物理化学实验思考题及参考答案

实验七十恒温水浴组装及性能测试1.简要回答恒温水浴恒温原理是什么？主要由哪些部件组成？它们的作用各是什么？答：恒温水浴的恒温原理是通过电子继电器对加热器自动调节来实现恒温的目的。当恒温水浴因热量向外扩散等原因使体系温度低于设定值时，继电器迫使加热器工作，到体系再次达到设定温度时，又自动停止加热。这样周而复始，就可以使体系的温度在一定范围内保持恒定。恒温水浴主要组成部件有：浴槽、加热器、搅拌器、温度计、感温元件和温度控制器。浴槽用来盛装恒温介质；在要求恒定的温度高于室温时，加热器可不断向水浴供给热量以补偿其向环境散失的热量；搅拌器一般安装在加热器附近，使热量迅速传递，槽内各部位温度均匀；温度计是用来测量恒温水浴的温度；感温元件的作用是感知恒温水浴温度，并把温度信号变为电信号发给温度控制器；温度控制器包括温度调节装置、继电器和控制电路，当恒温水浴的温度被加热或冷却到指定值时，感温元件发出信号，经控制电路放大后，推动继电器去开关加热器。2.恒温水浴控制的温度是否是某一固定不变的温度？答：不是，恒温水浴的温度是在一定范围内保持恒定。因为水浴的恒温状态是通过一系列部件的作用，相互配合而获得的，因此不可避免的存在着不少滞后现象，如温度传递、感温元件、温度控制器、加热器等的滞后。所以恒温水浴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，并且恒温水浴内各处的温度也会因搅拌效果的优劣而不同。4.什么是恒温槽的灵敏度？如何测定？答：TS为设定温度，T1为波动最低温度，T2为波动最高温度，则该恒温水浴灵敏度为：测定恒温水浴灵敏度的方法是在设定温度下，用精密温差测量仪测定温度随时间的变化，绘制温度-时间曲线（即灵敏度曲线）分析其性能。5.恒温槽内各处温度是否相等？为什么？答：不相等，因为恒温水浴各处散热速率和加热速率不可能完全一致。6.如何考核恒温槽的工作质量？答：恒温水浴的工作质量由两方面考核：（1）平均温度和指定温度的差值越小越好。（2）控制温度的波动范围越小，各处的温度越均匀，恒温水浴的灵敏度越高。7.欲提高恒温浴的灵敏度，可从哪些方面进行改进？答：欲提高恒温水浴的灵敏度，可从以下几个方面进行改进：①恒温水浴的热容量要大，恒温介质流动性要好，传热性能要好。②尽可能加快加热器与感温元件间传热的速度，使被加热的液体能立即搅拌均匀并流经感温元件及时进行温度控制。为此要使：感温元件的热容尽可能小；感温元件、搅拌器与电加热器间距离要近些；搅拌器效率要高。③作调节温度用的加热器要导热良好，热容量要小，功率要适宜。8.恒温槽的主要部件有哪些，它们的作用各是什么？答：恒温水浴主要组成部件有：浴槽、加热器、搅拌器、温度计、感温元件和温度控制器。浴槽用来盛装恒温介质；在要求恒定的温度高于室温时，加热器可不断向水浴供给热量以补偿其向环境散失的热量；搅拌器一般安装在加热器附近，使热量迅速传递，槽内各部位温度均匀；温度计是用来测量恒温水浴的温度；感温元件的作用是感知恒温水浴温度，并把温度信号变为电信号发给温度控制器；温度控制器包括温度调节装置、继电器和控制电路，当恒温水浴的温度被加热或冷却到指定值时，感温元件发出信号，经控制电路放大后，推动继电器去开关加热器。9.影响恒温槽灵敏度的因素很多，大体有那些？答：影响恒温槽灵敏度的因素有：（1）恒温水浴的热容，恒温介质的流动性，传热性能。（2）加热器与感温元件间传热的速度，感温元件的热容；感温元件、搅拌器与电加热器间的距离；搅拌器的效率。（3）作调节温度用的加热器导热性能和功率大小。10.简要回答恒温槽主要由哪些部件组成?你在哪些物理化学实验中用了恒温技术，试举出一个实验实例。答：（1）主要部件：浴槽（恒温介质），加热器，搅拌器，温度计，感温元件（导电表、电接触温度计、热敏电阻温度计），温度控制器。（2）化学平衡常数及分配系数的测定，溶液电导的测定——测HAc的电离平衡常数，电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数，最大泡压法测定溶液的表面张力，粘度法测定水溶性高聚物相对分子质量，电导法测定水溶性表面活性剂的临界胶束浓度，双液系的气-液平衡相图中折光率的测定。11.恒温槽中水的温度、加热电压是否有特殊要求？为什么？答：槽中水的温度应与室温相差不宜过大，以减少对环境的散热速度；加热电压也不能太小和太大。否则会使得散热速度过大、加热速度也过大且加热惯性大，使得控温时灵敏度降低。加热电压太小时，会使得体系的温度偏低时间相对较长，或达不到所设定的温度。实验七十一燃烧热的测定1.简述燃烧热测定的实验原理。答：1mol的物质完全燃烧时所放出的热量称为燃烧热。所谓完全燃烧是指该化合物中的C变为CO2(气)，H变为H2O(液)，S变为SO2(气)，N变为N2(气)，Cl成为HCl(水溶液)，其它元素转变为氧化物或游离态。燃烧热可在恒压或恒容条件下测定。由热力学第一定律可知：在不做非膨胀功情况下，恒容燃烧热Qv等于内能变化ΔU，恒压燃烧热Qp等于焓变化ΔH。在氧弹式热量计中测得燃烧热为Qv，而一般热化学计算用的值为Qp，两者可通过下式进行换算：Qp＝Qv十ΔnRT(1)式中：Δn为燃烧反应前后生成物和反应物中气体的物质的量之差；R为摩尔气体常数；T为反应热力学温度。测量燃烧热的仪器称为热量计。本实验采用氧弹式热量计，如图71-1所示。在盛有定量水的容器中，放入内装有一定量样品和氧气的密闭氧弹（图71-2），然后使样品完全燃烧，放出的热量传给盛水桶内的水和氧弹，引起温度上升。氧弹热量计的基本原理是能量守恒定律，样品完全燃烧所释放出的热量使氧弹本身及其周围的介质（实验用水）和热量计有关的附件温度升高，测量介质在燃烧前后体系温度的变化值ΔT，就可求算出该样品的恒容燃烧热，其关系式如下：mQv+lQ点火丝+qV=(C计+C水m水)ΔT(2)式中：Qv为物质的恒容燃烧热(J·g-1)；m为燃烧物质的质量(g)；Q点火丝为点火丝的燃烧热(J·g-1)；l为燃烧了的点火丝的质量(g)；q为空气中的氮氧化为二氧化氮的生成热(用0.1mol/LNaOH滴定生成的硝酸时，每毫升碱相当于5.98J)，V为滴定硝酸耗用的NaOH的体积(mL)；C计为氧弹、水桶、温度计、搅拌器的热容(J·k-1)；C水为水的比热(J·g-1·k-1)；m水为水的质量(g)；ΔT为燃烧前后的水温的变化值（K）。如在实验过程中，每次的用水量保持一定，把式(2)中的常数合并，即令k=C计+C水m水则：mQv+lQ点火丝+qV=kΔT(3)k为仪器常数。可以通过用已知燃烧热的标准物质(如苯甲酸)放在量热计中燃烧，测出燃烧前后温度变化，则：k=(mQv+lQ点火丝+qv)/ΔT(4)用同样的方法把待测物质置于氧弹中燃烧，由温度的升高和仪器的热容，即可测定待测物质的恒容燃烧热Qv，从(1)式计算恒压燃烧热Qp。实验中常忽略qV的影响，因为氧弹中的N2相对于高压O2而言可以忽略，其次因滴定HNO3而带来的误差可能会超过N2本身带来的误差，操作中可以采用高压O2先排除氧弹中的N2，这样既快捷又准确。先由苯甲酸的理论恒压燃烧热根据公式算出恒容燃烧热，从而计算出仪器常数k，然后再测定恒容燃烧热根据公式转换的实际恒压燃烧热。2.在使用氧气钢瓶及氧气减压阀时，应注意哪些事项？答：在使用氧气钢瓶及氧气减压阀时，应注意以下几点：(1)氧气瓶及其专用工具严禁与油脂接触，操作人员不能穿用沾有各种油脂或油污的工作服、手套以免引起燃烧。(2)氧气钢瓶应直立放置要固定，远离火源，严禁阳光暴晒。(3)氧气减压阀要专用，安装时螺扣要上紧。(4)开启气瓶时，操作者应站在侧面，即不要面对减压阀出口，以免气流射伤人体。不许敲打气瓶如何部位。(5)用完气后先关闭气瓶气门，然后松掉气体流量螺杆。如果不松掉调节螺杆，将使弹簧长期压缩，就会疲劳失灵(6)气体将用完时，气瓶中的气体残余压力一般不应小于几个兆帕/平方厘米，不得用完。