物理化学实验讲义

1、物理化学实验讲座物理化学实验讲座2014.3.042实验报告内容实验报告内容1. 实验目的2. 实验原理3. 实验仪器与试剂4. 实验步骤5. 实验数据记录与处理6. 实验总结3电池电动势的测定电池电动势的测定-对消法对消法表面活性剂表面活性剂CMCCMC值的测定值的测定-电导法电导法实实 验验 内内 容容聚合物粘均分子量的测定聚合物粘均分子量的测定-粘度法粘度法镍在硫酸介质中的钝化行为镍在硫酸介质中的钝化行为-极化曲线法极化曲线法燃烧热的测定燃烧热的测定-恒容量热法恒容量热法离子迁移数的测定离子迁移数的测定-希托夫法希托夫法41. 实验目的2. 实验原理3. 实验仪器与试剂4. 实验步骤5.

2、 实验注意事项电池电动势的测定电池电动势的测定-对消法对消法5掌握对消法测定电池电动势和电极电势的原理学会铜电极和锌电极的处理方法掌握电位差计的测量原理和正确的使用方法1. 实验目的实验目的电池电动势的测定电池电动势的测定-对消法对消法62. 实验原理实验原理电池电动势不能用伏特计直接测量电池电动势不能用伏特计直接测量 因为当伏特计与电池接通后，由于存在电流因为当伏特计与电池接通后，由于存在电流I，使电，使电动势值发生变化；另一方面，由于电池本身存在内电阻，动势值发生变化；另一方面，由于电池本身存在内电阻，所以伏特计所量出的只是两极的电势降，而不是电池的所以伏特计所量出的只是两极的电势降，而不

3、是电池的电动势。只有在没有电流通过时的电势降才是电池真正电动势。只有在没有电流通过时的电势降才是电池真正的电动势。的电动势。电池电动势的测定电池电动势的测定-对消法对消法7 = I（R内内+R外外）伏特计测量：伏特计测量：U=IR外外U/ = R外外 /（R内内 + R外外）当当R外外，I0，U/ 1，U 电势差计就是利用电势差计就是利用对消法原理对消法原理进行电势差测量的仪器，即进行电势差测量的仪器，即能在电池无电流（或极小电流）通过时测得其两极的电势能在电池无电流（或极小电流）通过时测得其两极的电势差，这时的电势差就是电池的电动势。差，这时的电势差就是电池的电动势。 2. 实验原理实验原理

4、电池电动势的测定电池电动势的测定-对消法对消法8对消法测量电池电动势最基本的原理图 由图可见，测量的最关键问题是如何得到一个精确可调的电压u 。2. 实验原理实验原理电池电动势的测定电池电动势的测定-对消法对消法92. 实验原理实验原理当转换开关当转换开关K合至合至2，调节，调节r，使检流计，使检流计G中无电流通过，此时有：中无电流通过，此时有： EN = IRN（I为工作电流为工作电流 ）当转换开关当转换开关K合至合至1，调节滑线电阻，调节滑线电阻A，再次使检流计，再次使检流计G指示为零，此指示为零，此时在可调电阻时在可调电阻R上的电阻值设为上的电阻值设为RK，则有：，则有：EX = IRK

5、EX = ENRK/RN 电池电动势的测定电池电动势的测定-对消法对消法+ -+ -EXEN1 k 2 GEW标准回路标准回路工作回路工作回路测量回路测量回路RKRNRrA102. 实验原理实验原理电池电动势的测定电池电动势的测定-对消法对消法+ -+ -EXES.C.2k1 EWGAB对消法测电池电动势的示意图对消法测电池电动势的示意图CD. .ACADxS CEE 用用电位差计电位差计测量电动势，是将未知电动势与电位差计上的测量电动势，是将未知电动势与电位差计上的已知电压比较，测量结果仅依赖于已知电压比较，测量结果仅依赖于标准度极高的标准电池、标标准度极高的标准电池、标准电阻准电阻以及以及

6、灵敏度极高的检流计灵敏度极高的检流计。11 调节Rx使检流计中电流为零，此时Ex的测定nxxnEERR2. 实验原理实验原理电池电动势的测定电池电动势的测定-对消法对消法123. 实验仪器与试剂实验仪器与试剂 电位差计，标准电池，检流计，干电池，0.1molL-1CuSO4溶液 0.1molL-1ZnSO4溶液，饱和Hg2Cl2，饱和KCl， 铜丝，锌棒，甘汞电极，盐桥，砂纸，超级恒温槽电池电动势的测定电池电动势的测定-对消法对消法134. 实验步骤实验步骤 打开超级恒温槽电源开关，调节温度为25 按式En=1.01865-4.0510-5(T-293)-9.510-7(T-293)2 +11

7、0-8(T-293)3计算标准电池在实验温度下的电动势，并相应调节标准电动势温度补偿旋钮 。电池电动势的测定电池电动势的测定-对消法对消法144. 实验步骤实验步骤 检流计灵敏度旋钮指向短路的情况下，打开检流计电源开关。然后将灵敏度旋钮指向0.01档,通过调节调零旋钮及光标上的手柄,使光指向零点。 电池电动势的测定电池电动势的测定-对消法对消法154. 实验步骤实验步骤调整工作电流：调整工作电流：将电位差计上转向开关指向将电位差计上转向开关指向“N”档，并将档，并将“粗、中、细粗、中、细”四个旋钮归零，按下四个旋钮归零，按下“粗粗”摁键，观察检流计摁键，观察检流计光标偏转方向（光标偏转方向（注

8、意：按一下即松开，不可长时间按下注意：按一下即松开，不可长时间按下），加），加“粗粗”后再按一下，观察光标偏转方向，反复此过程，当光标后再按一下，观察光标偏转方向，反复此过程，当光标偏转方向反向后，将偏转方向反向后，将“粗粗”旋钮最后所加一格减去。开始加旋钮最后所加一格减去。开始加“中中”旋钮（当光标偏转不明显时可按旋钮（当光标偏转不明显时可按“细细”摁键，或加大检摁键，或加大检流计灵敏度），当流计灵敏度），当“中中”调好后，可将检流计调好后，可将检流计“细细”摁键一直摁键一直压下，迅速调节压下，迅速调节“细细”、“微微”旋钮，使检流计光标指向零线。旋钮，使检流计光标指向零线。此时工作回路电流

