导与电极成正比，可用前者来检验。2氢氧化钠和乙酸乙酯的初始浓度为什么要相等？若不等能否进行实验测定呢？答：当二者浓度相等时，可表示为单组元的二级反应，推导简便。不等时也可测定，但需要进行推导。3在保持电导与离子浓度成正比关系的前提下，氢氧化钠和乙酸乙酯的浓度高一些好还是低一些好？为什么？答：高一些好，这样使误差较小，灵敏度

12、高，变化明显。4反应开始后不久，发现电导池的铂黑有脱落，此时应停止试验还是继续下去？为什么？答：停止试验；因为此时电导池的常数会发生变化。实验123 丙酮碘化反应1分析实验所得D-t线的形状并说明原因。答：丙酮和氢离子大大过量，可看作一常数，并且I2级数为0，所以反应速率不随时间变化为一常数。所以D-t线为一条直线。2反应速率常数k的物理意义。答：在一定温度下，相关组元取单位浓度时的反应速率。3答：由于氢离子大大过量，可看作一常数，并入速率常数项。4试验中若开始计时晚了，就本实验而言，对实验结果有无影响？为什么？对一般动力学实验而论，情况又该怎样?答：对于本实验没有影响。对一般动力学而言，由于

13、外推t=0会发生变化。5若盛蒸馏水的比色皿没有洗干净，对测定结果有什么影响？答：在调0时会有吸收，使起点偏高。测定结果时测量值D偏低。6选取各反应物的初始浓度时应考虑哪些情况？答：丙酮和氢离子大大过量，使反应速率适中。实验124 溶液中的离子反应1碘钟法在什么条件下适用？答：在反应一中可以生成碘，反应二中可以消耗碘，并且反应二的速率要远大于反应一的速率。同时反应过程中不能有其余颜色干扰。电化学部分实验115 电解质溶液电导的测定1测定电解质溶液的电阻为什么需要选择1000Hz的频率，频率太高会怎样？答：采用1000Hz的交变电流，使正负快速交替变化，防止两极产生极化现象。频率过高，则电路各部分

14、间产生互感，对测定影响较大。2强电解质溶液是全部电离的，为什么所测得的m随浓度下降而上升？这说明什么？答：电解质溶液中离子之间存在相互作用，对离子的运输产生一定的限制和障碍，而在无限稀释的溶液中，实际用于电导的离子比例增加，则m随浓度下降而上升。实验116 电动势的测定1当Zn电极表面有Fe、Ag、Cu等杂质时，对电极电位有何影响？答：形成原电池，加速锌电极的腐蚀。使平衡电位变正。2在测量时，如果检流计光点总是向一个方向偏，可能是什么原因在造成的？答：工作电源电压不足；工作电源电极接反；测量线路接触不良。实验117 氢阴极析出极化曲线的测定1 如何将所测得的相对于饱和甘汞电极的电极电位换算至相

15、对于标准氢电极电位？答：SCE(VS,SHE)为已知，则有（VS.SHE）=SCE(VS,SHE)+(VS,SCE)2 测量氢阴极析出极化曲线为什么要进行较长时间的预极化？答：测定时，开始不太稳定，需经过较长时间预极化之后测得的曲线的重复性和准确性会较高，同时也为了避免电极表面吸附的氧气和溶液中溶解的氧气干扰，故应在实验前进行较长时间的预极化，使电极获得稳定的表面状态。实验119 方波脉冲电流镀锌胶体化学部分实验126 气体溶液界面上的吸附1本实验选用的毛细管的半径大小对实验测定有何影响？若毛细管不清洁会不会影响测定结果？答：由=r/2*p，若毛细管半径增大，则需克服的表面张力不变，那么p就会

16、减小；反之，毛细管半径减小，p增大。会影响，随着实验的进行，不清洁度降低，半径增大，数据趋小。2实验中有时发生毛细管端口几个气泡同时冒出的现象，这对结果有无影响？为什么会出现这种现象？答：使结果偏大；只有当毛细管口锋利，滴水速度、气体溢出趋向平衡，毛细管口保持静止才能使气泡一个个冒出。3试验中，假若毛细管口与待测液面不是恰好接触，而是插入液面一段距离，这会给测定带来什么影响？答：会引入510Pa的误差，使测得的p增大，对不同组分影响不同。4为什么选择正丁醇？答：不可选长链物质，以防打结；不可选短链物质，无表面活性作用。可选物质有丁、戊、己可选，但后两者毒性较大。5将水换位5%NaCl溶液也可测

17、定，作为溶剂，效果更好。因为氯化钠溶液中离子强度较大，使表面活性剂排列有序性增加。实验127 粘度法测定高聚物的相对分子质量1 答:略。2 在乌氏粘度计中B管的作用是什么？能否将B管去掉，为什么？答：在测量液面下降时，使B与大气相通，空气会进入D，将U型管与毛细管部分的液体隔开，使得被测液上下都有大气压，仅在自身重力作用下克服粘滞力流动。若去掉B，则液体流动时与下球中液体保持了相通，作用力是两夜面高度差引起的压力，因此不符合泊塞勒原理的推导前提。不可以去掉。3 设计乌氏粘度计时，毛细管的粗细和长短，F球和E球的大小应根据什么因素来考虑？答：毛细管越粗流的越快，越长压差越大流的越快。使毛细管又细

18、又短，可使误差减小，但易堵塞。F球保证抽液时有足够体积使D中无液体。E球使抽液后F中有液体。4 拜托，都很重要，一个成功的实验每一步都要仔细，所谓细节决定成败！5 使毛细管堵塞的原因？答：实验仪器洗不干净，烘干后残留杂质。溶液配制时的残留物。吸耳球中的胶粒。6 说出一种引入误差的原因？答：粘度计要求绝对垂直，但由于底座发生歪斜，且恒温槽底部为弧形，无法垂直。所以每次应保证粘度计位置固定，朝向不变。实验128 电泳1a、b两种AgI溶胶胶粒的电泳方向是否一致？为什么？答：不一致；a溶胶由于硝酸银过量，胶粒吸附银离子带正电，向负极电泳。B溶胶由于碘化钾过量，胶粒吸附碘离子带负点，向正极电泳。2氢氧化铁溶胶胶粒带何种电荷？为什么？答：带正电；胶粒伸出羟基，吸附氢离子和铁离子，从而带正电。3 测电位时，为什么要控制所用的辅助液的电导率与待测溶胶的电导率相等？根据什么条件选择作为辅助液的物质？答：防止胶粒凝聚，防止电位梯度突变。组成、浓度相同