(7)气瓶必须进行定期技术检验，有问题时要及时处理，不能带病运行。(8)请仔细阅读气瓶及气体减压阀的使用说明书，以得到更详细的介绍。3.测定非挥发性可燃液体的热值时，能否直接放在氧弹中的不锈钢杯里测定？挥发性的可燃液体情况又怎样？答：均不能直接放在氧弹中的不锈钢杯里测定，非挥发性或挥发性的可燃液体均应化装入胶囊或玻璃小球内点燃，这样才能保证样品完全燃烧。4.燃烧热的测定实验中，标定量热计热容后，测定试样时忘记换铁桶中的水对实验有无影响？为何要严格控制样品的称量范围？答：有影响，因为热容是温度的函数，不同温度下量热计的热容严格来讲不等。样品质量太少了温差测量误差较大，样品质量太多了，不能保证燃烧完全。5.在燃烧热的测定实验中，为什么要测真实温差？怎样测定？答：在燃烧热的测定实验中，实验成功的首要关键是保证样品完全燃烧；其次，还须使燃烧后放出的热量尽可能全部传递给热量计本身及其介质，而几乎不与周围环境发生热交换。为了做到这一点，热量计在设计制造上采取了几种措施，例如：在热量计外面设置一个套壳，此套壳有些是恒温的，有些是绝热的。因此，热量计又可分为主要包括恒温式热量计和绝热式热量计。另外，热量计壁高度抛光，这是为了减少热辐射。量热计和套壳间设置一层挡屏，以减少空气的对流。但是，热量的散失仍然无法完全避免，这可以是由于环境向热量计辐射热量而使其温度升高，也可以是由于热量计向环境辐射而使热量计的温度降低。因此，燃烧前后温度的变化值不能直接准确测量，而必须经过雷诺（Renolds）温度校正图进行校正。具体方法如下。当适量待测物质燃烧后使热量计中的水温升高1.5-2.0℃。将燃烧前后历次观测到的水温记录下来，并作图，连成abcd线（图71-3）。图中b点相当于开始燃烧之点，c点为观测到的最高温度读数点，由于量热计和外界的热量交换，曲线ab及cd常常发生倾斜。取b点所对应的温度T1，c点对应的温度T2，其平均温度为T，经过T点作横坐标的平等线TO，与折线abcd相交于O点，然后过O点作垂直线AB，此线与ab线和cd线的延长线交于E，F两点，则E点和F点所表示的温度差即为欲求温度的升高值ΔT。如图71-3所示，表示环境辐射进来的热量所造成热量计温度的升高，这部分必须扣除；而表示量热计向环境辐射出热量而造成热量计温度的降低，因此这部分必须加入。经过这样校正后的温差表示由于样品燃烧使热量计温度升高的数值。图71-3绝热较差时的雷诺校正图图71-4绝热良好时的雷诺校正图有时热量计的绝热情况良好，热量散失少，而搅拌器的功率又比较大，这样往往不断引进少量热量，使得燃烧后的温度最高点不明显出现，这种情况下ΔT仍然可以按照同法进行校正（图71-4）。必须注意，应用这种作图法进行校正时，量热计的温度和外界环境温度不宜相差太大（最好不超过2-3℃），否则会引起误差。6.燃烧热测定实验成败的关键是什么？怎样提高点火效率？答：燃烧热测定实验成功的首要关键是保证样品完全燃烧；其次，还须使燃烧后放出的热量尽可能全部传递给热量计本身及其介质，而几乎不与周围环境发生热交换。压片不能压的太紧，点火丝与药品要接触良好，不要短路，可提高点火效率。7.氧弹式量热计在中，哪些部件属于体系？哪些属于环境？实验过程中有无热损耗?这些热损耗对实验结果有何影响?答：氧弹热量计中氧弹、水桶、温度计、搅拌器、桶中的水属于体系，除了体系外的其他的部分都是环境。只要体系和环境间有温差就会有热损耗，当环境温度高于体系温度时，环境就会向热量计辐射热量而使其温度升高；当体系温度高于环境温度时，热量计就会向环境辐射而使热量计的温度降低，从而使燃烧前后温度的变化不能直接准确测量，即直接测量的温差不是测真实温差。8.氧弹充气后，用万用表检查两电极，导电不良应如何处理？答：把氧弹里面氧气放掉，打开氧弹盖，检查点火丝是否与电极接好，重新装点火丝。9.在燃烧热的测定实验中，哪些因素容易造成误差？提高本实验的准确度应该从哪些方面考虑？答：在燃烧热的测定实验中以下因素容易造成误差：（1）样品压片过程中混入污染物、称重后脱落、造成称重误差；（2）如果样品燃烧后残留了不易观测到的试样残留物、而又把它当作没有残留完全充分燃烧处理数据，势必造成较大误差；（3)搅拌器功率较大，搅拌器不断引进的能量形成误差；（4）热量计的绝热性能应该良好，如果存在有热漏，漏入的热量造成误差；（5）数据处理中用直接测量的温差当成真实温差进行计算；提高本实验的准确度应该从以下几方面考虑：（1）待测样品需干燥，受潮样品不易燃烧且称量有误差；（2）严格控制样品的称量范围；（3）压片机要专用，清洁干净；（4）将压片制成的样品放在干净的称量纸上，小心除掉易脱落部分，然后在分析天平上精确称量；（5）用用雷诺法校法得到真实温差。10.燃烧热的定义是什么？恒压燃烧热与恒容燃烧热的差别及相互关系是什么？答：燃烧热的定义定义：1mol的物质完全燃烧时所放出的热量称为燃烧热。所谓完全燃烧是指该化合物中的C变为CO2(气)，H变为H2O(液)，S变为SO2(气)，N变为N2(气)，Cl成为HCl(水溶液)，其它元素转变为氧化物或游离态。燃烧热可在恒压或恒容条件下测定，在恒容条件下测的燃烧热为恒容燃烧热Qv，在恒压条件下测的燃烧热为恒压燃烧热。由热力学第一定律可知：在不做非膨胀功情况下，恒容燃烧热Qv等于内能变化ΔU，恒压燃烧热Qp等于焓变化ΔH。在氧弹式热量计中测得燃烧热为Qv，而一般热化学计算用的值为Qp，两者可通过下式进行换算：Qp＝Qv十ΔnRT(1)式中：Δn为燃烧反应前后生成物和反应物中气体的物质的量之差；R为摩尔气体常数；T为反应热力学温度。11.在燃烧热的测定实验中，所测温差值为什么要进行雷诺图的校正？答：在燃烧热的测定实验中，只要体系和环境间有温差就会有热损耗，当环境温度高于体系温度时，环境就会向热量计辐射热量而使其温度升高；当体系温度高于环境温度时，热量计就会向环境辐射而使热量计的温度降低，从而使燃烧前后温度的变化不能直接准确测量，即直接测量的温差不是测真实温差，因此必须经过雷诺温度校正图进行校正。12.在燃烧热的测定实验中，如何用雷诺图解法校正温度改变值?答：当适量待测物质燃烧后使热量计中的水温升高1.5-2.0℃。将燃烧前后历次观测到的水温记录下来，并作图，连成abcd线（图71-3）。图中b点相当于开始燃烧之点，c点为观测到的最高温度读数点，由于量热计和外界的热量交换，曲线ab及cd常常发生倾斜。取b点所对应的温度T1，c点对应的温度T2，其平均温度为T，经过T点作横坐标的平等线TO，与折线abcd相交于O点，然后过O点作垂直线AB，此线与ab线和cd线的延长线交于E，F两点，则E点和F点所表示的温度差即为欲求温度的升高值ΔT。如图71-3所示，表示环境辐射进来的热量所造成热量计温度的升高，这部分必须扣除；而表示量热计向环境辐射出热量而造成热量计温度的降低，因此这部分必须加入。经过这样校正后的温差表示由于样品燃烧使热量计温度升高的数值。有时热量计的绝热情况良好，热量散失少，而搅拌器的功率又比较大，这样往往不断引进少量热量，使得燃烧后的温度最高点不明显出现，这种情况下ΔT仍然可以按照同法进行校正（图71-4）。必须注意，应用这种作图法进行校正时，量热计的温度和外界环境温度不宜相差太大（最好不超过2-3℃），否则会引起误差。图71-3绝热较差时的雷诺校正图图71-4绝热良好时的雷诺校正图13.在燃烧热的测定实验中，直接测量的物理量是什么?用氧弹式量热计所测得的燃烧热是Qv还是Qp?答：氧弹热量计的基本原理是能量守恒定律，样品完全燃烧所释放出的热量使氧弹本身及其周围的介质（实验用水）和热量计有关的附件温度升高，测量介质在燃烧前后体系温度的变化值ΔT，就可求算出该样品的恒容燃烧热，其关系式如下：mQv+lQ点火丝+qV=(C计+C水m水)ΔT(2)式中：Qv为物质的恒容燃烧热(J·g-1)；m为燃烧物质的质量(g)；Q点火丝为点火丝的燃烧热(J·g-1)；l为燃烧了的点火丝的质量(g)；q为空气中的氮氧化为二氧化氮的生成热(用0.1mol/LNaOH滴定生成的硝酸时，每毫升碱相当于5.98J)，V为滴定硝酸耗用的NaOH的体积(mL)；C计为氧弹、水桶、温度计、搅拌器的热容(J·k-1)；C水为水的比热(J·g-1·k-1)；m水为水的质量(g)；ΔT为燃烧前后的水温的变化值（K）。