9、即调整完毕。（注意：电位差计上此时工作回路电流即调整完毕。（注意：电位差计上“短路短路”摁键用于当光标来回摆动过快时，让光标迅速停止摆动。使用摁键用于当光标来回摆动过快时，让光标迅速停止摆动。使用时应一下一下的按）。时应一下一下的按）。 电池电动势的测定电池电动势的测定-对消法对消法164. 实验步骤实验步骤处理电极：处理电极：Cu电极：用砂纸打磨光，冲洗干净即可。电极：用砂纸打磨光，冲洗干净即可。Zn电极：用砂纸打磨光，冲洗干净后，在饱和电极：用砂纸打磨光，冲洗干净后，在饱和Hg2Cl2溶溶液浸泡片刻，再用蒸馏水冲洗干净即可。液浸泡片刻，再用蒸馏水冲洗干净即可。电池电动势的测定电池电动势的测

10、定-对消法对消法174. 实验步骤实验步骤 测定电动势测定电动势1：将将CuSO4溶液、饱和溶液、饱和KCl溶液分别加入到样品管溶液分别加入到样品管中，并插入盐桥及相应的中，并插入盐桥及相应的Cu电极和甘汞电极，电极和甘汞电极，组成组成Zn甘汞电池甘汞电池，并连入电位差计（并连入电位差计（注意：极性不能连错注意：极性不能连错），将电位差计换向开关指），将电位差计换向开关指向向“X1”或或“X2”，并将测量电阻归零，检流计灵敏度旋钮指向，并将测量电阻归零，检流计灵敏度旋钮指向0.01，按下电位差计，按下电位差计“粗粗”摁键，观察检流计偏转方向，然后交摁键，观察检流计偏转方向，然后交替进行增加替进

11、行增加“10-1V”旋钮数值和按下旋钮数值和按下“粗粗”摁键的操作，确定摁键的操作，确定“10-1V”旋钮的准确数值（注意：当光标偏转方向改变时，应将旋钮的准确数值（注意：当光标偏转方向改变时，应将所加的最后一档减去），然后依次调节其它旋钮的数值。（注意：所加的最后一档减去），然后依次调节其它旋钮的数值。（注意：当检流计检不出电流时，可按当检流计检不出电流时，可按“细细”摁键，或增大检流计的灵敏度，摁键，或增大检流计的灵敏度，当只剩下当只剩下10-5V及及10-6V旋钮时，可将旋钮时，可将“细细”摁键始终压着迅速摁键始终压着迅速调节。）并记录此时电动势值。调节。）并记录此时电动势值。电池电动势

12、的测定电池电动势的测定-对消法对消法184. 实验步骤实验步骤电池电动势的测定电池电动势的测定-对消法对消法 测定电动势测定电动势2：将将CuSO4溶液、溶液、ZnSO4溶液分别加入到溶液分别加入到样品管中，并插入盐桥及相应的样品管中，并插入盐桥及相应的Cu电极和电极和Zn电极，电极，组成组成ZnCu电池，电池，重复步骤重复步骤6，测其电动势。（，测其电动势。（注意：注意：在不使用检流计时应将灵敏度旋钮指向在不使用检流计时应将灵敏度旋钮指向“短路短路”） 测完后，将检流计灵敏度旋钮指向测完后，将检流计灵敏度旋钮指向“短路短路”后关闭电后关闭电源开关，然后关闭恒温槽电源及冷却水。源开关，然后关闭

13、恒温槽电源及冷却水。19 测试时必须先按电位计上测试时必须先按电位计上“粗粗”按钮，待检流计按钮，待检流计示零后，再按示零后，再按“细细”按钮，以免检流计偏转过猛而按钮，以免检流计偏转过猛而损坏，按损坏，按按钮时间要短，不超过按钮时间要短，不超过1s，以防止过多以防止过多电量通过标准电池和待测电池，造成电量通过标准电池和待测电池，造成 严重极化现严重极化现象，破坏电池的电化学可逆状态。象，破坏电池的电化学可逆状态。5. 实验注意事项实验注意事项 连接线路时，切勿正、负极接反。连接线路时，切勿正、负极接反。电池电动势的测定电池电动势的测定-对消法对消法20-电导法1. 实验目的2. 实验原理3.

14、 实验仪器与试剂4. 实验步骤5. 实验注意事项表面活性剂临界胶束浓度的测定表面活性剂临界胶束浓度的测定-电导法电导法21临界胶束浓度的测定临界胶束浓度的测定-电导法电导法1. 实验目的实验目的 了解表面活性剂临界胶束浓度的测定原理； 掌握临界胶束浓度的测定方法和电导率仪的使用方法。22mcmc2. 实验原理实验原理 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。当浓度增大到一定程度时，许多表面活性剂物质的分子立刻结合成很大的集团，形成“胶束”。 胶束可以成球状、棒状或层状。形成胶束的最低浓度称为临界胶束浓度（Critical Micelle Concen

15、tration CMC）。 临界胶束浓度的测定临界胶束浓度的测定-电导法电导法232. 实验原理实验原理 表面活性剂溶液的许多物理化学性质随着胶团的出现而发生突变。只有溶液浓度稍高于只有溶液浓度稍高于CMC时，时，才能充分发挥表面活性剂的才能充分发挥表面活性剂的作用，所以作用，所以CMC是表面活性是表面活性剂的一种重要量度。剂的一种重要量度。 临界胶束浓度的测定临界胶束浓度的测定-电导法电导法24 原则上，表面活性剂随浓度变化的物理化学性质都可以用于测定CMC，常用的方法有表面张力法、电导法、染料法等。本实验采用电导法测定表面活性剂的电导率来确定CMC值。它是利用离子型表面活性剂水溶液的电导率

