内蒙古工业大学化工学院应化系物理化学课程组编制

1、内蒙古工业大学化工学院应化系物理化学课程组编制2016年12月物理化学实验讲义目录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc496793010 实验一恒温槽装配和性能测试 PAGEREF _Toc496793010 h 2 HYPERLINK l _Toc496793011 实验二液体的饱和蒸气压与摩尔气化热的测定 PAGEREF _Toc496793011 h 8 HYPERLINK l _Toc496793012 实验三凝固点降低法测定摩尔质量 PAGEREF _Toc496793012 h 11 HYPERLINK l _Toc496793013 实验四燃烧热的测

2、定 PAGEREF _Toc496793013 h 15 HYPERLINK l _Toc496793014 实验五差热分析 PAGEREF _Toc496793014 h 19 HYPERLINK l _Toc496793015 实验六二元液系相图 PAGEREF _Toc496793015 h 23 HYPERLINK l _Toc496793016 实验七二组分合金相图 PAGEREF _Toc496793016 h 27 HYPERLINK l _Toc496793017 实验八氨基甲酸铵的分解平衡 PAGEREF _Toc496793017 h 32 HYPERLINK l _Toc

3、496793018 实验九摩尔电导率的测定 PAGEREF _Toc496793018 h 35 HYPERLINK l _Toc496793019 实验十离子迁移数的测定 PAGEREF _Toc496793019 h 39 HYPERLINK l _Toc496793020 实验十一电动势的测定 PAGEREF _Toc496793020 h 43 HYPERLINK l _Toc496793021 实验十二阴极极化曲线的测定 PAGEREF _Toc496793021 h 50 HYPERLINK l _Toc496793022 实验十三蔗糖水解反应速率常数的测定 PAGEREF _To

4、c496793022 h 53 HYPERLINK l _Toc496793023 实验十四乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定 PAGEREF _Toc496793023 h 58 HYPERLINK l _Toc496793024 实验十五丙酮碘化反应速率常数的测定 PAGEREF _Toc496793024 h 61 HYPERLINK l _Toc496793025 实验十六流动法测定氧化锌的催化性能 PAGEREF _Toc496793025 h 65 HYPERLINK l _Toc496793026 实验十七溶液表面张力的测定最大气泡法 PAGEREF _Toc496793026 h

5、70 HYPERLINK l _Toc496793027 实验十八溶液吸附法测定固体比表面积 PAGEREF _Toc496793027 h 76 HYPERLINK l _Toc496793028 实验十九 电渗电泳 PAGEREF _Toc496793028 h 80 HYPERLINK l _Toc496793029 实验二十 电导法测定水溶性表面活性剂的临界胶束浓度 PAGEREF _Toc496793029 h 87实验一恒温槽装配和性能测试实验目的：一、了解恒温槽的构造及恒温原理，初步掌握其装配和调试的基本技术。二、绘制恒温槽的灵敏度曲线(温度时间曲线)，学会分析恒温槽的性能。三、

6、掌握精密数字温度温差仪、继电器及接触温度计的基本测量原理和使用方法。实验原理：物质的物理化学性质，如粘度、密度、蒸气压、表面张力、折光率等都随温度而改变，要测定这些性质必须在恒温条件下进行。一些物理化学常数如平衡常数、化学反应速率常数等也与温度有关，这些常数的测定也需恒温，因此，掌握恒温技术非常必要。恒温槽是实验工作中常用的一种以液体为介质的恒温装置，根据温度控制范围，可用以下液体介质：-6030用乙醇或乙醇水溶液；090用水；80度160用甘油或甘油水溶液；70300用液体石蜡、汽缸润滑油、硅油。恒温控制可分为两类，一类是利用物质的相变点温度来获得恒温，但温度的选择受到很大限制；另外一类是利

7、用电子调节系统进行温度控制，此方法控温范围宽、可以任意调节设定温度。图1-1 恒温槽的装置示意图1-浴槽；2-加热器；3-搅拌器；4-温度计；5-电接点温度计；6-继电器；7-贝克曼温度计恒温槽具体装置示意图见图1-1。恒温槽是由浴槽、电接点温度计、继电器、加热器、搅拌器和温度计组成。现分别介绍如下：一、浴槽浴槽包括容器和液体介质。如果要求设定的温度与室温相差不太大，通常可用20dm3的圆形玻璃缸作容器。若设定的温度较高(或较低)，则应对整个槽体保温，以减小热量传递速度，提高恒温精度。恒温水浴以蒸馏水为工作介质。如对装置稍作改动并选用其它合适液体作为工作介质，则上述恒温可在较大的温度范围内使用

8、。二、温度计观察恒温浴的温度可选用分度值为0.1的水银温度计，而测量恒温浴的灵敏度时应采用贝克曼温度计。温度计的安装位置应尽量靠近被测系统。所用的水银温度计读数都应加以校正。三、搅拌器搅拌器以小型电动机带动，其功率可40W，用变速器或变压器来调节搅拌速度。搅拌器一般应安装在加热器附近，使热量迅速传递，以使槽内各部位温度均匀。四、加热器在要求设定温度比室温高的情况下，必须不断供给热量以及补偿水浴向环境散失的热量。电加热器的选择原则是热容量小、导热性能好、功率适当。五、感温元件感温元件种类很多，本实验采用接触温度计 (又称水银电导表) 作为感温元件，其结构如图1-2所示。接触温度计的下半段是一支温

9、度计，上半段是控制用的指示装置。温度计的毛细管内有一根金属丝和上半段的螺母相连。它的顶部放置磁铁，当转动磁铁时，螺母即带动金属丝眼螺杆向上或向下移动。在接点温度计中有两根导线。这两根导线的一端与金属丝相连，另一端则与温度控制器联接。松开磁铁上的固定螺丝，旋转磁铁，把螺母调到设定值。例如要控制温度在35时，将螺母上沿调到35处。当水银柱上升到35时，恰与金属丝接触，加热器停止加热。但由于水银接点温度计的温度标尺刻度不够准确，需另用一支1/10温度计来准确测量恒温槽的温度。六、继电器继电器必须与加热器和接触温度计相连，才能起到控温作用。实验室常用的继电器有电子管继电器和晶体管继电器。图1-2接触温