如在实验过程中，每次的用水量保持一定，把式(2)中的常数合并，即令k=C计+C水m水则：mQv+lQ点火丝+qV=kΔT(3)k为仪器常数。可以通过用已知燃烧热的标准物质(如苯甲酸)放在量热计中燃烧，测出燃烧前后温度变化，则：k=(mQv+lQ点火丝+qv)/ΔT(4)在燃烧热的测定实验中，直接测量的物理量是燃烧样品的质量m，燃烧了的点火丝的质量l，滴定硝酸耗用的NaOH的体积V（实验中常忽略qV的影响，因为氧弹中的N2相对于高压O2而言可以忽略，其次因滴定HNO3而带来的误差可能会超过N2本身带来的误差），介质在燃烧前后体系温度的变化值ΔT，仪器常数k。因为氧弹是一个恒容的容器，所以用氧弹式量热计所测得的燃烧热是Qv。14.测定燃烧热成败的关键在哪里?点火失败的可能原因有哪些?答：燃烧热测定实验成功的首要关键是保证样品完全燃烧；其次，还须使燃烧后放出的热量尽可能全部传递给热量计本身及其介质，而几乎不与周围环境发生热交换。在实验操作过程中应使样品的量合适，压片松紧合适，温差进行雷诺温度校正。点火失败的原因：压片太紧、燃烧丝陷入药片内会造成燃不着；点火丝与样品接触不好；点火丝碰到燃烧皿壁，点火丝上部分相连，形成短路。15.在燃烧热的测定实验中，使用定量的已知燃烧热的标准物质苯甲酸做什么?答：令k=m水C水+C计,k为仪器常数，可以通过用定量的已知燃烧热的标准物质苯甲酸在热量计中燃烧，测出燃烧前后温度的变化，求出k=（mQv+lQ点火丝+qv）/△T。16.固体样品为什么要压成片状？如何测定液体样品的燃烧热?答：固体样品压成片状有利于样品充分完全燃烧，以免充气时冲散样品或者在燃烧时飞散开来，造成实验误差。测定液体样品的燃烧热时，为了防止充气时冲散样品或者在燃烧时样品飞散开来，应以药用胶囊作为样品管，将液体样品装入药用胶囊内，并用内径比胶囊外径大0.5～1.0mm的薄壁软玻璃管套住，装样示意如图1所示。胶囊的燃烧热热值应预先标定以便计算时扣除。17.在量热测定中，还有哪些情况可能需要用到雷诺温度校正方法？答：在量热测定实验中，如中和热的测定、溶解热的测定、稀释热的测定等，热量计与周围环境的热交换无法完全避免，只要热量计和环境间有温差就会有热损耗，当环境温度高于热量计温度时，环境就会向热量计辐射热量而使其温度升高；当热量计温度高于环境温度时，热量计就会向环境辐射而使热量计的温度降低，从而使测量前后温度的变化不能直接准确测量，即直接测量的温差不是测真实温差，因此都可能需要用到雷诺温度校正方法进行校正。必须注意，应用这种作图法进行校正时，量热计的温度和外界环境温度不宜相差太大（最好不超过2-3℃），否则会引起误差。18.在燃烧热的测定实验中，在实验中是否每次都必须准确量取3000mL水？答：必须准确量取3000ml水。因为水量的变化，使苯甲酸的水当量和测定样品水当量没有严格保持一致，会产生很大的实验误差。19.在燃烧热的测定实验中，如何快捷、合理地消除氧弹中氮气对测量结果的影响？答：操作中可以采用高压O2先排除氧弹中的N2，这样既快捷又准确。即对氧弹充两次氧气。第一次充好后再把氧弹内的气体放掉，这样氮气可以随着氧气被放出去，从而达到消除氮气的影响。实验七十二差热分析1.简述差热分析的基本原理.答：差热分析，是在温度程序控制下，测量物质与基准物(参比物)之间的温度差随时间变化的技术。试样在加热（冷却）过程中，凡有物理变化或化学变化发生时，就有吸热（或放热）效应发生，若以在实验温度范围内不发生物理变化和化学变化的惰性物质作参比物，试样和参比物之间就出现温度差，温度差随温度变化的曲线称差热曲线或DTA曲线。差热分析是研究物质在加热（或冷却）过程中发生各种物理变化和化学变化的重要手段。2.差热分析中如何判断物质发生了变化？答：当差热曲线出现峰或者谷时，表示物质发生了热焓的变化，即说明了物质发生了变化。3.差热分析中如何选择参比物？答：作为参比物的材料必须具备的条件是在测定的温度范围内保持热稳定，一般用α-氧化铝、煅烧过的氧化镁、二氧化硅及金属镍等。选择时应尽量采用与待测物比热容、热导率及颗粒度相一致的物质，以提高准确性。4.在差热分析实验中，作温度工作曲线的目的是什么？答：目的是为了间接测定物质在加热过程中的温度变化以及差热曲线出现峰或者谷时的温度，以准确快速的测出物质在相应温度下产生的热效应。5.差热分析图中什么说明了物质的变化次数？答：差热图中峰的数目说明了样品在这段时间（或温度）范围内变化的次数。6.差热图主要受哪些实验条件的影响？答：（1）仪器方面的因素：包括加热炉的形状和尺寸、坩埚材料及大小形状、热电偶性能及其位置、显示、记录系统精度、走纸速率等。（2）试样因素：包括试样的热容量、热导率和试样的纯度、结晶度或离子取代以及试样的颗粒度、用量及装填密度、参比物的选择等。（3）实验条件：包括加热速度、气氛和压力等。7.在差热分析实验中，为什么加热过程中即使试样未发生变化，差热曲线仍会出现基线漂移？答：可能是机器的噪音，样品与参比物的粒度和热容不一致所引起的基线漂移。8.在差热分析实验中，为什么要控制升温速度？升温过快或过慢有何后果？答：升温速率对差热曲线有重大的影响，常常影响峰的形状、分辨率和峰所对应的温度值。升温速率较低时，基线漂移较小，分辨率较高，但测定的时间相对较长；而升温速率过高，基线漂移严重，分辨率较低，但测试时间较短。9.在差热分析实验中，如何应用差热曲线来解释物质的物理变化及化学变化过程？答：通过测定样品与参比物的温度差对时间（或温度）的函数关系，来鉴别物质或确定组成结构以及转化温度、热效应等物理及化学变化过程。10.差热曲线的形状与哪些因素有关？影响差热分析结果的主要因素是什么？答：影响差热曲线的形状的因素有：升温速率，气氛及压力，参比物的选择，稀释剂的影响，样品的颗粒大小，走纸速度。影响差热分析结果的主要因素也是：升温速率，气氛及压力，参比物的选择，稀释剂的影响，样品的颗粒大小，走纸速度。11.差热分析和简单热分析(步冷曲线法)有何异同？答：相同点：都是研究物质随着温度的变化发生各种物理和化学效应时产生的各种能量变化，依据这些能量的变化对试样进行定性和定量分析。不同点：简单的热分析是直接研究物质本身的温度随时间的变化关系，通过步冷曲线的拐点和平台对样品进行定性和定量分析是热力学平衡状态。差热分析是研究物质与参比物的温度差随温度的变化关系，通过差热峰的峰的数目，位置，方向，大小对样品进行定性和定量分析，不是热力平衡状态。12.试从物质的热容解释差热曲线的基线漂移答：基线漂移说明参比物和样品有热容差异，且与粒子的颗粒，填装的密度有关。13.在什么情况下，升温过程与降温过程所得到的差热分析结果相同？在什么情况下，只能采用升温或降温方法？答：（1）一般来说高纯度金属样品的熔点（凝固点），由于其熔距极窄，用升温或降温分析的结果基本相同。（2）根据物质测定所需要的条件来确定，如熔化，脱水则升温，物质凝聚则降温。14.在差热分析实验中，装试样与参比物的两只坩埚如果放颠倒了，出来的图谱会怎样？答：出来图像凹凸与正常测试图像相反（原来凹的凸原来凸的凹）。15．在差热分析实验中，试样的量过多有什么不好？答：有些物质加热伴随的体积增大使试样溢出坩锅影响时间准确度。16.在差热分析实验中，为什么参考物都置于样品杆上？答：必须都放在样品杆的托盘上，因为参考物和被测物必须同时升温，在被测物不发生热效应时，保持两者温差△T=0，在被测物发生热效应时，反应出此时两者的温差△T。17.在差热分析实验中，反应前后差热曲线的基线往往不在一条水平线上，为什么？