16、随浓度的变化关系，作- c曲线或m-c1/2曲线，由曲线的转折点求出CMC值。 对于胶体电解质，在稀溶液时的电导率，摩尔电导率的变化规律与强电解质一样，但是随着溶液中胶团的生成，电导率和摩尔电导率发生明显变化，这就是确定CMC的依据。 2. 实验原理实验原理临界胶束浓度的测定临界胶束浓度的测定-电导法电导法25。3. 实验仪器与试剂实验仪器与试剂0.02M十二烷基硫酸钠溶液 0.0100KCl标准溶液 50ml比色管11只 移液管(5ml、10ml各一支) 超级恒温槽 电导率仪 临界胶束浓度的测定临界胶束浓度的测定-电导法电导法264. 实验步骤实验步骤打开超级恒温槽电源，将温度调至25，并将

17、装有0.02M十二烷基硫酸钠溶液的试剂瓶放入水浴中，以使试样完全溶解，当溶液澄清后取出。临界胶束浓度的测定临界胶束浓度的测定-电导法电导法在11只25ml比色管中分别移取1.25、2.50、5.00、7.50、10.00、12.50、15.00、17.50、20.00、22.50、25.00ml十二烷基硫酸钠（0.02 M），分别配制0.001、0.002、0.004、0.006、0.008、0.010、0.012、0.014、0.016、0.018、0.020M的待测溶液，然后分成两组用皮筋扎起放入恒温水槽中恒温15min。274. 实验步骤实验步骤 打开电导率仪开关，预热15分钟。将电导池

18、常数旋钮调至电导电极标明的数值。 用电导率仪由低到浓的顺序依次测定样品的电导率。 临界胶束浓度的测定临界胶束浓度的测定-电导法电导法测完后关闭电导率仪电源开关以及超级恒温水浴槽电源开关，将被测溶液倒入废液回收处。28 清洗电导电极时，两个铂片不能有机械摩擦，可用电导水清洗电导电极时，两个铂片不能有机械摩擦，可用电导水淋洗，后将其竖直，用滤纸轻吸，将水吸净，并且不能使淋洗，后将其竖直，用滤纸轻吸，将水吸净，并且不能使滤纸沾洗内部铂片。滤纸沾洗内部铂片。 应由低到高的浓度顺序测量样品的电导率。应由低到高的浓度顺序测量样品的电导率。 电极在冲洗后必须擦干，以保证溶液浓度的准确，电电极在冲洗后必须擦干

19、，以保证溶液浓度的准确，电极在使用过程中其极片必须完全浸入到所测的溶液中。极在使用过程中其极片必须完全浸入到所测的溶液中。 5. 实验注意事项实验注意事项临界胶束浓度的测定临界胶束浓度的测定-电导法电导法29聚合物粘均分子量的测定聚合物粘均分子量的测定 - -粘度法粘度法1. 实验目的2. 实验原理3. 实验仪器与试剂4. 实验步骤5. 实验注意事项30聚合物粘均分子量的测定聚合物粘均分子量的测定-粘度法粘度法1. 实验目的实验目的 掌握黏度法测定聚合物分子量的基本原理和实验技术。 理解粘均分子量的物理意义。31 分子量是表征聚合物特征的重要参数之一，高聚物的相对分子质量大小不一，其摩尔质量常

20、在103-107之间。黏度法测定分子量是最常用的测定聚合物分子量的技术，以其设备简单，操作方便，实验精度高受到了人们的欢迎。聚合物粘均分子量的测定聚合物粘均分子量的测定-粘度法粘度法2. 实验原理实验原理32聚合物粘均分子量的测定聚合物粘均分子量的测定-粘度法粘度法2. 实验原理实验原理 高聚物在稀溶液中的是它在流动过程所存在的内摩擦的反映，这种流动过程中的内摩擦主要有：溶剂分子之间的内摩擦；高聚物分子与溶剂分子间的内摩擦；以及高聚物分子间的内摩擦。其中溶剂分子之间的内摩擦又称为纯溶剂的粘度，以0 表示；三种内摩擦的总和称为高聚物分子间的内摩擦，以表示。由于聚合物的相对分子量远大于溶剂，因此将

21、聚合物溶解于溶剂时，0 。可以用多种方式来表示表示相对于0 的变化。溶液的粘度溶液的粘度33聚合物粘均分子量的测定聚合物粘均分子量的测定-粘度法粘度法2. 实验原理实验原理溶液的粘度与溶液的浓度有关溶液的粘度与溶液的浓度有关溶液的粘度的各种定义及表达式：溶液的粘度的各种定义及表达式：名称名称 定义式定义式量纲量纲相对粘度无量纲增比粘度无量纲比浓粘度（粘数）浓度的倒数比浓对数粘度（对数粘数）浓度的倒数001spr0r1sprccln(1)lnsprcc34 当高聚物、溶剂、温度等确定以后，特性粘度值只当高聚物、溶剂、温度等确定以后，特性粘度值只与高聚物的相对分子质量与高聚物的相对分子质量M M有

22、关。有关。聚合物粘均分子量的测定聚合物粘均分子量的测定-粘度法粘度法2. 实验原理实验原理特性粘度：特性粘度： 特性粘度又称极限粘度，其值与浓度无关，量纲是浓度的倒数,数值取决于聚合物的相对分子量和结构，溶剂的温度和溶剂的特性。 0limspcc001spr K MK和是与相对分子质量无关的常数。查表可得K和的值，即可根据所测得的值计算样品聚合物的相对分子质量。35在足够稀的溶液中，粘数和对数粘数与溶液浓度之间呈线性关系聚合物粘均分子量的测定聚合物粘均分子量的测定-粘度法粘度法2. 实验原理实验原理特性粘度的测定原理：特性粘度的测定原理： 2spkcc 2lnrcc 36式中：为液体的密度；l

23、为毛细管长度；r为毛细管半径； t为流出时间；h为流经毛细管液体的平均液柱高度； g为重力加速度；v为流经毛细管的液体体积； m为与仪器的几何形状有关的常数，r/l1时，可取m=1。ltvmlvtghr884聚合物粘均分子量的测定聚合物粘均分子量的测定-粘度法粘度法2. 实验原理实验原理当液体在重力作用下流经毛细管粘度计时遵守Poiseuille定律毛细管法测定特性粘度：毛细管法测定特性粘度：37聚合物粘均分子量的测定聚合物粘均分子量的测定-粘度法粘度法2. 实验原理实验原理毛细管法测定特性粘度：毛细管法测定特性粘度：对某一给定的毛细管粘度计，则：BA tt当B100s时，第二项可以忽略00r