10、度计示意图晶体管继电器电路图如图1-3所示。当接触温度计中水银柱与触针未接触时，1、2断开，在回路中产生电流，三极管的集电器电流使继电器工作，产生一个磁场，迫使开关K接通，加热器工作；当温度上升，使接触温度计中水银柱与触针接触时，1、2短路，继电器停止工作，磁场消失，开关K断开，加热器停止工作，如此反复，就使水温恒定在某一个温度范围。恒温槽的温度控制装置属于“通”“断”类型，当加热器接通后，恒温介质温度上升，热量的传递使水银温度计中的水银柱上升。但热量的传递需要时间，因此常出现温度传递的滞后，往往是加热器附近介质的温度超过设定温度，所以恒温槽的温度超过设定温度。同理，降温时也会出现滞后现象。由

11、此可知，恒温槽控制的温度有一个波动范围，并不是控制在某一固定不变的温度。控温效果可以用灵敏度t表示:式中，t1为恒温过程中水浴的最高温度，t2为恒温过程中水浴的最低温度。可以看出:曲线()表示恒温槽灵敏度较高；()表示恒温槽灵敏度较差；()表示加热器功率太大；()表示加热器功率太小或散热太快。图1-3 晶体管继电器电路图图1-4 温度时间曲线影响恒温槽灵敏度的因素很多，大体有:1恒温介质流动性好，传热性能好，控温灵敏度就高;2加热器功率要适宜，热容量要小，控温灵敏度就高;3搅拌器搅拌速度要足够大，才能保证恒温槽内温度均匀;4继电器电磁吸引电键，后者发生机械作用的时间愈短，断电时线圈中的铁芯剩磁

12、愈小，控温灵敏度就高;5电接点温度计热容小，对温度的变化敏感，则灵敏度高;6环境温度与设定温度的差值越小，控温效果越好。实验用品：玻璃浴槽，数字温度计，搅拌器，加热器，接触温度计，常规温度计，继电器实验步骤：一、插上电子继电器电源，打开电子继电器开关。二、插上电动搅拌机电源，调节合适的搅拌速度。三、插上数字贝克曼温度计电源，打开开关。检查实际温度是否低于所控制温度。四、旋转下降调节帽，直到电子继电器的红灯刚好亮。插上加热器电源，缓慢旋转调节帽，使钨丝高度上升，直到电子继电器的红灯刚好灭，加热器开始加热。五、当电子继电器的红灯亮，重复调节并反复进行，直到实际温度在设定温度的一定范围内波动。六、记

13、录温度随时间的变化值，绘制恒温槽灵敏度曲线。七、本实验用数字式贝克曼温度计测量温度，每隔30秒记一次数值。实验数据记录与处理：一、将时间、温度读数列表。二、用坐标纸绘出温度-时间曲线。三、求出该套设备的控温灵敏度并加以讨论。恒温槽实验数据记录：(例表如下)时间(min)0.511.522.533.544.555.566.57温度()时间(min)7.588.599.51010.51111.51212.51313.514温度()以时间为横坐标，温度为纵坐标作图，分析实验结果。思考题：一、为什么在开动恒温装置前，要将接触温度计的标铁上端面所指的温度调节到低于所需温度处？如果高了会产生什么后果？二、

14、欲提高恒温槽的灵敏度，主要通过哪些途径？三、如果所需要恒温低于室温，如何装置恒温装置？四、恒温槽的恒温原理是什么？五、恒温槽内各处温度是否相等？为什么？实验二液体的饱和蒸气压与摩尔气化热的测定实验目的：用静态法测定C2H5OH在不同温度下的饱和蒸气压，并求出实验温度范围内的平均摩尔气化热。实验原理：一般，常压下可认为蒸气为理想气体，在实验温度的小范围内可认为摩尔气化热为常数，且液体体积与蒸气体积相比小的多，可略去，则液体饱和蒸气压与温度之间关系，可用克拉贝龙克劳修斯(ClapeyronClausius)方程式表述：式中：p液体在温度T/(K)时的饱和蒸气压，C积分常数vHm温度T/(K)时的摩

15、尔气化热，R摩尔气体常数实验测得各温度下的饱和蒸气压后，以P对1/T作图，得一直线，直线的斜率m=vHm /R。由此可求出平均摩尔气化热。测定液体饱和蒸气压的方法有以下三类：一、静态法：在某一温度下直接测量饱和蒸气压。二、动态法：测定不同外压下液体的沸点。三、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，然后测出所通过的气体中被测物质蒸气的含量。再根据分压定律算出被测物质的饱和蒸气压。本实验采用静态法，借助等压计测定不同温度下，C2H5OH液体的沸点可得到与沸点相对应的液体饱和蒸气压。等压计形状如图22。N、M两管下部相通，是一个连通器，由连通器原理可知，当N、M两管液面齐

16、平时，两液面所受压力相等。若M、M空间仅由被测物质的饱和蒸气所充满，则M管液面所受压力即为被测液体的饱和蒸气压。N管又通过与饱和蒸气压测量仪相连。我们可测得作用在N管液面上的压力，由此，由饱和蒸气压测量仪上就可直接得到该温度下被测液体的饱和蒸气压与当地当时大气压之差值，进而求出对应的饱和蒸气压。实验用品：蒸气压测量装置一套(饱和蒸气压测量仪、等位计、稳压包、冷阱)，玻璃恒温水槽，真空泵，分析纯C2H5OH试剂等。图2-1测定饱和蒸气压装置示意图图2-2等压计示意图1-恒温槽； 4-1/10温度计； 7-缓冲瓶； 10-接等位计阀；2-等压计； 5-出水口； 8-接真空泵阀； 11-冷阱；3-冷