答：在实际测量时，由于样品与参比物的比热容，导热系数，粒度，装填情况等不可能完全相同，因而差热曲线的极限不一定与时间轴平行，峰前后的基线也不一定在同一条直线上。试样的热容量和热导率的变化会引起差热曲线的基线变化，一台性能良好的差热仪的基线应是一条水平直线，但试样差热曲线的基线在热反应的前后往往不会停留在同一水平上。这是由于试样在热反应前后热容或热导率变化的缘故。18.从差热图上我们可以得出哪些信息？答：从差热图上可清晰在看到差热峰的数目、位置、方向、宽度、高度、对称性以及峰面积等。峰的数目表示在测定温度范围内，待测样品发生变化的次数；峰的位置表示物质发生变化的转化温度范围；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；在相同的情况下，峰面积大的表示热效应也大。19.在差热分析实验中，在样品的处理上，有哪些要求？为什么？答：样品粒度大约200目左右（可用分子筛筛选，如果没有，直接目测，如在本实验中，研磨后的试样CuSO4·5H2O与参比物α-氧化铝粒径差不多则可）。虽然颗粒小可以改善导热条件，但太细可能破坏晶格或分解，颗粒太大则会造成较大的基线漂移20.在差热分析实验中，升温速率对峰的形状有何影响？答：升温速率较低时，基线漂移较小，分辨率较高，但测定的时间相对较；而升温速率过高，基线漂移严重，分辨率较低，但测试时间较短，一般升温速率10度每分钟。实验七十三凝固点降低法测定摩尔质量1、简述凝固点降低法测定摩尔质量的基本原理答：化合物的分子量是一个重要的物理化学参数。非挥发性溶质溶解在溶剂中后，其稀溶液的蒸气压下降、沸点升高、冰点降低、渗透压等值只与溶质的分子数有关而与溶质的种类无关，这四种性质称为稀溶液的依数性。凝固点降低是依数性的一种表现。用凝固点降低法测定物质的分子量是一种简单而又比较准确的方法。稀溶液有依数性，稀溶液的凝固点降低（对析出物是纯溶剂的体系）与溶液中溶质B的质量摩尔浓度的关系为：，式中Tf*为纯溶剂的凝固点，Tf为溶液的凝固点，mB为溶液中溶质B的质量摩尔浓度，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。已知某溶剂的凝固点降低常数Kf并测得溶液的凝固点降低值ΔT，若称取一定量的溶质WB(g)和溶剂WA(g)，配成稀溶液，则此溶液的质量摩尔浓度mB为:mB=1000WB/MBWA,式中，MB为溶质的分子量。代入上式，则:MB=1000KfWB/ΔＴfWA(g/mol)因此，只要取得一定量的溶质（WB）和溶剂（WA）配成一稀溶液，分别测纯溶剂和稀溶液的凝固点，求得ΔTf，再查得溶剂得凝固点降低常数，代入上式即可求得溶质的摩尔质量。2、在凝固点降低法测定摩尔质量实验中，当溶质在溶液中有离解，缔合和生成络合物的情况下，对摩尔质量的测定值各有什么影响？答：用凝固点降低法测分子质量靠的是依数性，即依靠溶质在溶液中粒子的数目。注意，依靠的是粒子的数目而不是分子的数目。如果发生缔合或解离，自然是导致所测得的粒子所并不等同于分子数，那测出来的相对分子质量自然有偏差。解离使粒子数增多，表观上是分子数增加，于是测得的分子量变小。缔合和生成络合物使粒子数减少，于是测得的分子量比实际的要大。3、在凝固点降低法测定摩尔质量实验中，根据什么原则考虑加入溶质的量，太多太少影响如何？答：根据溶液凝固点的下降值考虑加入溶质的量，加入的溶质的量约使溶液的凝固点降低0.5℃左右。加入太多，因为浓度大了，就不是稀溶液，就不满足依数性了。加入太少，会使溶液的凝固点降低不明显，测量误差会增大。4、凝固点降低的公式在什么条件下才适用？它能否用于电解质溶液？答：凝固点降低公式适用于难挥发非电解质稀溶液和强电解质稀溶液。其次溶剂凝固点不应太高或太低，应在常温下易达到。如：水、苯、环己烷等。当溶质在溶液里有解离、缔合、溶剂化或形成配合物等情况时，会使测出来的相对分子质量，所以在电解溶液中不适用上式计算。5、在凝固点降低法测定摩尔质量实验中，为什么会产生过冷现象？过冷太甚对结果有何影响？如何控制过冷程度？答：过冷现象是由于溶解在溶液中的溶质在温度降到凝固点以后，没有晶体析出而达到过饱和状态的现象，原因一般是由于寒剂温度过低，降温过快或溶液中较干净，没有杂质晶核。在冷却过程中，如稍有过冷现象是合乎要求的，但过冷太厉害或寒剂温度过低，则凝固热抵偿不了散热，此时温度不能回升到凝固点，在温度低于凝固点时完全凝固，就得不到正确的凝固点。因此，实验操作中必须注意掌握体系的过冷程度。对于溶液而言，过冷太甚还会导致溶剂大量析出，mB变大，Tf变小，显然回升的最高温度不是原浓度溶液的凝固点，引起测量误差。控制过冷程度的方法：调节寒剂的温度以不低于所测溶液凝固点3℃为宜；为了判断过冷程度，本实验先测近似凝固点；当溶液温度降至高于近似凝固点的0.5℃时，迅速取出冷冻管，擦去水后插入空气套管中，以防止过冷太甚。6、在凝固点降低法测定摩尔质量实验中，为了提高实验的准确度，是否可用增加溶液浓度的办法来增加ΔT值？为什么？答：不可以，原因是只有稀溶液才具有稀溶液的依数性，溶剂的凝固点降低值与溶剂的粒子数成正比。才满足：7、什么是稀溶液依数性质？稀溶液依数性质和哪些因素有关？答：非挥发性溶质溶解在溶剂中后，其稀溶液的蒸气压下降、沸点升高、冰点降低、渗透压等值只与溶质的分子数有关而与溶质的种类无关，这四种性质称为稀溶液的依数性。稀溶液依数性质与以下因素有关：只取决于溶剂的种类、数量和溶质粒子的数目。8、测定溶液凝固点时若过冷程度太大对结果有何影响？两相共存时溶液系统和纯溶剂系统的自由度各为多少？答：过冷程度太低，则凝固热抵偿不了散热，此时温度不能回升到凝固点，在低于凝固点时完全凝固，就得不到正确的凝固点。对于溶液而言，过冷太甚还会导致溶剂大量析出，mB变大，Tf变小，显然回升的最高温度不是原浓度溶液的凝固点，引起测量误差。溶剂系统的自由度为1，溶液系统的自由度为2。9、什么叫凝固点？凝固点降低的公式在什么条件下才适用？它能否用于电解质溶液？答：纯溶剂凝固点是固体与液体成平衡的温度，溶液的凝固点是固体溶剂与溶液成平衡的温度。不同晶体具有不同的凝固点。凝固点降低的公式适用于于难挥发非电解质稀溶液和强电解质稀溶液。其他电解质溶液不能用。10、在凝固点降低法测定摩尔质量实验中，为什么要使用空气夹套？过冷太甚有何弊病？答：为了防止过冷太甚；过冷程度太低，则凝固热抵偿不了散热，此时温度不能回升到凝固点，在低于凝固点时完全凝固，就得不到正确的凝固点。11、在凝固点降低法测定摩尔质量实验中，实验测量成败的关键是什么？答：实验测量成败的关键是：控制过冷程度和搅拌速率。控制过冷程度的方法：调节寒剂的温度以不低于所测溶液凝固点3℃为宜；为了判断过冷程度，本实验先测近似凝固点；当溶液温度降至高于近似凝固点的0.5℃时，迅速取出冷冻管，擦去水后插入空气套管中，以防止过冷太甚。本实验规定了搅拌方式：将冷冻管插入冰水浴中，缓慢搅拌，使之逐渐冷却，并观察温度计温度，当环己烷液的温度降至高于近似凝固点的0.5℃时，迅速取出冷冻管，擦去水后插入空气套管中，并缓慢搅拌（每秒1次），使环己烷温度均匀地逐渐降低。当温度低于近似凝固点0.2-0.3℃时应急速搅拌（防止过冷超过0.5℃），促使固体析出。当固体析出时，温度开始回升，立即改为缓慢搅拌，一直到温度达到最高点，此时记下的温度即为纯溶剂的精确凝固点。每次测定应按要求的速率搅拌，并且测溶剂与溶液凝固点的时候搅拌条件要完全一致。12、在凝固点降低法测定摩尔质量实验中，加入萘的时候，不小心将萘附着在内管壁上，对实验结果有何影响？答：若不小心将萘附着在内管壁上，则溶液中的溶质含量将减少，导致所测温差偏小，溶质摩尔质量偏大。13、在凝固点降低法测定摩尔质量实验中，为什么要先测近似凝固点？答：先测近似凝固点，可防止过冷太甚。过冷程度太低，则凝固热抵偿不了散热，此时温度不能回升到凝固点，在低于凝固点时完全凝固，就得不到正确的凝固点。先测近似凝固点，可准确判断过冷程度，减小凝固点测量误差，使误差范围小于0.006℃以内，保证测定值得准确性。