24、tt 通常测定在稀溶液中进行(c1g/100mL)，溶剂也溶液密度近似相等，则有 由纯溶剂的流出时间和溶液的流出时间，就可以求出溶液的粘数和相对粘数38聚合物粘均分子量的测定聚合物粘均分子量的测定-粘度法粘度法3. 实验仪器与试剂实验仪器与试剂乌氏黏度计；玻璃恒温水浴一套；秒表；移液管、吸耳球、容量瓶等；聚乙二醇；39聚合物粘均分子量的测定聚合物粘均分子量的测定-粘度法粘度法4. 实验步骤实验步骤恒温水浴调至25洗涤容量瓶、移液管和乌氏黏度计。在小烧杯中称取8g左右聚乙二醇，定容于100ml容量瓶中。测定溶剂流出时间t0：将粘度计垂直夹在恒温槽内，用移液管取10ml溶剂（蒸馏水）自A管加入，恒

25、温数分钟，夹紧C管上连接的乳胶管，同时在连接B管的乳胶管上接洗耳球慢慢抽气，待液体升至G球的1/2左右即停止抽气，打开C管乳胶管上的夹子使毛细管内液体同D球分开，用停表测定液体在a、b两线间移动所需时间。重复测定三次，每次相差不超过0.20.3s，取平均值。40聚合物粘均分子量的测定聚合物粘均分子量的测定-粘度法粘度法 测定溶液流出时间t：取出黏度计，倒出蒸馏水，用1ml丙酮淋洗两次，然后水吹干，用移液管吸取10ml高聚物溶液，用上法测定流经时间。再用移液管加入1ml蒸馏水，用洗耳球从C管鼓气搅拌并将溶液慢慢地抽上流下数次使之混和均匀，再如上法测定流出时间。然后依次加入3ml、5ml蒸馏水，用

26、同样方法逐一测定不同浓度聚乙二醇溶液的流经时间。4. 实验步骤实验步骤 实验完毕后，将溶液倒入废液回收处，洗涤容量瓶、移液管和乌氏黏度计。41镍在硫酸介质中的钝化行为镍在硫酸介质中的钝化行为 - -极化曲线法极化曲线法1. 实验目的2. 实验原理3. 实验仪器与试剂4. 实验步骤5. 实验注意事项42镍在硫酸介质中的钝化行为镍在硫酸介质中的钝化行为-极化曲线法极化曲线法1. 实验目的实验目的学习稳态线性扫描法测定极化曲线的基本方学习稳态线性扫描法测定极化曲线的基本方法和基本原理。法和基本原理。了解金属钝化的原因和钝化行为的测定方法了解金属钝化的原因和钝化行为的测定方法测定氯离子浓度对镍钝化的影

27、响测定氯离子浓度对镍钝化的影响43镍在硫酸介质中的钝化行为镍在硫酸介质中的钝化行为-极化曲线法极化曲线法2. 实验原理实验原理 金属的阳极化过程金属的阳极化过程是指金属作为阳极发生电化学溶解的过程是指金属作为阳极发生电化学溶解的过程MMn+ + ne-。在金属的阳极溶解过程中，其电极电势必须高。在金属的阳极溶解过程中，其电极电势必须高于其热力学电势，电极过程才能发生。这种电极电势偏离其热力学于其热力学电势，电极过程才能发生。这种电极电势偏离其热力学电势的现象称为极化。当电极极化不大时，阳极过程的速率随着电电势的现象称为极化。当电极极化不大时，阳极过程的速率随着电位变化而逐渐增大，这是金属的正常

28、溶解。位变化而逐渐增大，这是金属的正常溶解。 当电极电位到某一数值时，阳极溶解速率达到最大，随后阳极当电极电位到某一数值时，阳极溶解速率达到最大，随后阳极溶解速率随着电极电位变正反而大幅的降低，这种现象称为溶解速率随着电极电位变正反而大幅的降低，这种现象称为金属的金属的钝化现象钝化现象。 44镍在硫酸介质中的钝化行为镍在硫酸介质中的钝化行为-极化曲线法极化曲线法2. 实验原理实验原理 金属钝化一般可分为两种。若把铁浸入浓硝酸（比重金属钝化一般可分为两种。若把铁浸入浓硝酸（比重d d1.251.25）中，一开始铁溶解在酸中并置换出中，一开始铁溶解在酸中并置换出H H2 2，这时铁处于活化状态。经

29、过，这时铁处于活化状态。经过一段时间后，铁几乎停止了溶解，此时的铁也不能从硝酸银溶液中一段时间后，铁几乎停止了溶解，此时的铁也不能从硝酸银溶液中置换出银，这种现象被称之为化学钝化。另一种钝化称之为电化学置换出银，这种现象被称之为化学钝化。另一种钝化称之为电化学钝化，即用阳极极化的方法使金属发生钝化。金属处于钝化状态时，钝化，即用阳极极化的方法使金属发生钝化。金属处于钝化状态时，其溶解速度较小，一般为其溶解速度较小，一般为1010-6-61010-8-8AcmAcm-2-2。 金属由活化状态转变为钝化状态，至今还存在着两种不同的观金属由活化状态转变为钝化状态，至今还存在着两种不同的观点。有人认为

30、金属钝化是由于金属表面形成了一层氧化物，因而阻点。有人认为金属钝化是由于金属表面形成了一层氧化物，因而阻止了金属进一步溶解；也有人认为金属钝化是由于金属表面吸附氧止了金属进一步溶解；也有人认为金属钝化是由于金属表面吸附氧而使金属溶解速度降低。前者称为氧化物理论，后者称为表面吸附而使金属溶解速度降低。前者称为氧化物理论，后者称为表面吸附理论。理论。45镍在硫酸介质中的钝化行为镍在硫酸介质中的钝化行为-极化曲线法极化曲线法2. 实验原理实验原理影响的金属钝化过程的几个因素影响的金属钝化过程的几个因素:1. 溶液的组成溶液的组成 溶液中存在的溶液中存在的H+，卤素离子以及某些具有氧化性，卤素离子以及