17、凝管； 6-进水口； 9-通大气阀； 12-饱和蒸气压测量仪。实验步骤：一、检验气密性。关闭阀8，停止气泵工作，检查阀10是否开启，阀9是否完全关闭，观察压力表，显示数字下降值在标准范围气密性良好，超出标准需查找原因，进行维修，经气密性试验，并证明性能良好后，可进入实验操作。二、将水浴加热至50左右，打开阀8，启动气泵，当压力达到实验所需的压力(应略高于实验所需最高压力值)时，首先关闭阀8，停止气泵工作，开启阀10，用阀9将压力调整到实验所需数值，即可开始实验。把等压计液封空间(M、M)空气赶尽约5-10分钟，此期间读取室温及大气压数值。三、将阀9旋塞打开通大气自然冷却，当等压计两管(N和M管

18、)液面齐平时，关闭旋塞立即读取水浴温度，此即当时大气压下的沸点，同时读取压表数值。四、如上操作，读取8-10组数据，再读此时大气压，与前次的取平均值计算。五、卸压，装置复原。注意事项：1.整个实验过程中，应保持等位计M管液面上空的空气排净。2.抽气的速度要合适。必须防止等位计内液体沸腾过剧，致使型管内液体被抽净。3.实验过程中需防止M、N管液体倒灌入M管内，带入空气，使实验数据偏大。实验数据记录与处理：一、数据记录：数据用专用数据记录纸记录。二、数据处理：1.做p对1/T关系曲线图。2.由图求算实验温度范围内的平均摩尔气化热。实验数据纪录表：p/(kPa)t/()p/(kPa)t/()p01/

19、(kPa)p02/kPa思考题：一、什么是饱和蒸气压？二、什么是摩尔气化热？与温度有无关系？三、简述如何读取大气压数值，并现场读数。四、测定饱和蒸气压有几种方法，本实验采取的哪种方法？五、饱和蒸气压实验中，冷凝器起什么作用？六、陈述用等压计测液体饱和蒸气压的基本原理是什么？七、实验中测得的沸点与标准大气压下的沸点是否一致？我们测出的气化热是真值还是平均值？是否可逆相变热？八、在测pS实验中，为何要将M，M管中空气排除干净？如何排除？九、测pS实验中，如发生倒气现象应做何种处理？说出如何避免倒气现象发生。实验三凝固点降低法测定摩尔质量实验目的：一、通过本实验加深对稀溶液依数性质的理解。二、用凝固

20、点降低法测定萘的摩尔质量。三、掌握精密电子温差仪的使用方法。实验原理：固体溶剂与溶液成平衡的温度称为溶液的凝固点。含有非挥发性溶质的二组分溶液的凝固点低于纯溶剂的凝固点。凝固点降低是稀溶液具有依数性的一种表现。根据凝固点降低的数值，可以求溶质的摩尔质量。对于稀溶液凝固点降低值Tf与溶质的质量摩尔浓度b成正比。Tf = Tf0Tf = Kfb(1)式中：Tf0纯溶剂的凝固点、Tf浓度为b的溶液的凝固、Kf溶剂的凝固点降低常数。若已知某种溶剂的凝固点降低常为Kf，并测得溶剂和溶质的质量分别为mA、mB，的稀溶液凝固点降低值为Tf，则可通过下式计算溶质的摩尔质量MB。 (2)式中Kf的单位为K kg

21、mol-1应该注意，如果溶质在溶液中有解离、缔合、溶剂化和配合物形成等情况时，不能简单的运用公式(2)计算溶质的摩尔质量。显然，溶液凝固点降低法可用于溶液热力学性质的研究，例如电解质的电离度、溶质的缔合度、溶剂的渗透系数和活度系数等。纯溶剂的凝固点为其液相和固相共存的平衡温度。若将液态的纯溶剂逐步冷却，在未凝固前温度将随时间均匀下降，开始凝固后因放出凝固热而补偿了热损失，体系将保持液-固两相共存的平衡温度而不变，直至全部凝固，温度再继续下降。其冷却曲线如图3-1中1所示。但实际过程中，当液体温度达到或稍低于其凝固点时，晶体并不析出，这就是所谓的过冷现象。此时若加以搅拌或加入晶种，促使晶核产生，

22、则大量晶体会迅速形成，并放出凝固热，使体系温度迅速回升到稳定的平衡温度；待液体全部凝固后温度再逐渐下降。冷却曲线如图3-2。图3-1外推法求纯溶剂和溶液的凝固点图3-2纯溶剂和溶液的冷却曲线溶液的凝固点是该溶液与溶剂的固相共存的平衡温度，其冷却曲线与纯溶剂不同。当有溶剂凝固析出时，剩余溶液的浓度逐渐增大，因而溶液的凝固点也逐渐下降。因有凝固热放出，冷却曲线的斜率发生变化，即温度的下降速度变慢，如图3-1中3所示。本实验要测定已知浓度溶液的凝固点。如果溶液过冷程度不大，析出固体溶剂的量很少，对原始溶液浓度影响不大，则以过冷回升的最高温度作为该溶液的凝固点，如图3-1中4所示。确定凝固点的另一种方

23、法是外推法，如图3-2所示，首先记录绘制纯溶剂与溶液的冷却曲线，作曲线后面部分(已经有固体析出)的趋势线并延长使其与曲线的前面部分相交，其交点就是凝固点。本实验采用外推法来求凝固点。实验用品：凝固点管、凝固点管塞、凝固点管的套管、小搅拌杆、大搅拌杆、水浴缸、精密电子温差仪、水浴缸盖、温度计、移液管25ml、洗耳球、天平(0.0001g)、锤子、毛巾、滤纸、冰块、环己烷(A.R.)、萘(A.R.)。实验步骤：一、检查测温探头，可以用环己烷清洗测温探头并晾干。可以闻到很强的刺激性，此为环己烷的气味。二、准备冰块，用布包好，用木锤砸成碎块备用。三、按图3-3所示将仪器安装好。图3-3 凝固点降低实验

