物化实验报告

一、实验目的明确纯液体饱和蒸汽压和蒸汽压的概及其与温的关系，加深^对劳穆斯-克贝龙(Clausius-Clapeyron)方程式的解。掌握静态法测定纯液体饱和蒸汽压的原及方法，并学会用图解洼求纯液体的平均并学会由图解洼求其平均摩尔气化热和正常沸，点。解数字式低真空侧压仪=，熟悉常用的气压计的使用及校正的方法，初步掌握真空实验技术。二、实验原在-定温下(距离临界温较远时)，纯液体与其蒸气达平衡时的蒸气压称为该温下液体的饱和蒸气压，简称为蒸气压。蒸发一摩尔液体所吸收的热称为该温下液体的摩尔气化热。液体的饱和蒸气压与温的关系用克劳穆斯-克贝龙方程式表示:d]np_山嗨茂B!dT~RT2式中，R为摩尔气体常数;T为热学温；AvapHm为在温T时纯液体的摩尔气化热。在温变化范围大时， △vapHm可以近似作为常数，积分上得：A响丑快］bw"A+c-T£ A畔窗快0此式可以看出，以lnp对『作图，应为——直线，直线的斜为m=衣，由斜可求算液体的 △vapHm=Trn当液体的饱和蒸汽压登月外界压时，液体沸腾，此时的温即为该液体的沸点、，当外压为1atm(1.01325kPa)时，液体的沸点、成为正常沸，点。测定液体饱和蒸气压的方法很多。本实验采用静态法，是指在某一温下，直接测饱和蒸气压，此法一般适用于蒸气压比较大的液体。实验所用仪器是纯液体饱和蒸气压测定装置，如图m-3-1所示。平衡管由A球和U型管B、C组成。平衡管上接一凝管5，以橡皮管与压计相连。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(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称为液体在此外压下的沸点。用当时的大气压减去压计两水银面的高差，如为该温下液体的饱和蒸气压。四、实验步骤将纯水倒入等压计中（这部分已由师装置完毕）检查U形管两边处于同一水平，水面接近B球底部位置。系统气密性检查关闭直通洁，旋转三通洁使系统与直空泵连通，开动直空泵，抽气减压至汞压计两臂汞面压差为-53.3kPa（400mmHg）时，关闭三通洁，使系统与直空泵、大气皆通。观寮压计示数，如果在3分钟内示数维持变，则表明系统气。 否则应逐段检查装置每个部分，消除气原因。排除管内的空气先将恒温槽温调至 40oC接通凝水，抽气压至液体轻微沸腾，此时弯管内的空气断度蒸气管出（速宜过快，过快可适当打开入空气，但应使空气倒灌），如此沸腾3分钟，可认为空气被排除干净。饱和蒸气压的测定当空气被排除干净，且体系温恒定后，打开直通活缓缓放入空气（可太快，以免空气倒灌入弯管中，如果发生空气倒灌，则须重新排除空气），直至B管、C管中液面平齐，关闭直通洁，即记录此时的温与压差（如果放入空气过多， C管中液面低于B管的液面，须再缓慢抽气，单调平齐）。然后，将恒温槽温升高5°C，因温升高后，液体的饱和蒸气压增大，液体会断沸腾。为避免B、C管中液体大蒸发，应随时打开直通活缓缓放入少空气，保持C管中液面相对平静。当体系温恒定后，单次放入空气使B、C管液面平齐，记录温和压差。然后依次每升高5C，测定一次压差，总共测7个值。五、实验记录和数据处1、记录：将测得数据计计算结果表：室温：24.4oC 气压计读数：102.600kPa校正后压强102.217kPa次数温t/C1/T压强差Ap/kPa压强p/kPalnp140.10.003192338-94.357.8672.062676795245.080.003142381-92.229.9972.302285048350.150.003093102-89.5712.6472.537420033455.060.00304683-86.3315.8872.765501165560.090.00300084-82.1120.1073.001068013665.180.002955694-77.125.1173.223544908770.090.002913413-71.131.1173.4377542942、 根据实验数据作出lgP-1/T图，根#斜求出摩尔汽化热△vapH与正常沸，点。