14、当溶质在溶液中有解离、缔合、溶剂化和形成配合物时，测定的结果有何意义？答：当溶质在溶液中有解离、缔合、溶剂化和形成配合物时，可根据溶质在溶液中的表观摩尔质量与真实摩尔质量相比，可以求出溶质在溶液中有解离度、缔合度、溶剂化程度及配位数。15、在凝固点降低法测定摩尔质量实验中，测定环已烷和萘丸质量时，精密度要求是否相同？为什么？答：不同，因为在凝固点降低法测定摩尔质量实验中，环已烷的用量远远大于萘丸，如果要达到相同的相对误差，测定环已烷质量的精密度要远远的小于萘丸。因此在测定环已烷的质量时，使用移液管量取体积再乘以密度；在测定萘丸质量时，精密度要求高，因此用电子天平测量。16、用凝固点降低法测定摩尔质量在选择溶剂时应考虑哪些因素？答：首先溶质能在此溶液很好的溶解，不出现解离，缔和，溶剂化和形成配合物等现象，另外此溶剂的凝固点温度不宜太高或太低，应很容易达到。17、为什么纯溶剂和稀溶液的的凝固曲线不同？答：由相率可知，在一定外压下，纯溶剂在凝固点时的条件自由度为零，在冷却曲线上可得到温度不变的水平线段。而溶液在凝固点时的条件自由度为1，其凝固点随溶液浓度的改变而改变，因此在冷却曲线上得不到温度不变的水平线段。在纯溶剂的冷却曲线中，曲线中的低下部分表示发生了过冷现象，即溶剂冷至凝固点以下仍无固相析出，这是由于开始结晶出的微小晶粒的饱和蒸气压大于同温度下普通晶体的饱和蒸气压，所以往往产生过冷现象，即液体的温度要降低到凝固点以下才能析出固体，随后温度再上升到凝固点。溶液的冷却情况与此不同，当溶液冷却到凝固点时，开始析出固态纯溶剂，随着溶剂的析出，溶液浓度逐渐增大，溶液的凝固点不断下降，在冷却曲线上得不到温度不变的水平线段。因此，在测定浓度一定的溶液的凝固点时，析出的固体越少，测得的凝固点才越准确。同时过冷程度应尽量减小，一般可采用在开始结晶时，加入少量溶剂的微小晶体作为晶种的方法，以促使晶体生成，溶液的凝固点应从冷却曲线上待温度回升后外推而得。18、在凝固点降低法测定摩尔质量实验中，寒剂温度的温度应控制在什么范围？为什么？答：寒剂的温度以不低于所测溶液凝固点3℃为宜，实验时寒剂应经常搅拌并间断地补充少量碎冰，使寒剂温度基本保持不变。寒剂温度对控制过冷程度影响很大，从而影响实验结果，寒剂温度的温度过高会导致冷却太慢，过低则测不出正确的凝固点。19、在凝固点降低法测定摩尔质量实验中，为什么实验所用的内套管必须洁净、干燥？答：因为的内套管是用来装纯溶剂环己烷的，如果内套管不是洁净干净的，那么测得的就不是纯溶剂的凝固点，而是参有杂质的溶液的凝固点，会导致测得的凝固点不准确。20、在凝固点降低法测定摩尔质量实验中，搅拌速度的控制是做好本实验的关键，在实验过程中怎样控制搅拌速度？答：本实验规定了搅拌方式：将冷冻管插入冰水浴中，缓慢搅拌，使之逐渐冷却，并观察温度计温度，当环己烷液的温度降至高于近似凝固点的0.5℃时，迅速取出冷冻管，擦去水后插入空气套管中，并缓慢搅拌（每秒1次），使环己烷温度均匀地逐渐降低。当温度低于近似凝固点0.2-0.3℃时应急速搅拌（防止过冷超过0.5℃），促使固体析出。当固体析出时，温度开始回升，立即改为缓慢搅拌，一直到温度达到最高点，此时记下的温度即为纯溶剂的精确凝固点。每次测定应按要求的速率搅拌，并且测溶剂与溶液凝固点的时候搅拌条件要完全一致。实验七十四纯液体饱和蒸气压的测量1、简述由纯液体饱和蒸气压的测量求该液体平均摩尔汽化热的基本原理。答：在通常温度下，纯液体与其蒸气达平衡时的蒸气压称为该温度下液体的饱和蒸气压，简称为蒸气压。液体的饱和蒸气压与温度的关系用克劳修斯-克拉贝龙方程式表示：(1)假定ΔvapmH与温度无关或温度范围较小，ΔvapHm可以近似作为常数，积分上式，得：(2)在一定温度范围内，测定不同温度下的饱和蒸气压，以lnp对，由斜率可求算液体的平均摩尔汽化热ΔvapHm。作图，应为一直线，直线的斜率为2.在纯液体饱和蒸汽压测定实验中，测定装置中安置缓冲储气罐起什么作用？答：控制减压速度，防止空气倒灌。3.在纯液体饱和蒸汽压测定实验中，平衡管的U形管中的液体起什么作用？冷凝管又起什么作用？答：平衡管的U形管中的液体起密封液体隔绝空气，同时判断平衡，即测量纯液体蒸汽压的作用；冷凝管冷却环己烷蒸汽。4.在纯液体饱和蒸汽压测定中，如何检查体系是否漏气？能否在热水浴中检查体系是否漏气？答：关闭储气气罐的平衡阀l，打开进气阀和平衡阀2，开动真空泵，当测压仪的示数为-50-60kPa时，关闭进气阀，观察测压仪读数，若读数不变，则系统不漏气；若真空度下降，则系统漏气，要查清漏气原因并排除之。不能在热水浴中检查体系是否漏气，因为随着温度升高，体系内的压力增大，也会导致真空度下降。5.说明纯液体饱和蒸气压、沸腾温度、正常沸点和摩尔汽化热的含义。答：在一定温度下，与纯液体处于平衡状态时的蒸气压力，称为该温度下的饱和蒸气压。这里的平衡状态指的是动态平衡。在某一温度下，被测液体处于密闭真空容器中，液体分子从表面逃逸成蒸气，同时蒸气分子因碰撞而凝结成液相，当两者的速率相同时，就达到了动态平衡，此时气相中的蒸气密度不再改变，因而具有一定的饱和蒸气压。蒸发一摩尔液体所吸收的热量称为该温度下液体的摩尔气化热。蒸气压等于外界压力时，液体便沸腾，此时的温度称为沸点，当外压为pø(101.325kPa)时，液体的沸点称为该液体的正常沸点。6.在纯液体饱和蒸气压测量实验中，怎样根据数字式压力表的读数确定系统的压力？答：系统的压力=室温下的大气压+数字是压力表的读数（为负数）7.在纯液体饱和蒸气压测量实验中，何时读取数字式压力表的读数？所得读数是否就是该纯液体的饱和蒸汽压？答：当B、C两管中的液面平齐时，就读取数字是压力表的读数；不是，液体的饱和蒸汽压=室温下的大气压+数字是压力表的读数（为负数）8.在纯液体饱和蒸气压测量实验中，测定沸点的过程中，若出现空气倒灌，则会产生什么结果？答：测定沸点的过程中，若出现空气倒灌，B，C两管液面平齐时，液体的饱和蒸汽压+空气压=室温下的大气压，使得所测沸点偏低。9.在纯液体饱和蒸气压测量实验中，测量过程中，如何判断平衡管内的空气已赶尽？答：在系统不进空气的情况下，重复测定室温下纯液体的饱和蒸汽压三次，若连续三组实验在室温大气压下所得的沸点在误差范围内，则表明空气已排尽。10.在纯液体饱和蒸气压测量实验中应注意些什么？答：（1）减压系统不能漏气，否则抽气时达不到本实验要求的真空度。（2）必须充分排除净AB弯管空间中全部空气，使AB管液面上空只含液体的蒸气分子。（3）AB管必须放置于恒温水浴中的水面以下，否则其温度与水浴温度不同。（4）测定中，当B、C两管中的液面平齐时，读数要迅速，读毕应立即打开活塞9抽气减压或加热，防止空气倒灌。若发生倒灌现象，必须重新排除净AB弯管内之空气。（5）注意在停止抽气时，应先把真空泵与大气相通，打开平衡阀l通大气后方可关闭真空泵，否则可能使真空泵中的油倒灌入系统。11.若用纯液体饱和蒸气压测量装置测量易燃液体的饱和蒸汽压，加热时应注意什么？答：不能用明火直接加热12.在纯液体饱和蒸气压测量实验中，为什么ac弯管中的空气要排除净，怎样操作，怎样防止空气倒灌?答：本实验采用静态法（降温法）测定环己烷在不同温度下的饱和蒸气压。平衡管由A球和U型管B、C组成，如图74-1所示。平衡管上接一冷凝管，以橡皮管与缓冲储气罐（缓冲储气罐与数字压力计）相连。A内装待测液体，当A球的液面上纯粹是待测液体的蒸气，而B管与C管的液面处于同一水平时，则表示B管液面上的蒸气压(即A球液面上的蒸气压)与加在C管液面上的外压相等。此时，体系气液两相平衡的温度称为液体在此外压下的沸点。用当时的大气压减去数字式气压计的气压值，即为该温度下液体的饱和蒸气压。可见本实验测量沸点的依据是当A球的液面上纯粹是待测液体的蒸气，而B管与C管的液面处于同一水平时，则表示B管液面上的蒸气压(即A球液面上的蒸气压)与加在C管液面上的外压相等。