24、装置四、纯溶剂环己烷凝固点的测定：记录此时室温，取25.00ml环己烷放入洗净干燥的凝固点管中，将精密温差仪的测温探头插入凝固点管中。将凝固点管直接放入冰水浴中，将搅拌器调至慢档均匀缓慢地搅拌。观察温度变化，当温度显示基本不变或变化缓慢时，按精密温差仪的“设定”按钮，此时温差仪显示为“0.000”，也就是环己烷的近似凝固点。可以发现开始温度下降慢慢变慢，最后稳定在一定的数值上。五、将凝固点管从冰水浴中拿出，用毛巾擦干管外壁的水，用手温热凝固点管使结晶完全熔化，将凝固点管放入作为空气浴的外套管中，将搅拌器调至慢档均匀缓慢地搅拌。等温度下降至6-7开始定时读取并记录温度，温差仪每30s鸣响一次，读

25、取记录温度值。温度由下降较快变为基本不变后，再继续操作、读数约10min。重复本步骤1次。现象：在记录数据时发现，温度下降越来越慢，整体趋势是先快速下降，然后缓慢下降，之后会有短暂的快速上升，最后在1.000左右稳定。还可以发现用搅拌器搅拌冰水浴之后温度明显下降，说明水浴温度并不均匀。六、溶液凝固点的测定：精确称取萘0.1127g，小心加入到凝固点管中的溶剂中，用手捂热并搅拌使其完全溶解。七、待萘完全溶解形成溶液后，将凝固点管放入作为空气浴的外套管中，将搅拌器调至慢档均匀缓慢地搅拌。定时读取记录温度，温差仪每30s鸣响一次，可依此定时读取温度值。温度由下降较快变为基本不变时，再继续操作、读数约

26、10min。重复本步骤1次。现象：温度变化的趋势和测纯的环己烷凝固点一样，但是最终温度更低。八、实验完毕，将环己烷溶液倒入回收瓶，整理试验台。实验数据记录与处理：记录室温为。一、用下面公式计算室温t时环己烷的密度，然后计算所取环己烷的质量mA。密度与温度关系式 =0.7971-0.887910-3t QUOTE 二、由测定的纯溶剂、溶液凝固点，计算萘的摩尔质量，并判断萘在环己烷中存在形式。思考题：一、如果溶质在溶液中解离、缔合和生成配合物，对摩尔质量的测定值如何影响？二、加入溶剂中溶质的量如何确定？加入量太多或者太少有何影响？三、为什么会有过冷现象？四、估算实验测量结果的误差，说明影响测量结果

27、的主要因素。实验四燃烧热的测定实验目的：一、掌握氧弹式量热计的原理、构造、使用方法及高压钢瓶的正确使用方法。二、了解恒压燃烧热与恒容燃烧热的区别。三、测定萘的燃烧热，学会用雷诺图解法校正温度变化。实验原理：物质的燃烧热是指1mol物质在氧气中完全燃烧时的热效应，它是热化学中重要的基本数据。若燃烧在等容下进行称为等容燃烧热(Qv)，在等压下进行则称为等压燃烧热(Qp)。许多物质的燃烧热和反应热已经精确测定。测定燃烧热的氧弹式量热计是重要的热化学仪器，在热化学、生物化学以及某些工业部门中被广泛应用。由热力学第一定律可知，在不做非膨胀功的情况下，等容反应热Qv=U，等压反应热Qp =H。用氧弹式量热

28、计测得的燃烧热是等容燃烧热Qv，而一般热化学计算用的值为Qp，这两者可通过下式进行换算：Qp=Qv+nRT (1)式中，n为反应前后生成物与反应物中气体的物质的量之差；R为摩尔气体常数；T为反应温度(K)。在盛有定量水的容器中，放人内装有一定量样品和氧气的密闭氧弹，然后使样品完全燃烧，放出的热量通过氧弹传给水及仪器，引起温度升高。通过测量介质在燃烧前后温度的变化值，可计算出恒容燃烧热，其计算公式为 (2)式中负号是指系统放出热量，放热时系统热力学能降低，K、T均为正值。K为样品等物质燃烧放热使水及仪器每升高1所需的热量，称为水当量。水当量的求法是用已知燃烧热的物质(如苯甲酸)放在量热计中燃烧，

29、测定其始、终态温度，用公式(2)计算。一般来说，对不同样品，只要每次的水量相同，水当量就是定值。除样品燃烧放出热量引起系统温度升高以外，其他因素如燃烧丝的燃烧、氧弹内N2和O2化合并溶于水形成硝酸等都会引起系统温度变化，在精确实验测定中，这些因素必须进行校正。环境恒温量热计是实验室中常用的仪器，其构造如图4-1、图4-2所示。图4-1 氧弹式热量计图4-2 氧弹1-外套；2-量热容器；3-搅拌器； 1-弹体；2-弹帽；3-.垫圈；4-搅拌马达；5-绝缘支柱； 4-充气阀门；5-放气阀门；6-氧弹；7-温度传感器； 6-电极；7-燃烧皿及支架；8-电极；9-盖子 8-充气管；9-燃烧挡板当氧弹中

30、的样品开始燃烧时，内筒与外筒之间有少许热交换，因此不能直接测出初温和最高温度，需要由温度-时间曲线(即雷诺曲线)进行确定，详细步骤如下将样品燃烧前后观察的水温对时间作图，联成FHJDG折线，如图4-3所示。图中H相当于开始燃烧之点，D为观察到的最高温度读数点，作 A、C的中线交中点于I(I点为反应温度)，过I点作ab垂线，然后将FH线和GD线外延交ab线于A、C两点，AC线段所代表的温度差即为所求的T了。图中AA为燃烧前由环境辐射进来和搅拌引进的能量而造成体系温度的升高值，故必须扣除，CC为体系向环境辐射出能量而造成体系温度的变化。由此可见AC两点的温差较客观地表示了由于样品燃烧致使量热计温度

31、升高的数值。有时量热计的绝热情况良好、热漏小，而搅拌器功率大，稍微引进能量就会使得燃烧后的最高点不出现，如图4-4所示。这种情况下T仍然可以按照同样方法校正。图4-4绝热良好时的雷诺校正图图4-3绝热较差时的雷诺校正图实验用品：氧弹式量热计1套；氧气钢瓶(带氧气表)1个；台称1只；电子天平1台(0.001 g)；苯甲酸(A.R.)；萘(A.R.)；燃烧丝；棉线。实验步骤：一、水当量的测定1.仪器预热：将量热计及其全部附件清理干净，将有关仪器通电预热。2.样品压片：在电子台枰上粗称0.91.0 g苯甲酸，在压片机中压成片状；取约10cm长的燃烧丝和棉线各一根，分别在电子天平上准确称重；用棉线把燃