纯水的正常沸点、为在一个大气压下，（101.3kPa）下的沸点、。由上面的回归方程可知，T正常=374.10K=100.95oC△vapHm=-Rm=41.04KJ3、 计算T正常'△vapHm的相对误差，并对数据结果进讨论。T正常相对误差Et=(374.10-373.15)/373.15x100%=0.25%△VapHm相对误差Et=(41.04-40.63)/40.63x100%=1.01%、讨论与思考1、根据测数据，将校正压 p取对数值lnp作为纵坐标，以开氏温倒数1/T作为横坐标，绘制散点、图。由出lnp-1/T关系图可以看出，直线相关性较高，劣性较好，因而斜m较为准确，可以用于进平均摩尔汽化热△vapHm与正常沸点T站的代入计算。通过计算结果，并与参考文献数值比较，相对误差比较小，因此实验数据较为完好。2、 实验过程中，进两次。第一次实验相^对失败，由于在空气入时没有控制得当，导致U形管中过多的水倒灌入A球，以至于U形管液面过低难以读数，且空气进入馆内，气密性受到影响，实验能进下去。3、在换仪器之后，重新开始进实验。后续进较为顺。但在 U形管调节过程中，难以控制恰好两边平衡，且平衡后因A球内水继续沸腾液面依然会出现差值。故实验中在调节时适当预液面差，待A球内沸腾后渐渐平衡液面差，则左右液面恰好接近持平。通过多次实验总结经验，掌握该方法后实验速较快提高。4、 参见数据。纯水的平均摩尔汽化热比文献值要高，主要原因为该参数是温的函数，随着温变化而变化。实验平均温为 55.1°C，比原定平均温55°C，因此比文献值高。而正常沸点是在101.325kPa下，而本次实验的大气压校正后较标准大气压偏大，因此测得沸点较文献值高。、提问与思考1、 么是液体的饴和蒸汽压？么叫正常沸点？液体的沸点与外压有何关系？在密闭条件中，在一定温下，与固体或液体处于相平衡的蒸气所具有的压称为饴和蒸气压；在外压为一个大气压的时候液体的沸点称为正常沸点；液体沸点随着外压增大而增大。2、 本实验方法能否用于测定其它溶液的蒸汽压？为么？视具体情况而定，一般可以。因为溶液浓随着溶剂的蒸发而增大，蒸汽压也因此变化，故人难以测准确。3、 等压计U形管液体有么作用？凝器有么作用？U形管中液体可以用于指示管内蒸汽压与外压平衡的指标，用于等效测管内气压；用于凝蒸汽，防止蒸汽被抽入直空泵中。4、 怎样以数字式低真空测压仪示数得出纯液体饴和蒸汽压？通过U形管两边持平，等效地读出外压即等于液体饴和蒸汽压。5、 能否在加热情况下检查是否气？能。加热过程中温能恒定，气一液两相能达到平衡，压也恒定6、 实验中为么要防止空气倒灌？发生倒灌则管内单是纯液体的蒸汽，测的将是纯液体蒸汽压。7、 实验时抽气和入空气的速应如何控制？为么？论抽气还是入空气应该尽可能地慢，防止气压变化过大在管中变化过于明显，导致出现倒灌或者爆沸的现象8、 实验时大烧杯中的水为么一定要淹没等压计的U形管？保证整个体系处于同一恒温状态，使得U形管左右两边温相等，才能用外压等效处为U