此时，体系气液两相平衡的温度称为液体在此外压下的沸点。测定沸点的过程中，若ac弯管中的空气没有排除净，当B，C两管液面平齐时，液体的饱和蒸汽压+空气压=室温下的大气压，使得所测沸点偏低。操作：转动平衡阀l使系统与大气相通。开动搅拌器，并将水浴加热。随着温度逐渐上升，平衡管中有气泡逸出。继续加热至正常沸点之上大约3℃左右。保持此温度数分钟，以便将平衡管中的空气赶净。系统空气被赶净后，停止加热。让温度缓慢下降，C管中的气泡将逐渐减少直至消失。C管液面开始上升而B管液面下降，严密注视两管液面，一旦两液面处于同一水平时，记下此时的温度。在系统不进空气的情况下，重复三次，若三组实验在室温大气压下所得的沸点在误差范围内，则表明空气已排尽。当B、C两管中的液面平齐时，读数要迅速，读毕应立即缓缓打开进气阀2抽气减压或加热，可防止空气倒灌。13.在纯液体饱和蒸气压测量实验中，如果平衡管B、C内空气未被驱除干净，对实验结果有何影响？答：如果平衡管B、C内空气未被驱除干净，测定沸点的过程中，B，C两管液面平齐时，液体的饱和蒸汽压+空气压=室温下的大气压，使得所测沸点偏低。内压-大气压=所测压力=饱和蒸汽压+空气压力，而一定温度下饱和蒸汽压一定。则所测内压增大。你计算出来的饱和蒸汽压就比真实的大。14.克－克方程式在什么条件下适用？答：克－克方程式适用于纯物质两相平衡，其中一相是气相，且可看成理想气体。15.用纯液体饱和蒸气压测量装置，可以很方便地研究各种液体，如苯、二氯乙烯、四氯化碳、水、正丙醇、异丙醇、丙酮和乙醇等，这些液体中很多是易燃的，在加热时应该注意什么问题？答：不能用明火加热16.能否用纯液体饱和蒸气压测量装置测定溶液的蒸气压，为什么？答：不可以，因为在纯液体的饱和蒸气压仅随温度的改变而改变，温度一定其饱和蒸气压为定值，在一定外压下沸点为定值。如果是溶液，其饱和蒸气压随温度和组成的改变而改变，在一定外压下，其沸点会随溶液组成的改变而改变，其没有确定的沸点，而是一段沸程。17.液体饱和蒸汽压的测定实验中为什么要测定不同温度下样品的饱和蒸汽压？答：纯液体的蒸汽压是随温度变化而改变的，温度升高，蒸汽压增大；温度降低时，则蒸汽压减小。液体的饱和蒸气压与温度的关系用克劳修斯-克拉贝龙方程式表示：(1)假定ΔvapmH与温度无关或温度范围较小，ΔvapHm可以近似作为常数，积分上式，得：(2)在一定温度范围内，测定不同温度下的饱和蒸气压，以lnp对，由斜率可求算液体的平均摩尔汽化热ΔvapHm。作图，应为一直线，直线的斜率为18.你所用的每个测量仪器的精确度是多少?估计最后所得到的汽化热应有几位有效数字?答：精密温度计0.01℃，U型压差计0.01mm。最后所得到的汽化热应有4位有效数字。19.若要测量当天大气压下纯液体的沸腾温度，该如何操作？答：转动平衡阀l使系统与大气相通。开动搅拌器，并将水浴加热。随着温度逐渐上升，平衡管中有气泡逸出。继续加热至正常沸点之上大约3℃左右。保持此温度数分钟，以便将平衡管中的空气赶净。系统空气被赶净后，停止加热。让温度缓慢下降，C管中的气泡将逐渐减少直至消失。C管液面开始上升而B管液面下降，严密注视两管液面，一旦两液面处于同一水平时，记下此时的温度。在系统不进空气的情况下，重复三次，若三组实验在室温大气压下所得的沸点在误差范围内，此温度即为当天大气压下纯液体的沸腾温度。20.纯液体饱和蒸汽压的测定实验中产生误差的原因有哪些?答：测定过程中空气倒灌，判断B、C两液面处于同一水平时的人为误差，压力计读数不迅速而产生误差等。实验七十五双液系的气-液平衡相图1.简述由实验绘制环己烷-乙醇气-液平衡T-x相图的基本原理。答：通过测定不同沸点下组分的气、液相的折射率，在标准的工作曲线上找出该折射率对应的浓度，结合其沸点画出平衡相图。2.在双液系的气-液平衡相图实验中，作环己烷-乙醇的标准折光率-组成曲线的目的是什么？答：作标准曲线的目的是通过测气、液相相得折射率从而在标准工作曲线上找出对应的浓度。3.用精馏的方法是否可把乙醇和环己烷混合液完全分离，为什么？答：不能完全分离。因为环己烷-乙醇二组分具有最低恒沸点。4.测定纯环己烷和纯乙醇的沸点时，沸点仪中有水或其它物质行吗？答：有水和其他物质都是不行的。因为有水和其他物质会使所测沸点改变。5.为什么工业上常生产95％酒精？只用精馏含水酒精的方法是否可能获得无水酒精？答：因为水-乙醇二组分具有最低恒沸点，所以工业上常生产95%的酒精。用精馏的方法无法获得无水酒精，只能获得95%的酒精。6.在双液系的气-液平衡相图实验中，如何判断气-液相达平衡状态？答：观察贝克曼温度计的读数，如果读数稳定3-5分钟，说明已达平衡状态。7.在双液系的气-液平衡相图实验中，每次加入沸点仪中的环己烷或乙醇是否应按记录表所规定的体积精确计量？为什么？答：不需要按记录表的加。因为组分的浓度不是按所加物质的量计算得来的，而是通过测折射率间接得到的。8.在双液系的气-液平衡相图实验中，在测定沸点时，溶液出现分馏现象，将使绘出的相图图形发生什么变化？答：出现馏分将使测得的沸点偏高，使相图向上移动。9.在双液系的气-液平衡相图实验中，蒸馏器中收集气相冷凝的小球大小对结果有何影响？答：小球太小难以收集气相，小球太大，小球内的组分更新太慢，产生馏分，导致实验误差。10.在双液系的气-液平衡相图实验中，通过测定什么参数来测定双液系气-液平衡时气相和液相的组成？答：通过测定组分的折射率来测定双液系气-液平衡时气相和液相的组成。11.在双液系的气-液平衡相图中，如何通过测定溶液的折光率来求得溶液的组成？答：通过测得的折射率在标准曲线上找出对应的浓度，根据气、液相平衡浓度与测得的沸点作出平衡相图。12.什么是恒沸点？双液系相图中包含了哪些区域、哪些线和哪些重要的点？各部分的自由度为多少？答：恒沸点是体系在T-X图上存在的极值，此点的气液两相组成相同，此点的温度就称为该体系恒沸点，此点代表的组成即为该恒沸混合物的组成。双液系相图中包含包含液相区、气相区、气-液平衡相区；液相线，气相线；纯乙醇的沸点、纯环己烷的沸点、最低恒沸点。液相区和气相区的条件自由度均为2，气-液平衡相区的条件自由度为1，纯乙醇的沸点、纯环己烷的沸点、最低恒沸点的条件自由度均为0。13.在双液系的气-液平衡相图实验中，为何要多次将小球中的液体倾倒回烧瓶中？答：使小球内收集的液体为平衡时蒸汽的冷凝液，这样才能代表平衡时气相的组成。14.在双液系的气-液平衡相图实验中，如果将沸点仪过度倾斜使小球中凝聚液体太多，会对测定产生什么影响？答：过度倾斜可能使小球内的液体更新太慢，出现馏分，造成实验误差。15.在双液系的气-液平衡相图实验中，主要误差来源是什么？答：给双液系加热而产生的液相的组成并不固定，而且加热的时间长短并不固定，因此使测定的折射率产生误差；温度计的位置并不固定，测得的温度有差异；测量过程中取液后停留的时间不一样，气体的挥发程度不一样，导致的测量误差；还有不同的人观测时分辨颜色的程度不一样，同一个人在不同的环境下读的值也不一样，导致的读数误差。。16.用阿贝折光率仪测定液体折光率时要经过哪几步调节？测定时无法调出明暗界面，可能的原因是什么？答：将待测液均匀的滴到工作镜面上后，首先调节调节手轮使视野中出现明暗交界，然后调节目镜，使交叉线最为清晰，接着调节色散校准手轮使明暗交界线的色差尽量小，最后调节调节手轮使明暗交界线对准交叉点，调好后就可以按“read”键读数了。测定时无法调出明暗界面，可能的原因是液体样品已挥发了。17.在双液系的气-液平衡相图实验中，测定工作曲线时折光率的恒温温度与测定样品时折光率的恒温温度是否需要保持一致？为什么？答：两者的恒温温度需要保持一致。因为在不同温度时测得的折射率是不一样的，而书本给出的是30℃时浓度与折射率的关系，本实验需要利用该曲线找出所测折射率对应的浓度。18.本实验为何选用测折光率的方法测定气液相平衡组成？