32、烧丝绑在苯甲酸片上，准确称重。3.氧弹充氧：将氧弹的弹头放在弹头架上，把燃烧丝的两端分别紧绕在氧弹头上的两根电极上；在氧弹中加入10mL蒸馏水，把弹头放入弹杯中拧紧，充入1MPa氧气，氧弹放入量热计中，接好点火线。4.准备一桶自来水，用1000mL容量瓶量取3000mL水注入内筒，水面盖过氧弹。5.测定水当量：打开搅拌器，待温度稳定后开始记录温度，每隔30s记录一次，连续记录5min水温。开启“点火”按钮，当温度明显升高时，说明点火成功，继续每30s记录一次；到温度升至最高点后，再记录10次，停止实验。6.停止搅拌，取出氧弹，放出余气，打开氧弹盖，若氧弹中无灰烬，表示燃烧完全，将剩余燃烧丝称重

33、，待处理数据时用。二、测量萘的燃烧热称取0.40.5g萘，重复上述步骤进行测定。注意事项：一、内筒中加一定体积的水后若有气泡逸出，说明氧弹漏气，要设法排除。二、搅拌时不得有摩擦声。三、往水桶内添水时，应注意避免把水溅湿氧弹的电极，使其短路。四、氧气瓶在开总阀前要检查减压阀是否关好；实验结束后要关上钢瓶总阀，注意排净余气，使指针回零。实验数据记录与处理：一、将实验条件和原始数据进行记录。记录的数据包括燃烧丝的重量、残丝重量、棉线重量、苯甲酸重。二、由实验数据分别用作图法求出苯甲酸、萘燃烧前后的T始和T终。三、由苯甲酸数据用式(2)求出水当量K。四、求出萘的燃烧热Qv，换算成Qp。五、将所测萘的燃

34、烧热值与文献值比较，求出误差，分析误差产生的原因。思考题：一、在氧弹里加10mL蒸馏水起什么作用？二、本实验中哪些为体系？哪些为环境？实验过程中有无热损耗，如何降低热损耗？三、欲测定液体样品的燃烧热，你能想出测定方法吗？实验五差热分析实验目的：一、用差热仪绘制CuSO45H2O等样品的差热图。二、了解差热分析仪的工作原理及使用方法。三、了解热电偶的测温原理和如何利用热电偶绘制差热图。实验原理：物质在受热或冷却过程中，当达到某一温度时，往往会发生熔化、凝固、晶型转变、分解、化合、吸附、脱附等物理或化学变化，并伴随着有焓的改变，因而产生热效应，其表现为物质与环境(样品与参比物)之间有温度差。差热分

35、析(Differentiai Thermal Analysis.简称DTA)就是通过温差测量来确定物质的物理化学性质的一种热分析方法。差热分析仪的结构如图5-1所示。它包括带有控温装置的加热炉、放置样品和参比物的坩埚、用以盛放坩埚并使其温度均匀的保持器、测温热电偶、差热信号放大器和信号接收系统(记录仪或微机)。差热图的绘制是通过两支型号相同的热电偶，分别插入样品和参比物中，并将其相同端连接在一起(即并联，见图5-1)。A、B两端引入记录笔1，记录炉温信号。若炉子等速升温，则笔1记录下一条倾斜直线，如图5-2中T；A、C端引入记录笔2，记录差热信号。若样品不发生任何变化，样品和参比物的温度相同，

36、两支热电偶产生的热电势大小相等，方向相反，所以VAC0，笔2划出一条直线，如图5-2中AB、DE、GH段，是平直的基线。反之，样品发生物理化学变化时，VAC0，笔2发生左右偏移(视热效应正、负而异)，记录下差热峰如图5-2中BCD、EFG所示。两支笔记录的时间温度(温差)图就称为差热图，或称为热谱图。图5-1 差热分析原理图图5-1 典型的差热图从差热图上可清晰地看到差热峰的数目、位置、方向、宽度、高度、对称性以及峰面积等。峰的数目表示物质发生物理化学变化的次数；峰的位置表示物质发生变化的转化温度(如图5-2中TB)；峰的方向表明体系发生热效应的正负性；峰面积说明热效应的大小：相同条件下，峰面

37、积大的表示热效应也大。在相同的测定条件下，许多物质的热谱图具有特征性：即一定的物质就有一定的差热峰的数目、位置、方向、峰温等，因此，可通过与已知的热谱图的比较来鉴别样品的种类、相变温度、热效应等物理化学性质。因此，差热分析广泛应用于化学、化工、冶金、陶瓷、地质和金属材料等领域的科研和生产部门。理论上讲，可通过峰面积的测量对物质进行定量分析。样品的相变热H可按下式计算：（1）式中，m为样品质量；b、d分别为峰的起始、终止时刻；T为时间内样品与参比物的温差；代表峰面积；K为仪器常数，可用数学方法推导，但较麻烦，本实验用已知热效应的物质进行标定。已知纯锡的熔化热为59.3610-3Jmg-1，可由锡

38、的差热峰面积求得K值。实验用品：差热分析仪(实验用CDR-4P型)1套。分析纯BaCl22H2O；CuSO45H2O；NaHCO3；Sn；参比物-Al2O3。实验内容：一、仪器常数的测定1.开启仪器电源开关，将各控制箱开关打开，仪器预热2030min。然后开启计算机开关。2.取两只空坩埚，将参比物（-Al2O3）和标准样品样品（Sn）分别称取5mg左右，放在样品杆上部的两只托盘上。，样品放在左边，参比物放在右边，盖好保温盖。3.通水和通气：接通冷却水，开启水源使水流畅通，保持冷却水流量约200mLmin-1300mLmin-1；根据需要在通气口通入一定流量的保护气体。4.将差热放大器单元的量程