形管内饱和蒸汽压强。诺校正：消除体系与环境间存在热交换造成汐寸体系温变化的影响。五、数据记录室溢、样品质和剩余燃烧丝质室溢：25.50C大气压：101.200Kpa‘物质点火丝/g点火丝+样品/g样品/g总剩余/g剩余点、火丝/g苯甲酸（1）0.01160.65420.64260.00770.0077萘0.01120.70590.69470.00530.0053苯甲酸（2）0.01230.51670.50440.00360.00362、热计常数C计算由图得：苯甲酸（1）△T=1.083533°C苯甲酸（2）△T=0.7907°C苯甲酸恒容摩尔燃烧热为-3226.9kj/mol△n=7-15/2=-0.5mol由Qv=Qp-^nRT=>Qv=-3.2256*10"3kJ/molAT八-nQv,m一Q丝•m丝再由-nQv,m-皿点Q点、=CAT=>C=AT分别代入苯甲酸（1）及苯甲酸（2）的△「解出C求出平均值C1=15.68394845C2=16.89593527.•.C=16.28994186kJ/°C3、萘的恒容燃烧热Qv,m及恒压燃烧热Qp,m计算同由-nQv,m-皿点Q点、=CAT=>Qv,m=-（CAT-皿点Q点、）/n解得Qv=-5190.669045KJ/mol由Qp=Qv+△nRTQp=-5195.644641KJ/mol文献值Qp=-5153.8KJ/mol故相对误差为:0.812%七、分析与讨论1、 本或实验中，氧弹卡计绝热性能一般，经过诺校正后校正值与测值有较大差别。而诺校正使用的方法为图解法，很大部分的数值通过观察所得，因此即使保证较为准确的情况下依然存在较大误差。此为仪器造成的误差以及校正方法上的误差，难以消除。2、在实验过程中，尤其在进苯甲酸的压片过程，由于苯甲酸晶体结构较为难以压实，有相当部分脱，导致称实际样品质相寸足。尤其第三组数据中，由于苯甲酸的过少，反应中溢升高较少，导致进水的热计常数C测误差较大，也是大或实验误差较大的一个主要原因之一。在舍弃第三组数据后，热计为数误差相寸变小，但仍然较大，出于实验的严谨性，故保第三组数据。3、 本或实验测得恒压摩尔燃烧热（如反应焓）的数据偏高，主要因为测前面提及的水的

热计常数偏大(原因已在前面分析)，导致最终结果偏高。4、其它实验因素，如点火丝部分氧化、充气放气充分等原因导致燃烧充分，氧弹卡计密封性足(在密闭之后浸泡入水中有气现象)，导致测试结果中出现误差，由于原因过多且复杂，因此逐一分析。八、思考题1、 么是燃烧热？它在化学计算中有何应用？在101kPa时，1mol可燃物完全燃烧生成稳定的化合物时所放出的热，叫做;亥物质的燃烧热•单位为kJ/mol。反应於中AH为负，则为放热反应；为正，则为吸热反应，燃烧热为反应热的一种，其AH为负值含相同碳原子数的烷烃异构体中，直链烷烃的燃烧热最大，支链越多燃烧热越小。2、 么是卡计和水的热当？如何测得？卡计和水当就是热仪内筒水温每升高一所吸收的热。单位是：焦耳 /测法：用已如燃烧焓的物质，放在热计中燃烧，测其始、夫温，经诺校正后，按下式：-nQv,m-皿点Q点、=CAT即可求出。3、 测燃烧热两个关键要求是么？如何保证达到这两个要求？实验关键：点、火成功、试样完全燃烧是实验成败关键，可以考虑以下几项技术措施：试样应进磨细、烘干、干燥器恒重等前处，潮湿样品燃烧且有误差。 压片紧实：一般硬到表面有较细密的光洁，榜角无粗。点火丝与电极接触电阻要尽可能小，注意电极松动和铁丝碰杯短问题。充足氧(1-1.5MPa)并保证氧弹氧，保证充分燃烧。注意点火前才将二电极插上氧弹再按点火钮，否则因仪器未设互锁功能，极发生(按搅拌钮或置0时)误点火，样异先已燃'烧的事故。4、 实验测到的温差值为何要诺作图法校正，还有哪些误差来源会影响测的结果？实际上，热计与周围环境的热交换无法完全避免，它对温测值的影响可用诺温校正图校正。