答：因为两者折光率相差颇大，而在一定温度下溶液的折光率与组成存在对应关系，折光率的测定又只需要少量样品，所以，可以用折光—组成工作曲线来测定平衡体系的两相组成。19.在双液系的气-液平衡相图实验中，所用的蒸馏器尚有那些缺点？如何改进？答：蒸馏器收集气相、液相的球大小没有设计好，应根据实验所用溶液量来设计球的规格；温度计与电热丝靠的太近，可以把装液相的球设计小一点，使温度计稍微短一点也能浸到液体中，增大与电热丝的距离；橡胶管与环境交换热量太快，可以在橡胶管外面包一圈泡沫，减少热量的散发。20.在双液系的气-液平衡相图实验中，使用的样品溶液能否重复使用？答：测定混合液的样品可以重复使用，因为气液相平衡组成是由精确测定折光率而得到，测定纯乙醇和纯环己烷的沸点，还需用纯物质。21.在双液系的气-液平衡相图实验中，安装仪器应该注意什么？答：安装仪器时，应检查装置的气密性；温度传感器（或温度计）不要直接碰到加热丝；电热丝应完全浸入到溶液中否则通电加热时可能会引起有机液体燃烧；检查进出水口的接管是否接好，控制水的流速，使气相全部冷凝22.在双液系的气-液平衡相图实验中，加热功率是否越大越好？答：加热时，应控制电压大小，加热功率不能太大，加热丝上有小气泡逸出即可，加热丝的电压不得超过20V。23.在双液系的气-液平衡相图实验中，何时测定气液相组成的折光率？答：一定要使体系达到气液平衡即温度稳定后，读取沸点，停止加热，充分冷却后才能取样分析其折射率。取样后的滴管不能倒置。24.在双液系的气-液平衡相图实验中，使用阿贝折光仪测折光率时应注意些什么？答：一定要使体系达到气液平衡即温度稳定后，读取沸点，停止加热，充分冷却后才能取样分析其折射率。取样后的滴管不能倒置。棱镜不能触及硬物（特别是滴管）。棱镜上加入被测溶液后立即关闭镜头，迅速测定，以防液体样品挥发。在整个实验中，取样管必须是干净干燥的。实验七十六三组分液-液体系的平衡相图1、什么是平衡相图？答：研究多相系统的状态如何随温度、压力和浓度等条件的改变而发生改变，并用图形表示系统状态的变化，这种图形即平衡相图，简称相图。2、试用相律分析一下恒温恒压条件时，三组分液-液体系单相区的条件自由度是几？两相区的条件自由度是几？答：恒温恒压条件时相律表达式为：f﹡=C-Φ，三组分体系C=3，即f*=3-Φ，当Φ=1时，f*=2；当Φ=2时，f*=1。3、等边三角形坐标的顶点、线上的点、面上的点分别代表几组分的组成？答：三个顶点分别代表三个纯组分A、B和C，ＡＢ线代表（Ａ＋Ｂ）的两组分体系，ＡＣ线代表（Ａ＋Ｃ）的两组分体系，BC线代表（B＋C）的两组分体系，面上的点（三角形内各点）是三组分体系。4、如何确定等边三角形坐标面上的点的组成？答：通过三角形内任何一点O引平行线于各边的直线，根据几何原理，a+b+c=AB=BC=CA=100%,或者a＇+b＇+c＇=AB=BC=CA=100%。因此，O点的组成可由a＇、b＇、c＇来表示，即O点所代表的三个组分的百分组成是：B%=b＇，C%=c＇，A%=a＇。5、通过任一顶点B向其对边引直线BD，则BD线上的各点所表示的组成中，A、C两个组分含量的比值如何？答：A、C两个组分的含量的比值保持不变。6、如果有两个三组分体系D和E，将其混合之后其组成点会落在哪？答：其成分必定位于D、E两点之间的连线上。7、对于等边三角形坐标内的任意一组成O，向其加纯B，体系的组成点会落在哪？若蒸发掉B，体系的组成点又会落在哪？答：向其中加入纯B时体系总组成点将沿直线OB向B移动，即落在OB直线上。蒸发掉B时体系总组成点将沿直线OB的反方向移动，即落在OB的反向延长线上。8、已知一三组分体系P的百分组成为：B%＝20，C%＝30，A%＝50，如何在等边三角形坐标上绘制出P点？答：在B%＝20处做一条顶点B对边的平行线，该线上所有点B的百分组成均为B%＝20，再在C%＝30在处做一条顶点C对边的平行线，该线上所有点C的百分组成均为C%＝30，这两条平行线的交点即为P。9、请绘制出有一对部分互溶的三组分液-液体系的平衡相图的草图，并分析各相区的相数及相态。答：醋酸(A)和氯仿(B)能无限混溶，醋酸(A)和水(C)也能无限混溶，但氯仿和水只能部分互溶。在它们组成的三组分系统相图上出现一个帽形区，在a和b之间，溶液分为两层，一层是在醋酸存在下，水在氯仿中的饱和液，如一系列a点所示；另一层是氯仿在水中的饱和液，如一系列b点所示，这对溶液称为共轭溶液。在物系点为c的系统中加醋酸，物系点向A移动，到达c1时，对应的两相组成为a1和b1，由于醋酸在两层中含量不等，所以连结线a1b1不一定与底边平行。继续加醋酸，使B，C两组分互溶度增加，连结线缩短，最后缩为一点，O点称为等温会溶点或褶点，这时两层溶液界面消失，成单相。组成帽形区的aOb曲线称为双结点溶解度曲线或双结线。两相分界曲线aOb内组分点相数为二，为两液相平衡共存，曲线外组分点及曲线上点相数为一，为单液相。10、要绘制出有一对部分互溶的三组分液-液体系的平衡相图关键是找出哪些点？如何找？答：要绘制出有一对部分互溶的三组分液-液体系的平衡相图关键是找出双结点溶解度曲线或双结线上的点，然后绘制出双结点溶解度曲线或双结线上。如图现有一个环己烷-水的二组分体系，其组成为K′，向其中逐渐加入乙醇，则体系总组成沿K′B变化(环己烷-水比例保持不变)，在曲线以下区域内则存在互不混溶的两共扼相，将溶液振荡后则出现浑浊状态。继续滴加乙醇直到曲线上的d点，体系将由两相区进人单相区，溶液将由浑浊转为清澈，继续加乙醇至e点，溶液仍为清澈的单相。如果在这一体系中滴加水，则体系总组成将沿e-C变化(乙醇-环己烷比例保持不变)，直到曲线上的f点。此后由单相区进入两相区，溶液开始由清澈变浑浊。继续滴加水至g点仍为两相。此时若在此体系中再加人乙醇，至h点则由两相区进入单相区，液体由浑变清。如此反复进行，可获得d、f、h、j…位于曲线上的点，将它们连接即得单相区与两相区分界的曲线。11、由K′滴加乙醇到曲线上的d点，体系由两相区进人单相区，溶液由浑浊转为清澈，为何还要继续加乙醇至e点？而不是在d点直接滴加水？答：便于出现新的清浊变化点。使混合液交替出现在单相区和两相区之间，找出不同的单、两相区的分界点，从而得到单、两相区的分界曲线。12、三组分液-液体系的平衡相图实验中，要绘制单相区与两相区的分界线，即双结点溶解度曲线或双结线，应准确记录哪些数据，知道哪些数据，计算出哪些数据？答：应准确记录清浊转变时各组分的精确体积，实验温度，应知道实验温度下各纯组分的密度，然后计算出各组分的质量及质量百分数。用等边三角形坐标画图即可。13、三组分液-液体系的平衡相图实验中，如果滴定过程中有一次清浊转变时读数不准，是否需要立即倒掉溶液重新做实验？为什么？答：不需要，可用乙醇或者水回滴几滴恢复，记下各试剂的实际用量。因为实验只要找出单、双相区的分界曲线上的一系列点即可。14、三组分液-液体系的平衡相图中，连接线交于曲线上的两点代表什么？答：G及I代表总组成为H的体系的两个共轭溶液，G是它的水层的平衡组成，I是它的环己烷层的平衡组成。15、三组分液-液体系的平衡相图实验中，使用的锥形瓶、分液漏斗为什么要事先干燥?答：由于本实验是通过体积的精确测量，然后根据室温下的密度计算出相变点的组成，因此使用的锥形瓶、分液漏斗要事先干燥。如果上述仪器不干燥，会使混合溶液中的水的体积增加，使得计算的水的质量小于水的实际质量，影响实验结果。16、三组分液-液体系的平衡相图实验中，用水或乙醇滴定至清浊变化以后，为什么还要加入过量？过量的多少对结果有何影响？答：为了使混合液交替出现在单相区和两相区之间，找出单、两相区的分界点，从而得到单、两相区的分界曲线。过量多时会使得实验测得的分界点位于分界曲线的后端部位，影响曲线绘制，从而影响实验结果。17.三组分液-液体系的平衡相图实验中，当体系总组成点在曲线内与曲线外时相数有何不同？总组成点通过曲线时发生了什么变化？答：曲线内相数为二，曲线外相数为一。总组成点通过曲线时会从单相变成两相或者两相变成单相。