39、选择开关置于100V档，转动“调零”旋钮，使“差热指示”表头指在“0”位。5.按住第三个按键，出现run时立即松手，等待1min，仪器不出现异常就可以打开电炉开关，开始升温。6.点击计算机上的软件程序，设置量程、起始温度、结束温度、样品名称、样品重量和操作者等。同时记录升温曲线和差热曲线，直至温度升至发生要求的相变且基线变平后，鼠标点击存盘返回（注意不要点击停止记录）。7.打开炉盖，取出坩埚，等炉壁温度降到100时。打开炉盖，继续降温，待炉温降至50以下时，换上另一样品，按上述步骤操作。二、差热曲线处理（略）三、实验完毕，等炉温降到100以下时，关闭仪器开关和微机，关闭总电源。注意事项：一、坩

40、埚一定要清理干净，否则埚垢不仅影响导热，杂质在受热过程中也会发生物理化学变化，影响实验结果的准确性。二、样品必须研磨的很细，否则差热峰不明显；但也不要太细。一般差热分析样品研磨到200目为宜。样品要均匀平铺在坩锅底部。否则作出的曲线极限不平整。三、实验过程中注意不要动计算机键盘。四、差热仪根据使用温度不同而选用不同材料的热电偶，不同热电偶的使用范围参见附录。同样材料的热电偶，在相同的温度下，其热电势也不尽相同。差热分析实验所用的两根热电偶，应事先挑选，选择热电势尽可能相同的热电偶以配对。否则基线会有较大的漂移。差热分析基线平稳的条件有以下几点：(1)有加热均匀的保持器和适当的基准物；(2)选用

41、热电势尽可能相同的热电偶；(3)加热速度不宜太快；(4)热电偶要插在保持器孔眼的中心。五、从理论上讲，差热曲线峰面积(S)的大小与试样所产生的热效应(H)大小呈正比，即H=KS，K为比例常数。将未知试样与已知热效应物质的差热峰面积相比，就可求出未知试样的热效应。实际上，由于样品和和参比物之间往往存在着比热、导热系数、粒度、装填紧密程度等方面不同，在测定过程中又由于熔化，分解转晶等物理、化学性质的改变，未知物试样和参比物的比例常数K并不相同，所以用它来进行定量计算误差较大。但差热分析可用于鉴别物质，与X射线衍射，质谱、色谱、热重法等方法配合可确定物质的组成、结构及动力学等方面的研究。六、在自装差

42、热仪上，信号记录部分可用微机接收。加热炉部分在保持器中添加一根热电偶，接上专用K型热偶温度放大器将微弱的电信号放大，由采集数据程序接收，在微机屏幕上显示出差热图。在微机屏幕上，时间为横坐标，温度和温差为纵坐标，差热图上出现三条不同颜色的线：其中两条线与双笔记录仪的两条线相同；第三条线是样品温度线(在一般双笔记录仪上见不到这条线)，它显示了样品在实验过程中的实际温度，样品发生脱水反应时温度比参比物温度略低，其差值可从右边纵坐标上读出；有热效应时的温差也可以从右边纵坐标上读出(左边纵坐标上显示的为温度)。实验数据记录和处理：一、数据记录样品CuSO45H2OSn峰号123开始温度峰顶温度结束温度外

43、延点温度峰面积质量二、数据处理1.由所测样品的差热图，求出各峰的起始温度和峰温，将数据列表记录。2.根据公式（1）由锡的差热峰面积求得K值，然后求出所测样品的热效应值。3.样品CuSO45H2O的三个峰各代表什么变化，写出反应方程式。根据实验结果，结合无机化学知识，推测CuSO45H2O中5个H2O的结构状态。思考题：一、DTA实验中如何选择参比物？常用的参比物有哪些？二、差热曲线的形状与那些因素有关？影响差热分析结果的主要因素是什么？三、DTA和简单热分析(步冷曲线法)有何异同？四、试分析差热曲线上的热力学平衡和非平衡线段。五、DTA实验中,若把样品和参比物位置放颠倒，对所测差热图谱有何影响

44、？对实验结果有无误差？这什么？六、差热峰前后基线不在同一水平线上，是何原因？实验六二元液系相图实验目的：一、测定环己烷乙醇体系沸点组成图；掌握沸点组成图的制作方法。二、通过实验掌握阿贝折射仪的使用方法。实验原理：一个完全互溶双液系的沸点组成图，表明在气液两相平衡时，沸点和两相成份间的关系；它对了解这一体系的行为及分馏过程都有很大的实用价值。在恒压下完全互溶二元液系的沸点组成关系主要有下列三种情况：1.溶液沸点介于二纯组分沸点之间，如苯甲苯；2.溶液有最高恒沸点，如丙酮与氯仿；3.溶液有最低恒沸点，如(环己烷)乙醇等。图5-1最低恒沸点二元液系沸点组成(T-X)图本实验测定的环己烷乙醇物系的沸点

45、组成图就属于图5-1所示的这种情况。出水口冷凝器温度计为了测定二元液系的TX图，需在气液相达到平衡后，同时测定气相组成、液相组成和溶液沸点。实验测定整个浓度范围内不同组成溶液的气液相平衡组成和沸点后，就可绘出TX图。进水口蒸馏瓶本实验采用简单蒸馏瓶，电热丝放在蒸馏瓶内保持溶液清洁。蒸馏瓶上的冷凝器使平衡蒸气凝聚在小玻璃槽中，然后从中取样分析气相组成。为此，先用折光仪测定已知组成混合物的折光率，作出折光率组成工作曲线。当测得未知样品的折光率后即可从工作曲线查出其组成。水浴锅图5-2 蒸馏瓶示意图气液相组成的分析均采用折光率法。阿贝折射仪原理及使用方法参阅仪器使用说明书与有关书籍。实验用品：二元液