31、某些具有氧化性的阴离子对金属的钝化现象起着颇为显著的影响。在中性溶液中，的阴离子对金属的钝化现象起着颇为显著的影响。在中性溶液中，金属一般是比较容易钝化的，而在酸性溶液或某些碱性溶液中要困金属一般是比较容易钝化的，而在酸性溶液或某些碱性溶液中要困难得多。这是与阳极反应产物的溶解度有关的。卤素离子，特别是难得多。这是与阳极反应产物的溶解度有关的。卤素离子，特别是氯离子的存在则明显阻止金属的钝化过程，已经钝化了的金属也容氯离子的存在则明显阻止金属的钝化过程，已经钝化了的金属也容易被它破坏（活化），而使金属的阳极溶解速率重新增加。溶液中易被它破坏（活化），而使金属的阳极溶解速率重新增加。溶液中存在某

32、些具有氧化性的阴离子（如存在某些具有氧化性的阴离子（如CrO24-）则可以促进金属的钝化。）则可以促进金属的钝化。46镍在硫酸介质中的钝化行为镍在硫酸介质中的钝化行为-极化曲线法极化曲线法2. 实验原理实验原理影响的金属钝化过程的几个因素影响的金属钝化过程的几个因素:2. 金属的化学组成和结构金属的化学组成和结构 各种纯金属的钝化能力很不相同，以各种纯金属的钝化能力很不相同，以铁、镍、铬三种金属为例，铬最容易钝化，镍次之，铁较差些。因铁、镍、铬三种金属为例，铬最容易钝化，镍次之，铁较差些。因此添加铬、镍可以提高钢铁的钝化能力，不锈钢材是一个极好的例此添加铬、镍可以提高钢铁的钝化能力，不锈钢材是

33、一个极好的例子。一般来说，在合金中添加易钝化的金属时可以大大提高合金的子。一般来说，在合金中添加易钝化的金属时可以大大提高合金的钝化能力及钝态的稳定性。钝化能力及钝态的稳定性。3.外界因素（如温度、搅拌等），一般来说温度升高以及搅拌加剧外界因素（如温度、搅拌等），一般来说温度升高以及搅拌加剧是可以推迟过防止钝化过程的发生，这明显与离子的扩散有关。是可以推迟过防止钝化过程的发生，这明显与离子的扩散有关。 47镍在硫酸介质中的钝化行为镍在硫酸介质中的钝化行为-极化曲线法极化曲线法2. 实验原理实验原理 控制电势法测量极化曲线时，一般采用恒电位仪，它能将研究控制电势法测量极化曲线时，一般采用恒电位仪

34、，它能将研究电极的电势恒定地维持在所需值，然后测量对应于该电势下的电流。电极的电势恒定地维持在所需值，然后测量对应于该电势下的电流。由于电极表面状态在未建立稳定状态之前，电流会随时间而改变，由于电极表面状态在未建立稳定状态之前，电流会随时间而改变，故一般测出的曲线为故一般测出的曲线为“暂态暂态”极化曲线。在实际测量中，常采用的极化曲线。在实际测量中，常采用的控制电势测量方法有下列两种。控制电势测量方法有下列两种。1. 静态法静态法 将电极电势较长时间地维持在某一恒定值，同时测量将电极电势较长时间地维持在某一恒定值，同时测量电流随时间的变化，直到电流值基本上达到某一稳定值。如此逐点电流随时间的变

35、化，直到电流值基本上达到某一稳定值。如此逐点地测量各个电极电势（例如每隔地测量各个电极电势（例如每隔20，50或或100mV）下的稳定电流）下的稳定电流值，以获得完整的极化曲线。值，以获得完整的极化曲线。48镍在硫酸介质中的钝化行为镍在硫酸介质中的钝化行为-极化曲线法极化曲线法2. 实验原理实验原理2. 动态法动态法 控制电极电势以较慢的速度连续地改变（扫描），并控制电极电势以较慢的速度连续地改变（扫描），并测量对应电势下的瞬间电流值，并以瞬时电流与对应的电极电势作测量对应电势下的瞬间电流值，并以瞬时电流与对应的电极电势作图，获得整个的极化曲线。所采用的扫描速度（即电势变化的速率）图，获得整个

36、的极化曲线。所采用的扫描速度（即电势变化的速率）需要根据研究体系的性质选定。一般来说，电极表面建立稳态的速需要根据研究体系的性质选定。一般来说，电极表面建立稳态的速度愈慢，则扫描速率也应愈慢，这样才能使所测得的极化曲线与采度愈慢，则扫描速率也应愈慢，这样才能使所测得的极化曲线与采用静态法接近。用静态法接近。上述两种方法都已获得了广泛的应用。从测定结果的比较可以看出，上述两种方法都已获得了广泛的应用。从测定结果的比较可以看出，静态法测量结果虽较接近稳态值，但测量时间太长。本实验采用动静态法测量结果虽较接近稳态值，但测量时间太长。本实验采用动态法。态法。49镍在硫酸介质中的钝化行为镍在硫酸介质中的

37、钝化行为-极化曲线法极化曲线法2. 实验原理实验原理金属阳极极化曲线金属阳极极化曲线a-b 段段：当表示阳极电极电势的外加给定电：当表示阳极电极电势的外加给定电位增加，电流密度位增加，电流密度i 随之增大，此区间为金随之增大，此区间为金属正常溶解的区间，称为属正常溶解的区间，称为活性溶解区活性溶解区。a 点点为金属的为金属的自然腐蚀电位自然腐蚀电位；b-c 段段: 阳极已经开始钝化，此时，作为阳阳极已经开始钝化，此时，作为阳极的金属表面开始生成钝化膜，故其电流密极的金属表面开始生成钝化膜，故其电流密度度i（溶解速率）随着阳极电极电势增大而（溶解速率）随着阳极电极电势增大而减小，这一区间称为减小