18．温度升高，体系的溶解度曲线会发生什么样的变化？在本实验操作中应注意哪些问题，以防止温度变化而影响实验的准确性？答：当温度升高时，三组分体系帽形区会变小。注意不要用手捂住试剂瓶，以免增加温度，从而影响结果。实验操作中手应避免触及锥形瓶底部的溶液，防止温度升高而导致溶液挥发，滴定时动作要迅速，应减少震荡时间。19、简述绘制三组分液-液体系的平衡相图中两相区的连接线的基本原理。答：设将组成为E的环己烷-乙醇混合液，滴加到组成为G、质量为WG的水层溶液中，如图76-2（b）所示，则体系总组成点将沿直线GE向E移动，当移至F点时，液体由浑变清(由两相变为单相)，根据杠杆规则，加入环己烷-乙醇混合物的质量WE与水层G的质量WG之比按式（1）确定（1）已知E点及FG/EF值后，可通过E作曲线的割线，使线段符合FG/EF＝WE/WG，从而可确定出G点的位置。由G点通过原体系总组成点H，即得连接线GI。G及I代表总组成为H的体系的两个共轭溶液，G是它的水层。20、要绘制三组分液-液体系的平衡相图中两相区中某一点的连接线，应准确记录哪些数据？答：要绘制三组分液-液体系的平衡相图中两相区中某一点的连接线，应准确记录某一点的组成，加入环己烷-乙醇混合物的组成及质量WE与某混合液水层G的质量WG.。实验七十七化学平衡常数及分配系数的测定1.简述测定反应KI+I2=KI3的平衡常数的基本原理。答：在恒温下，碘（I2）溶在含有碘离子（I-）的溶液中，大部分成为络离子（I3-）,并存在下列平衡：其平衡常数表达式为：（2）式中：α，c，γ分别为活度，浓度和活度系数。由于在同一溶液中，离子强度相同（I-与I3-电价相同)。由德拜-休克尔公式：（3）计算可知，活度系数（4）在水溶液中，I2浓度很小（5）一定温度下，故得：（6）为了测定平衡常数，应在不干扰动态平衡的条件下测定平衡组成。在本实验中，当达到上述平衡时，若用硫代硫酸钠标准液来滴定溶液中的I2浓度，则会随着I2的消耗，平衡将向左端移动，使I3-继续分解，因而最终只能测得溶液中I2和I3-的总量。为了解决这个问题，可在上述溶液中加入四氯化碳(CCl4)，然后充分震荡(I-和I3-不溶于CCl4)，当温度一定时，上述化学平衡及I2在四氯化碳层和水层的分配平衡同时建立，如图1所示。首先测出I2在H2O及CCl4层中的分配系数Kd，待平衡后再测出I2在CCl4中的浓度，根据分配系数，可算出I2在KI水溶液中的浓度。再取上层水溶液分析，得到I2和I3-的总量。（7）由于在溶液中I-总量不变，固有：（9）因此，将平衡后各物质的浓度代入式(7)就可求出此温度下的平衡常数Kc。2.在KI+I2=KI3反应平衡常数测定实验中，所用的碘量瓶和锥形瓶哪些需要干燥？哪些不需要干燥？为什么？答：配置2号液的碘量瓶需要干燥，配置1号液的碘量瓶和锥形瓶不需要干燥。因为2号液是用来测定平衡浓度的，平衡时I-的浓度是用公式求得，初始的KI浓度必须准确已知，所以必须干燥。1号液是用来测I2在H2O及CCl4层中的分配系数Kd，分配系数与浓度无关，锥形瓶是滴定用的，滴定的是I2的总的物质的量，与浓度无关，因此不需干燥。3.在KI+I2=KI3反应平衡常数测定实验中，配制1、2号溶液的目的何在？答：配置1号液是用来测I2在H2O及CCl4层中的分配系数Kd，配置2号液是用来测定反应KI+I2=KI3达平衡时各物质的平衡浓度的。4.在KI+I2=KI3反应平衡常数测定实验中，滴定CCl4层样品时，为什么要先加KI水溶液？答：硫代硫酸钠标准液与溶液中I2的反应是在水层中进行，滴定CCl4层样品的I2时，先加KI水溶液是为了加快CCl4层中的I2借助于反应KI+I2=KI3提取到水层中，有利于Na2S2O3滴定的顺利进行。5.在KI+I2=KI3反应平衡常数测定实验中，配制的1、2号溶液是否需要恒温？为什么？答：需要恒温，因为分配系数Kd和反应平衡常数均与温度有关，定温下为定值。6.在KI+I2=KI3反应平衡常数测定实验中，1、2号溶液达平衡后能否拿到恒温槽外取样？为什么？答：不能，因为反应平衡常数与温度有关，温度改变，平衡会发生移动。7.在化学平衡常数及分配系数的测定实验中，如何通过平衡常数求得I3-的解离焓。答：测出两个反应温度下的的平衡常数，再由下式可计算的I3-解离焓。8.在化学平衡常数及分配系数的测定实验中，为什么应严格控制恒温？如何控制？答：因为分配系数Kd和反应平衡常数均与温度有关，定温下为定值。所以应严格控制恒温。所配置溶液放在恒温水浴中恒温。9.在KI+I2=KI3反应平衡常数测定实验中，需要直接测得哪些实验数据？如何测得？答：配制的1、2号溶液达平衡后，用硫代硫酸钠标准液来滴定两溶液中的水层和四氯化碳层I2浓度所消耗的硫代硫酸钠标准液的体积。用标准Na2S2O3溶液滴定碘时，先要滴定至淡黄色再加淀粉溶液滴至水层淀粉指示剂的蓝色消失。取CCl4层样品时勿使水层进入移液管中，为此用洗耳球使移液管尖鼓气情况下穿过水层插入CCl4层中取样。在滴定CCl4层样品的I2时，应加入10ml0.1mol/L的KI水溶液以加快CCl4层中的I2借助于反应KI+I2=KI3提取到水层中，这样有利于Na2S2O3滴定的顺利进行，滴定时要充分摇荡，细心地滴至水层淀粉指示剂的蓝色消失，四氯化碳层不再现红色。滴定后的和末用完的CCl4皆应倒人回收瓶中。10.在KI+I2=KI3反应平衡常数测定实验中，如何求得反应达平衡时I2、I-、I3-的浓度？答：为了测定平衡常数，应在不干扰动态平衡的条件下测定平衡组成。在本实验中，当达到上述平衡时，若用硫代硫酸钠标准液来滴定溶液中的I2浓度，则会随着I2的消耗，平衡将向左端移动，使I3-继续分解，因而最终只能测得溶液中I2和I3-的总量。为了解决这个问题，可在上述溶液中加入四氯化碳(CCl4)，然后充分震荡(I-和I3-不溶于CCl4)，当温度一定时，上述化学平衡及I2在四氯化碳层和水层的分配平衡同时建立，如图1所示。首先测出I2在H2O及CCl4层中的分配系数Kd，待平衡后再测出I2在CCl4中的浓度，根据分配系数，可算出I2在KI水溶液中的浓度。再取上层水溶液分析，得到I2和I3-的总量。（7）由于在溶液中I-总量不变，固有：（9）因此，将平衡后各物质的浓度代入式(6)就可求出此温度下的平衡常数Kc。（6）11.在KI+I2=KI3反应平衡常数测定实验中，若吸CCl4层样品时混进水层对结果有何影响？答：吸CCl4层样品时混进水层会造成CCl4层碘的浓度有误差。12.在化学平衡常数及分配系数的测定实验中，吸取CCl4层样品为什么要用洗耳球使移液管尖鼓气情况下穿过水层？答：防止水层进入移液管中而引起实验误差。13.装好溶液后的碘量瓶为什么要立即塞紧磨口塞？答：因为碘和四氯化碳易挥发，故立即塞紧磨口塞是为了防止碘和CCl4挥发。14.在KI+I2=KI3反应平衡常数测定实验中，每隔10min震荡一次的目的何在，若震荡时间不够有何影响？答：每隔10min振荡一次是为了加快分配平衡的到达。若振荡时间不够，没有到达分配平衡，会导致实验结果有误差。15.在KI+I2=KI3反应平衡常数测定实验中，滴定过程中哪些要用微量管？哪些要用25mL滴定管？为什么？答：滴定1号液25ml水层样品和2号液5mlCCl4层时要用微量管，滴定1号液5mlCCl4层和2号液25ml水层样品时用25ml滴定管。因为滴定1号液25ml水层样品和2号液5mlCCl4层时所需硫代硫酸钠体积少，用微量管可以减少滴定误差；而滴定1号液5mlCCl4层和2号液25ml水层样品时硫代硫酸钠所用体积则较多，即要用容量大的滴定管。16.在化学平衡常数及分配系数的测定实验中，若温度控制误差超±1℃，有何影响？答：化学平衡常数及分配系数对温度的影响较为灵敏，若温度控制误差超±1℃，会导致较大的实验误差。17.在化学平衡常数及分配系数的测定实验中，在配置系统溶液时，是否需要精确量取，为什么？答：