还可能带来误差的可能有：实验过程中的系统误差；可能与当天的温和气压有关；(4)样品可能中可能含有杂样品可能受潮使称时产生误差；(4)样品可能中可能含有杂氯化钾（3）m=4.1791gt=22.80°C校正后△T=1.2079°C硝酸钾（1）m=5.6662gt=22.20°C校正后△T=2.3020C、数据记录1#2#3#4#0.6020.3880.2140.1620.6060.3960.2110.1580.6040.3940.210.1620.6040.3930.2120.161、数据处与讨论条件：恒温27.1C氢离子浓0.15mol/L总离子强1=0.7波长人=450nm项目1#2#3#4#消光E1（平均）0.6040.3926666670.2116666670.160666667Ei/E110.6501103750.3504415010.266004415[FeCNS2+]i1,e0.00020.0001300227.00883E-055.32009E-05[Fe3+]0.04980.0098699780.0029299120.001946799[CNS-、1,e06.99779E-050.0001299120.000146799KcN/A188.2521094184.1377069186.1548076Kc平均值N/A186.1815413相对误差N/A0.011121232-0.010977643-0.000143589通过实验数据，在同浓的溶液下， ［Fe3+］与［CNS-］在水溶液中生［FeCNS2+］反应的平衡常数基本维持于186附近，相对误差非常少，处于可以接受范围内。与参考文献数值K=1.9953（lgK1=2.3师大无机化学4版附录）接近，总体符台实验要求。七、提问与思考1、当［Fe3+］与［CNS-］浓较大时，将再能够用公式 ［FeCNS2+］1e=Ei/Ei［CNS-］0计算［FeCNS2+］反应的平衡常数，因为当［CNS-］浓较大时，则［FeCNS2+］1e*［CNS-］0则E］*K［CNS-］0，因此该等式将再成。2、 经实验验正结果，平衡常数与反应各个时候的浓均无关系。3、 由于Fe3+离子在水溶液中，存在水解平衡，所以Fe3+离子与SCN-离子的实际反应很复杂，其机为：

F声十SCX-吾FeSCn\-+K.iFt?14H[O二F(OI•正++FT(tfc)frFe(QH)财+SCN"4：-FeOH9CN+H-3ROHSCN'+yr^FeSCN2t+H2O(快｝当达到平衡时，整得到屁次沪］

［冷+］平［阪W］平由上式可见，平衡常数受氢离子的影响。因此，实验只能在同一pH值下进。本实验为离子平衡反应，离子强必然对平衡常数有很大影响。所以，在各被测I=—云mi.溶液中离子强， 应保持一致。4、为消除除测物质外溶剂中有其它吸光物质对该波长的光有吸收而造成误差，因此必须使用除被测物质外其它组分完全一致的溶液作为空"对比液，在722型分光光计中进调100设置，确保抵消误差。【实验目的】测定环己烷的凝固点、低值，计算萘的分子。掌握溶液凝固点的测定技术。技能要求：掌握冰点、低测定管、数字温差仪的使用方法，实验数据的作图处方法。【实验原】1、凝固点低洼测分子的原