38、，这一区间称为钝化过渡区钝化过渡区，金属溶解，金属溶解的速度不断降低，并过渡到钝化状态，的速度不断降低，并过渡到钝化状态，b 点点的电位称为的电位称为临界钝化电位（致钝电位）临界钝化电位（致钝电位），对应的对应的电流密度电流密度ib 称为称为临界钝化电流（致钝临界钝化电流（致钝电流密度）电流密度）。50镍在硫酸介质中的钝化行为镍在硫酸介质中的钝化行为-极化曲线法极化曲线法2. 实验原理实验原理金属阳极极化曲线金属阳极极化曲线c-d 线段：金属处于钝化状态，此时金线段：金属处于钝化状态，此时金属表面生成了一层致密的钝化膜，在此属表面生成了一层致密的钝化膜，在此区间电流密度区间电流密度i 稳定在很

39、小的值，而且稳定在很小的值，而且与阳极电极电势的变化无关，这一区间与阳极电极电势的变化无关，这一区间称为称为钝化稳定区钝化稳定区。d-e 线段：电流密度线段：电流密度i 又随阳极电极电势又随阳极电极电势的增大而迅速增大，在此区间钝化了的的增大而迅速增大，在此区间钝化了的金属又重新溶解，称为金属又重新溶解，称为“超钝化现象超钝化现象”。这一区间称为这一区间称为超钝化区超钝化区。c 点点的的ic 称为称为维钝电流密度维钝电流密度，c-d 段段所对所对应的电位称为应的电位称为维钝电位维钝电位。51镍在硫酸介质中的钝化行为镍在硫酸介质中的钝化行为-极化曲线法极化曲线法3. 实验仪器与试剂实验仪器与试剂

40、CHICHI电化学分析仪电化学分析仪 三电极电解池三电极电解池研究电极研究电极 辅助电极辅助电极饱和甘汞电极饱和甘汞电极 金相砂纸金相砂纸H H2 2SOSO4 4（分析纯）（分析纯） 蒸馏水蒸馏水KClKCl（分析纯）（分析纯）52镍在硫酸介质中的钝化行为镍在硫酸介质中的钝化行为-极化曲线法极化曲线法3. 实验仪器与试剂实验仪器与试剂DJS-292恒电位仪恒电位仪 镍电极镍电极53镍在硫酸介质中的钝化行为镍在硫酸介质中的钝化行为-极化曲线法极化曲线法4. 实验内容实验内容本实验用线性电位扫描法分别测量Ni在0.1molL-1 H2SO4、0.1molL-1 H2SO4+ 0.01 molL-

41、1 KCl、0.1molL-1 H2SO4+ 0.02 molL-1 KCl、0.1molL-1 H2SO4+ 0.05 molL-1 KCl、0.1molL-1 H2SO4+ 0.1 molL-1 KCl溶液中的阳极极化曲线。54镍在硫酸介质中的钝化行为镍在硫酸介质中的钝化行为-极化曲线法极化曲线法4. 实验步骤实验步骤（1）打开仪器和计算机的电源开关，预热）打开仪器和计算机的电源开关，预热10min。（2）研究电极用金相砂纸打磨后，用丙酮洗涤除油，再用二次蒸馏）研究电极用金相砂纸打磨后，用丙酮洗涤除油，再用二次蒸馏水冲洗干净，擦干后将其放入己洗净并装有水冲洗干净，擦干后将其放入己洗净并装有

42、0.1molL-1H2SO4溶溶液的电解池中。分别装好辅助电极和参比电极，并按图接好测量液的电解池中。分别装好辅助电极和参比电极，并按图接好测量线路（红色夹子为辅助电极；绿色接研究电极；白色接参比电线路（红色夹子为辅助电极；绿色接研究电极；白色接参比电极）。极）。 55镍在硫酸介质中的钝化行为镍在硫酸介质中的钝化行为-极化曲线法极化曲线法4. 实验步骤实验步骤 （3）通过计算机使）通过计算机使CHI仪器进入仪器进入windows工作界面；在工具工作界面；在工具栏里选中栏里选中“Control”，此时屏幕上显示一系列命令的菜单，此时屏幕上显示一系列命令的菜单，再选中再选中“Open Circui

43、t Potential”，数秒钟后屏幕上即显示，数秒钟后屏幕上即显示开路电位值（镍工作电极相对于参比电极的电位），记下该开路电位值（镍工作电极相对于参比电极的电位），记下该数值；在工具栏里选中数值；在工具栏里选中“T”（实验技术），此时屏幕上显（实验技术），此时屏幕上显示一系列实验技术的菜单，再选中示一系列实验技术的菜单，再选中“Linear Sweep Voltammetry (线性电位扫描法线性电位扫描法)”，然后在工具栏里选中，然后在工具栏里选中“参数设定参数设定”（在（在“T”的右边）此时屏幕上显示一系列需的右边）此时屏幕上显示一系列需设定参数的对话框：设定参数的对话框：56镍在硫酸介

44、质中的钝化行为镍在硫酸介质中的钝化行为-极化曲线法极化曲线法4. 实验步骤实验步骤初始电位（初始电位（Init E）设为比先前所测得的开路电位负）设为比先前所测得的开路电位负0.1V。终止电位（终止电位（Final E）设为）设为1.6V扫描速率（扫描速率（Scan Rate）定为）定为0.01V/s；采样间隔（采样间隔（Sample Interval）就是框中显示值；）就是框中显示值；初始电位下的极化时间（初始电位下的极化时间（Quiet Time）设为）设为300s电流灵敏度（电流灵敏度（Sensitivity）设为）设为0.01A。 至此参数已设定完毕，点击至此参数已设定完毕，点击“OK

45、”键；然后点击工具栏中键；然后点击工具栏中的运行键，此时仪器开始运行，屏幕上即时显示当时的工作状况的运行键，此时仪器开始运行，屏幕上即时显示当时的工作状况和电流对电位的曲线。扫描结束后点击工具栏中的和电流对电位的曲线。扫描结束后点击工具栏中的“Graphics”, 再点击再点击“Graph Option”，在对话框中分别填上电极面积（为什，在对话框中分别填上电极面积（为什么？）和所用的参比电极（为什么？）及必要的注解，然后在么？）和所用的参比电极（为什么？）及必要的注解，然后在“Graph Option”中点击中点击“Present Data Plot”显示完整的实显示完整的实验结果。给实验结