46、系沸点测定仪1套(含蒸馏烧瓶1套、加热丝等)阿贝折射仪1台。标准溶液六瓶(X环0、X环0.2、X环0.4、X环0.6、X环0.8、X环1.0)及相配套用六支吸管。待测液1组(六份)。实验步骤：一、将1#-12#待测液分为1#-6#，7#-12#两组。二、在干燥的二元液系专用蒸馏烧瓶中加入1#(或12#)待测液，按讲义中图5-2安装好仪器。使温度计的水银柱2/3浸入液体中，冷凝管接通冷凝水，水浴通电。液体温度随之升高并沸腾，待温度稳定、温度计读数恒定时，记下沸点温度并停止加热。由于1#待测液为纯乙醇(12#待测液为纯环己烷)，因而其折光率即为标准溶液中X环0(或X环1.0)。1#(或12#)待测

47、液沸点温度测定结束后，将1#(或12#)待测液原样倒回原试剂瓶。将蒸馏烧瓶放入水浴中加热片刻使之烘干。随后将2#(或11#)待测液加入蒸馏烧瓶内，接通电源加热至沸腾，将长取样管自冷凝管上端插入冷凝液收集小槽中，缓缓捏压橡皮头以搅拌回流混合物，搅拌均匀后取出长取样管，使其干燥，放置冷却后待用。当温度稳定、温度计读数恒定时，记录沸点温度并停止加热。用长取样管从冷凝管小槽中取出气相冷凝液，迅速用阿贝折射仪测其折光率。同时用另一支短取样管从蒸馏烧瓶侧面磨口处取出少量液相冷凝液测其折光率。依次倒出已测过的溶液，干燥烧瓶后将下一编号的溶液加入，重复上述操作。三、为换算浓度，需用阿贝折射仪测定纯乙醇、纯环己

48、烷及其标准溶液的折光率，记录至实验记录表格中。每一标准溶液用对应取样管取样。(为提高效率，此标准溶液折光率测定操作可穿插在待测液测定过程中进行)。四、将蒸馏烧瓶溶液倒回编号相同试剂瓶中，关闭仪器电源，冷凝水关闭。阿贝折射仪棱镜用擦镜纸擦干并关上，装置复原。注意事项：一、精心操作阿贝折射仪。擦干棱镜需用专用擦镜纸；切勿将取样管尖端触碰到棱镜。二、系统安装一定要连接紧密，不要漏气，否则连接不紧密之处容易渗出溶液。三、每组待测液测完后一定倒回原试剂瓶。四、在实验开始后蒸馏烧瓶不得用自来水或蒸馏水冲洗。实验数据记录与处理：一、数据处理：数据用专用数据记录纸记录。二、数据处理：1.作出环己烷乙醇标准溶液

49、的折光率组成的关系曲线。2.用的关系曲线确定各气液组成，填入表格中。3.绘出环己烷乙醇物系的沸点-组成图，并从新作的图中找出其恒沸点及恒沸组成；按下列表格记录并计算相应数据。阿贝折射仪温度环己烷乙醇标准溶液折光率环己烷020%40%60%80%100%折光率序号温度t/气相液相折光率组成%折光率组成%恒沸点恒沸组成思考题：一、作乙醇环己烷标准溶液的折光率组成曲线的目的是什么？二、在二元液系相图实验中，如何判断物系达到平衡了？三、什么叫恒沸点？何谓恒沸组成？二元液系(乙醇环己烷)的沸点与恒沸组成是如何确定的？四、在二元液系相图实验中用阿贝折射仪测定样品折光率时，是如何把折光率转换成组成的？五、在

50、二元液系相图测试中，为什么要先测1#液和12# 液？每测完一组后，需不需要把烧瓶烘干后在测下一组？为什么？阿贝折射仪的构造与使用方法：1.测量镜筒 2.阿米西棱镜手枪 3.恒温器接头 4.温度计5.测量棱镜 6.铰链 7.辅助棱镜 8.加样品孔 9.反射镜10.读数镜筒 11.转轴 12.刻度盘罩 13.棱镜锁紧扳手14.底座实验七二组分合金相图实验目的:用热分析法测绘锡-铋二元合金相图。实验原理:金属的熔点组成图可根据不同组成的合金的步冷曲线求得。将一种金属或合金熔融后，使之逐渐冷却，每隔一定时间记录一次温度，表示温度与时间的关系曲线称为步冷曲线，当熔融体系均匀冷却过程中无相的变化，其温度将

51、连续均匀下降，得到一平滑的步冷曲线，如果在冷却过程中发生了相变，则因放出相变热，在同样的散热条件下，温度变化缓慢或者不变，步冷曲线就会出现转折或水平线段，转折点所对应的温度，即为该组合金的相变温度。用步冷曲线绘制相图是以横轴表示混合物的成分，在对应的纵轴标出开始出现相变(即步冷曲线上的转折点)的温度，把这些点连接起来即得相图。(a)纯物质 (b)混合物(c)低共熔混合物图42 Bi-Cd合金步冷曲线及相图图图7-1典型步冷曲线(虚线表示过冷效应)对于简单的低共熔二元体系，具有图7-1所示的三种形式的步冷曲线。由这些步冷曲线即可绘出合金相图。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

52、状态，因此体系的冷却速率必须足够慢才能得到较好的结果。实验用品：1234567仪器详见图7-2装置图：金属相图专用加热装置图7-2金属相图测量装置1金属相图控制器2热电偶3电线4金属相图专用加热装置5加热管6风扇7加热选择档8风扇开关实验步骤：一、把已配好的合金样品依次测定，先测低熔点样品为宜编号 Bi% Sn%A 0 100B 30 70C 58 42D 80 20E 100 0二、装好样品加入石墨粉并在测样管中插入不锈钢小套管，放入炉体内，并将热电偶插入不锈钢小套管中。三、按下设置键，左面表头依次显示C、P1、P2、E1、C 加热停止温度设置可达350 P1 加热功率设置不高于500W P

53、2保温功率设置不高于50W E1报警时间设置如30秒 蜂鸣器(报警，静音)设定 0 静音 0 进入工作等待状态 1，2鸣叫对应各设置功能时，按，键，设置数增减；按10键，数值加倍(同时右边显示)四、依次测定已加热至全部熔化的合金样品，测定步骤为：1.设定好要加热样品的温度。(由于加热过程有热惯性，所以需低设10-30左右)2.按下加热键开始加热并显示至设定的温度时自动停止或在任意时间按停止键中止加热。3.当温度达到最高温度时，迅速将样品管取出摇几下，然后放回。4.待温度下降到所需记录温度时，每隔半分钟记录一次。5.当温度降到平台以下，记810个数值，即可停止记录。数据记录表：Sn%时间温度30