化合物的分子是一个重要的物化学参数。用凝固点低洼测定物质的分子是一种简单而又比较准确的方法。花溶液有依数性，凝固点、低是依数性的-种表现。花溶液的凝固点、低（对析出物是纯溶剂的体系）与溶液中物质的摩尔分数的关系式为：△Tf=Tf*-Tf=KfmB （i）*式中，TfT纯溶剂的凝固，点，Tf为溶液的凝固，点，mB为溶液中溶质B的质摩尔浓，Kf为溶剂的质摩尔凝固点低常数，它的数值仅与溶剂的性质有关。已如某溶剂的凝固点低常数Kf,并测得溶液的凝固点、低值AT称取一定的溶质 WB（g）和溶剂WA（g），配成花溶液，则此溶液的质摩尔浓 mB为：W W B—MBWAxI。3mol/kg将（2）式代入（1）式，则：xI。3g/mol2、 凝固点测原纯溶剂的凝固，点是它的液相和固相共存时的平衡温。将纯溶剂缓慢却，论上得到它的步曲线如图中的A,但但实际的过程往往会发生过现象，液体的温会下到凝固点以下，待固体析出后会慢慢放出凝固热使体系的温回到平衡温， 待液体全部凝固之后，温逐渐下，如图中的B°图中平于横坐标的CD线所对应的溢值即为纯溶剂的凝固点Tf*。溶液的凝固点、是该溶液的液相与纯溶剂的固相平衡共存的温。溶液的凝固点很难确测，当溶液逐渐却时，其步曲线与纯溶剂同，如图中 III、IV。由于有部分溶剂凝固析出，使剩余溶液的浓增大，因而剩余溶液与溶剂固相的平衡温也在下，却曲线会出现“平阶，而是出现一转折点，该点、所对应的温即为凝固点（ III曲线的形状）。当出现过时，则出现图IV的形状，此时可以将温回升的最高值近似的作为溶液的凝固，点。3、 测过程中过的影响在测过程中，析出的固体越少越好，以减少溶液浓的变化，才能准确测定溶液的凝固点、。过太甚，溶剂凝固越多，溶液的浓变化太大，就会出现图中 V曲线的形状，使测值偏低。在过程中可通过加速搅拌、控制过温，加入晶种等控制 ，同时需要按照图中曲线V所示的方法校正。

1、 接好传感器，插入电源。2、 打开电源开关，温显示为实时温，温差显示为以20为基准的差值（但在10以下显示的是实际温）。3、锁定基温选择程：将传感器插入水浴槽，调节寒剂温低于测定溶液凝固点的2-3，此实验寒剂温为3.5-4.5，然后将空气套管插入槽中，按下锁定键。4、用20ml4、用20ml彩液管准确彩取20ml环己烷加入凝固点测定试管中感器。，橡胶紧，插入传5、将凝固点试管直接插入寒剂槽中，观察温差，直至温显示稳定变，此时温就是环己烷的初测凝固点。6、取出凝固点测定试管，用掌心加热使环己烷熔化，再次插入寒剂槽中，缓慢搅拌，当温低到高于初测凝固，点的 0.5时，迅速将试管取出、擦干，插入空气套管中，记录温显示数值。每15秒记录一次温。*搅拌速调节：刚开始缓慢搅拌，在温低于初测凝固点、时，加速搅拌，待温上升时，又恢复缓慢搅拌。7、重复第6步平再做2次。8、 溶液凝固点测定：称取0.15-0.20g萘片加入凝固点测定试管，待完全溶解后，重复以上6、7、8步骤。9、 实验结束，拔掉电源插头。【注意事项】1、 在测过程中，析出的固体越少越好，以减少溶液浓的变化，才能准确测定溶液的凝固点。过太甚，溶剂凝固越多，溶液的浓变化太大，使测值偏低。在过程中可通过加速搅拌、控制过温，加入晶种等控制过。2、 搅拌速的控制和温温差仪的粗细调的固定是做好大实验的关键，每次测定应按要求的速搅拌，并且测溶剂与溶液凝固点时搅拌条件要完全-致。温-温差仪的粗细调一经确定，整个实验过程中能再变。3、纯水过约 0.7°C〜1°C（视搅拌快慢），为减少过，而加入少晶种，每次加入晶种大小应尽量一致。4、 冷却温度对实验结果也有很大影响，过高会导致冷却太慢，过低则测不出正确的凝固点。5、 凝固点的确定较为困难。先测-个近似凝固点，精确测量时，在接近近似凝固点时，降温速度要减慢，到凝固点时快速搅拌。6、 千万不要过冷，若过冷太甚，凝固的溶剂过多，溶液的浓度变化过大，所得凝固点偏低。7、 溶液的冷却曲线与纯溶剂的冷却曲线不同，不出现平台，只出现拐，点，如当析出固相，温度回升到平衡温度后，不能保持一定值，因为部分溶剂凝固后剩余溶液的浓度逐渐增大，平衡温度要逐渐下降。