46、果取个文件名存盘。验结果。给实验结果取个文件名存盘。57镍在硫酸介质中的钝化行为镍在硫酸介质中的钝化行为-极化曲线法极化曲线法（4）在原有的溶液中分另添在原有的溶液中分另添KCl使之成为使之成为0.1molL-1 H2SO4+0.01 molL-1 KCl、0.1molL-1 H2SO4+0.02 molL-1 KCl、0.1molL-1 H2SO4+ 0.05 molL-1 KCl、0.1molL-1 H2SO4+ 0.1 molL-1 KCl溶液，重复上述溶液，重复上述步骤进行测量。（注意：当溶液中步骤进行测量。（注意：当溶液中KCl浓度浓度0.02 molL-1时，当电流大于时，当电流大

47、于10mA，即电流溢出，即电流溢出Y轴时应及时停止实轴时应及时停止实验，以免损伤工作电极。此时只需点击工具栏中的停止键验，以免损伤工作电极。此时只需点击工具栏中的停止键“”即可。即可。4. 实验步骤实验步骤58镍在硫酸介质中的钝化行为镍在硫酸介质中的钝化行为-极化曲线法极化曲线法4. 数据处理数据处理V/钝E2cm/i钝2cm/i钝1分别在极化曲线图上找出分别在极化曲线图上找出E钝钝I钝钝钝化区间，并将数钝化区间，并将数据列成表。据列成表。2点击工具栏中的点击工具栏中的“Graphics”，再点击，再点击“Overlay Plot”，选中另三个文件使五条曲线迭加在一张图中。如果，选中另三个文件

48、使五条曲线迭加在一张图中。如果曲线溢出画面，请在曲线溢出画面，请在“Graph Option”里选择合适的里选择合适的 X、Y轴量程再作图，然后打印曲线图。轴量程再作图，然后打印曲线图。3比较四条曲线并讨论所得实验结果及路线的意义。比较四条曲线并讨论所得实验结果及路线的意义。燃烧热的测定-恒容量热法教学目的 学习物质燃烧热的测定基本方法和方法原理。利用恒容法测定萘的燃烧热。技能要求 掌握HR-15A氧弹式热量计、氧气钢瓶、 氧气减压阀、充氧器、压片机的使用方法，实验数据的雷若作图处理方法。在恒容条件下测得燃烧热称为恒容燃烧热(QV), 其值等于这个过程的内能变化(U) QV = MCVT/m在

49、恒压条件下测得的燃烧热称为恒压燃烧热(Qp),其值等于这个过程的热焓变化(H) Qp = QV + nRT在略去体系与环境的热交换的前提下，体系的热平衡关系为 QV = M(WC水+ C体系)T QaLa QbLb/m 1 实验原理令 k = WC水+ C体系，则 Q = M( kT QaLa QbLb)/m 其中：M为燃烧物质的摩尔质量；m为燃烧物质的质量；Q为物质的定容燃烧热； T为燃烧反应前后体系的真实差；W为水的质量；C水为水的比热容；C体系为量热计的水氧弹,水桶,贝克曼温度计,搅拌器的热容；Qa、Qb分别为燃烧丝,棉线单位长度的燃烧热；La,Lb分别为燃烧丝,棉线的长度。 在已知苯甲

50、酸燃烧热值的情况下，我们通过实验可测出k的大小，用同样的方法我们就可以测出奈的燃烧热值Q。 RSR-01型氧弹式热量计 1套 氧气钢瓶氧气减压阀 压片器容量瓶（2000ml，1000ml）量杯（10ml）镊子 剪刀燃烧丝（Qa=2.1cal/cm） 棉线（Qb=18cal/cm）苯甲酸（AR，QP= -771.24kcal/mol） 水（C水=1kcal/K/kg）萘（AR，QP= -1231.8kal/mol）2 仪器与药品 1、样品处理：分别称取苯甲酸0.6g, 萘0.4g。压片后精确称 量，并置于氧弹的坩埚中。2、氧弹内安装：置氧弹盖于氧弹支架上，取8厘米燃烧丝拉直固 定在两电极间，并在

51、燃烧丝中心位置拴挂6厘米长棉线，使棉 线与坩埚中样品接触，盖上氧弹盖，一定要上紧弹盖。3、氧弹充气：将充氧器阀口连接在氧弹顶进气阀上，按下充气 手柄（一定要按紧，使充氧器阀口紧紧扣住进气阀）。3 实验步骤充氧：先逆时针方向慢慢开启氧气钢瓶上总气阀（切记最多转半圈），再逆时针开启充氧器阀门，最后顺时针方向慢慢小心开启氧气减压阀直至氧气分压表指示压力为1.4MPa 30秒。拆除充氧：先顺时针关闭氧气钢瓶阀，最后快速上拉充气手柄，使充氧器与氧弹脱离（若充气成功，可听到短促的放气声）。4、总装：首先开启控制器电源，向桶内注入3000ml水，再放置氧弹于其中，连接上点火电极，之后盖好量热计盖并插入热电阻

52、温度计。 测量工作（1）点击桌面上燃烧热的快捷方式来启动软件，点击控制界面）点击桌面上燃烧热的快捷方式来启动软件，点击控制界面的搅拌按钮，开启搅拌器，搅拌的搅拌按钮，开启搅拌器，搅拌3分钟，使体系达温度平衡，点分钟，使体系达温度平衡，点击外筒控温按钮，使外筒温度稳定，通过升温和降温按钮调节内击外筒控温按钮，使外筒温度稳定，通过升温和降温按钮调节内筒水温比外筒水温度低筒水温比外筒水温度低0.5度左右。度左右。（2）等温度稳定约）等温度稳定约2分钟后，点击点火按钮。分钟后，点击点火按钮。 （3） 实验停止后，取下温度传感器。取出氧弹，打开氧弹上的实验停止后，取下温度传感器。取出氧弹，打开氧弹上的阀

53、门，放气。打开氧弹取出未燃烧的燃烧丝量取其长度，清洗整阀门，放气。打开氧弹取出未燃烧的燃烧丝量取其长度，清洗整理仪器。理仪器。 （4）按照同样的操作步骤，测量萘的燃烧热。）按照同样的操作步骤，测量萘的燃烧热。674 实验注意事项1待测样品需干燥，受潮样品不易燃烧且称量有误；待测样品需干燥，受潮样品不易燃烧且称量有误；2注意压片的紧实程度，太紧不易燃烧。燃烧丝需压在片内，如浮在注意压片的紧实程度，太紧不易燃烧。燃烧丝需压在片内，如浮在片子面上会引起样品熔化而脱落，不发生燃烧；片子面上会引起样品熔化而脱落，不发生燃烧；3在燃烧第二个样品时，内筒水须再次调节水温；在燃烧第二个样品时，内筒水须再次调节