54、%Bi时间温度58%Bi时间温度80%Bi时间温度Bi%时间温度注意事项：一、加热时注意温度不宜升得过高，以防止石蜡油炭化和欲测金属样品氧化。二、热电偶热端应插在不锈钢套管底部，在搅拌时需注意勿使热端离开底部导致测温点变动。实验数据记录与处理：一、数据记录：数据用专用数据记录纸记录。二、数据处理：1.以温度为纵坐标，时间为横坐标，作出各合金的步冷曲线。2.从工作曲线上查出30%Bi，80%Bi合金的熔点温度。以横坐标表示组成，纵坐标表示温度，作出SnBi二元合金相图。思考题：一、冷却速率是否影响冷却曲线的精度？冷却速率越慢(即保温套绝热效果越好)，冷却曲线精度越高，这种说法对吗？为什么？二、金

55、属熔融体冷却时，冷却曲线上的转折，平台代表什么？曲线物斜率形状为何不同？曲线各部分分别代表金属或合金何种状况？三、在右图中点出30%Bi和80%Bi的两个相变点，并把各区域的组成写出。四、在“二元合金相图”实验中有的同学在测量某一合金时，发现连续读值五、六分钟后，指示值仍然不变，就停止测定，或者认为此项测定数据不准，要求重新测，你认为上述“处理方法”或“认为”是否正确？妥当？为什么？实验八氨基甲酸铵的分解平衡实验目的：一、用等压法测定氨基甲酸铵的分解压力，并计算此分解反应的有关热力学函数。二、掌握空气恒温箱的结构原理并学会其使用。实验原理：氨基甲酸铵的分解可用下式表示：NH2CO2NH4(固)

56、=2NH3(气)+CO2(气)在实验条件下可把氨和二氧化碳看成是理想气体，上式的标准平衡常数可表示为：(1)式中，和分别表示反应温度下NH3和CO2的平衡分压，为标准压力，通常选为100kPa。设平衡总压为p，则；。代入式(1)： (2)因此测得一定温度下的平衡总压后，即可按式(2)算出此温度的反应平衡常数。氨基甲酸铵分解是一个热效应很大的吸热反应，温度对平衡常数的影响比较灵敏。但当温度变化范围不大时，按平衡常数与温度的关系式，可得： (3)式中，为该反应的标准摩尔反应热，R为摩尔气体常数，C为积分常数。根据式(3)，只要测出几个不同温度下的，以对1/T作图，由所得直线的斜率即可求得实验温度范

57、围内的。利用如下热力学关系式还可以计算反应的标准摩尔吉氏函数变化和标准摩尔熵变： (4) (5)本实验用静态法测定氨基甲酸铵的分解压力。参看下图的实验装置。盛样小球和零压计2均装在空气恒温箱中。实验时先将系统抽空(零压计两液面相平)，然后关闭活塞6和7，让样品在恒温箱的温度t下分解，此时零压计右管上方为样品分解得到的气体，通过活塞5不断放入适量空气于零压计左管上方，使零压计中的液面始终保持相平。待分解反应达到平衡后，从外接的U形泵压力计测出零压计上方的气体压力，即为温度t下氨基甲酸铵分解的平衡压力。实验用品：仪器装置如图1所示。化学纯氨基甲酸铵，硅油。图1 等压法测分解压装置1U型汞压计；2等

58、压计；3液封；4氨基甲酸铵；5，6，7旋塞8毛细管；9，10缓冲瓶；11厚壁胶管实验步骤：一、按图示的装置接好管路，将烘干的等压计2与真空胶管11接好，活塞7与真空泵相连接，检查体系是否漏气。确定不漏气后，在盛样小球中装入少量氨基甲酸铵粉末。在U型管中加入适量硅油作液封。二、将等压计小心与真空胶管连接好，然后把等压计固定于恒温槽中。调节恒温箱温度为(25.00.05)。三、打开活塞6和7，关闭活塞5。然后开动机械真空泵，将体系中的空气抽出。约10min后，关闭活塞6、7，停止抽气。四、随着氨基甲酸铵分解，等压计中右管液面降低，左管液面升高，出现了压差。为了消除等压计中的压差，维持等压，打开活塞

59、5，此时毛细管8中的空气经过缓冲瓶9降压后进入体系，直至等压计U型管两臂液面齐平时，立即关闭活塞。如此反复操作，待零压计中液面相平且不随时间而变，则读取U形汞高差、大气压测得平衡压差及恒温槽的温度。1.将空气恒温箱分别调到30、35、40、45、50，同上述实验步骤操作，从U形汞压力计测得各温度下系统达平衡后的压差。2.实验结束后，将空气放入体系至汞高差接近为零时，取下等压计，将盛样小球洗净、烘干备用。实验数据记录及处理: 表一不同温度下平衡压差的记录温度t/p/kPa表二不同温度下氨基甲酸铵的表压t/1/TppK以对1/T作图如下，所得直线斜率就是所求温度范围内。结果讨论与分析：一、求不同温

60、度下系统的平衡总压p：并与如下经验式计算结果相比较：。式中p的单位为Pa。二、计算各分解温度下K和。三、以对1/T作图，由斜率求得，计算。思考题：一、在一定温度下，氨基甲酸铵的用量多少对分解压力有何影响？二、为何要对汞压力计读数进行温度校正？若不进行此项校正，对平衡总压的值会引入多少误差？三、装置中毛细管E与F各起什么作用？为什么在系统抽真空时必须将活塞1打开？负责会引起什么后果？四、本实验为什么要用零压计？零压计中液体为什么选用硅油？实验九摩尔电导率的测定实验目的：一、测定KCl和醋酸溶液的摩尔电导率二、掌握SLDS-11(12)型电导仪的使用方法实验原理： 将电解质溶液放入两平行电极间，两