8、 用凝固点降低洼测相对分子质量只适用于非挥发性溶质且非电解质的花溶液。9、 插入贝克曼温度计不要碰壁与触底。【实验数据与处理】［实验数据的记录］大气压：1014.0Hpa温度：25.5°C干度：27.3C湿度：25.0C相对湿度：79.6%粗测环己烷近似凝固，点：6.547C称量的萘的质量：m=0.1925g［实验数据的处理］由环己烷的密度，计算所取环己烷的重量WA。室温t时环己烷密度计算公式为：pt/g-cm-3=0.7971-0.8879x10-3t/C。则：室温为25.5C时，环己烷的密度为：pt=0.7971-0.8879g・cm-3x10-3t=0.7971—0.8879x10-3x25.5=0.7745g-cm-3...环己烷质量为：WA=Vxpt=20.00x0.7745=15.49g将实验数据列入表2中表2—凝固点降低实验数据物质质量/g凝固点/C凝固点降低值/C测量值平均值环己烷15.49g6.5446.5752.0226.607萘0.1925g4.5014.5534.605根据式（3），由所得数据计算萘的分子量，并计算与理论值的相对误差。Kf=20K-kg/mol

M=KfWRx103gbM=KfWRx103gb ATfWA 以 XWJ=122.92g/mol2.022X15.49查文献可得：萘的相对分子质为 128.18相对误差为4.1%。根据四组数据作出的却曲线图。【实验结果与讨论】大实验结臬的相对误差为4.1%。主要原因可能有：1、 系统误差：实验仪器的误差：因为该实验需要用到的温是纯的环己烷溶液的凝固点、与环己烷的萘溶液的凝固点、的差值，如臬本身仪器的读数与环境实际温存在单向的偏差，而我们在做实验的时候没有校正，就会带来偏差，又由于计算的过程用的是两次凝固点的差值，所以偏差就可以相互抵消，从而没有造成太大的影响。因此，实跄时，可让测定仪的探头与冰浴接触，得到-个读数，同时在冰浴槽中放入-支温计，对比两者的温差值，就可以得到该仪器的温偏差读数，最后在处实跄数据时，就可以对实跄数据进校正，以确保实验数据的科学性。2、 随机误差：论上，在恒压条件下纯溶剂体之固相充分分散到液相中，也就是胃液于空气套管中，温断低达到凝大实验测的成败关键是控制过程和搅拌速。论上，在恒压条件下纯溶剂体之固相充分分散到液相中，也就是胃液于空气套管中，温断低达到凝系只要两相平衡共存就可达到平衡温。但实际上只两相的接触面相当大时，平衡才能达到。如凝固点管置固点后，由于固相是逐渐析出的，此时凝固热放出速小于却所吸收的热， 则体系温将断低，产生过现象。这时应控制过程，采取突然搅拌的方式，使骤然析出的大微小结晶得以保证两相的充分接触，从而测得固液两相共存的平衡温。为判断过程，本实验先测近似凝固点；为使过状况下大微晶析出， 实验中应规定-定的搅拌方式。对于两组分的溶液体系，由于凝固的溶剂多少会直接影响溶液的浓， 因此控制过程生-定和确定搅拌速就为重要。 大实验由于仪器固定搅拌速， 对实验的结臬可能产生-定冰槽的很难控制在想的温。过高会导致却太慢，过低则测出正确的凝固点，导致实验也产生误差。【实验评注与展】大实验成功的关键点、：1、 搅拌速。2、冰水浴寒剂温控制，测环己烷控制在4.5-3.5左右，要搅拌，温均匀；测环己+萘，寒剂控制在2.5-1.5左右，搅拌均匀。3、测的开始温控制在粗测凝固点以上的 0.5左右。如7.1，5.0开始。4、 每15秒测定一次温数据，大概测定时间在10分钟以内。5、 每个凝固点测定3次，共6次，凝固点求平均值，再求凝固点的低。展凝固点低是稀溶液的依数性之一，低值的多少直接反映溶液中溶质有效质点、的数

目。如