54、水温；4 在精确测量中，燃烧丝的燃烧热和氧气中含氮杂质的氧化所产生的在精确测量中，燃烧丝的燃烧热和氧气中含氮杂质的氧化所产生的热效应等都应从总热量中扣除。前者可将燃烧丝在实验前称重，燃烧后小热效应等都应从总热量中扣除。前者可将燃烧丝在实验前称重，燃烧后小心取下，用稀盐酸浸洗，再用水洗净、吹干后称重，求出燃烧过程中失重心取下，用稀盐酸浸洗，再用水洗净、吹干后称重，求出燃烧过程中失重的量的量(燃烧丝的热值为燃烧丝的热值为6695J/g)。后者可用。后者可用0.1mol/L NaOH溶液滴定洗涤氧溶液滴定洗涤氧弹内壁的蒸馏水弹内壁的蒸馏水(在燃烧前可先在氧弹中加入在燃烧前可先在氧弹中加入0.5mL水

55、水)，每毫升，每毫升0.1mol/L NaOH溶液相当于溶液相当于5.983J(放热放热)； 5用雷诺图用雷诺图(温度时间曲线温度时间曲线)，确定实验中的，确定实验中的T，如图所示。，如图所示。684 实验注意事项b点相当于开始燃烧点，c为观察到的最高点的温度读数，过T1 T2线段中点T作水平线TG，于T-t线相交于点G，过点G作垂直线AB，此线与ab线和cd线的延长线交于E、F两点，则点E和点F所表示的温度差即为欲求温度的升高值T。即T=TE -TF694 实验注意事项6使用氧气钢瓶，一定要按照要求操作，注意安全使用氧气钢瓶，一定要按照要求操作，注意安全。往氧弹内充入氧气时，一定不能超过指定

56、的压力，。往氧弹内充入氧气时，一定不能超过指定的压力，以免发生危险；以免发生危险；7燃烧丝与两电极及样品片一定要接触良好，而且燃烧丝与两电极及样品片一定要接触良好，而且不能有短路；不能有短路； 8测定仪器热容与测定样品的条件应该一致。测定仪器热容与测定样品的条件应该一致。705 数据处理压片后：压片后： m（萘）（萘）=_g ；棉线长度：棉线长度： L1 =_cm；最后燃尽。；最后燃尽。燃烧丝长度：燃烧丝长度： L2=_cm; 剩余燃烧丝的长度：剩余燃烧丝的长度：L3=_cm；燃烧掉的长度：燃烧掉的长度：L=_cm。根据计算机数据用根据计算机数据用Origin作图，做雷诺校正图。作图，做雷诺校

57、正图。716 思考题1燃烧热测量中，有几个直接测量值燃烧热测量中，有几个直接测量值? 哪个测量值对测量结果的哪个测量值对测量结果的精确度影响最大？实验中如何改进？精确度影响最大？实验中如何改进？2水热式量热计的温差值为什么必须进行雷诺图解正水热式量热计的温差值为什么必须进行雷诺图解正?前期后期前期后期的温度测量为什么会直接影响的温度测量为什么会直接影响T的测量精度？的测量精度？3在这实验中，哪些是体系，哪些是环境在这实验中，哪些是体系，哪些是环境?实验过程中有无热损实验过程中有无热损耗耗?这些热损耗对实验结果有何影响？样品应如何处理，才能提高测这些热损耗对实验结果有何影响？样品应如何处理，才能

58、提高测量的准确性？量的准确性？ 4加入内桶中水的水温为什么要选择比外筒水温低？低多少为合加入内桶中水的水温为什么要选择比外筒水温低？低多少为合适？为什么？样品应如何处理，才能提高测量的准确性？适？为什么？样品应如何处理，才能提高测量的准确性？ 5实验中，哪些因素容易造成误差实验中，哪些因素容易造成误差?如果要提高实验的准确度应如果要提高实验的准确度应从哪几方面考虑从哪几方面考虑?,样品应如何处理，才能提高测量的准确性？样品应如何处理，才能提高测量的准确性？ 希托夫法测定离子迁移数一、目的要求一、目的要求1掌握希托夫法测定电解质溶液中离子迁移掌握希托夫法测定电解质溶液中离子迁移数的某本原理和操作

59、方法。数的某本原理和操作方法。2测定测定CuSO4溶液中溶液中Cu2+和和SO42-的迁移数。的迁移数。 离子在外电场的作用下发生定向运动称为离子的电迁移。 在相应的两极界面上发生氧化或还原作用，从而两极旁溶液的浓度也发生变化。 当通电于电解质溶液之后，溶液中承担导电任务的阴、阳离子分别向阳、阴两极移动；希托夫法测定离子迁移数实验原理 设想在两个惰性电极之间有假想的平面AA和BB，将溶液分为阳极部、中部及阴极部三个部分。假定未通电前，各部均含有一价正、负离子各5 mol，分别用+、-号代替。实验原理希托夫法测定离子迁移数 离子都是一价的，当通入4mol电子的电量时，阳极上有4 mol负/阴离子

60、氧化，阴极上有4 mol正/阳离子还原。 两电极间正、负离子要共同承担4 mol电子电量的运输任务。 如果离子都是一价的，则离子运输电荷的数量只取决于离子迁移的速度。希托夫法测定离子迁移数1设正、负离子迁移的速率相等，r+=r-，则导电任务各分担2mol，在假想的AA、BB平面上各有2mol正、负离子逆向通过。 当通电结束，阴、阳两极部溶液浓度相同，但比原溶液各少了2mol，而中部溶液浓度不变。希托夫法测定离子迁移数AABB阳极部中部阴极部阳极阳极阴极始态+4 molrr终态希托夫法测定离子迁移数2设正离子迁移速率是负离子的三倍，r+=3r-，则正离子承担3mol电量，负离子承担1mol电量。