南京大学物化实验 思考题总结 2

南京大学化学化工学院物理化学实验教案邱金恒燃烧热的测定七．思考题1.在这实验中，哪些是体系，哪些是环境？实验过程中有无热热交换？热交换对实验结果有何影响？解答：体系：内筒以及其中的水、氧弹。环境：内筒以外的一切。由于环境与体系没有绝热，两者只要存在温差就可能存在热交换。视体系温度相对于环境温度得高低，会使所测的燃烧热偏小或偏大。实验中采用雷诺图解法进行校正。另一版本解体系：据吸热＝放热的2.1.2式分析，氧弹、内筒(包括沉没在水中的一截搅拌棒)和水。环境：夹套中水和搅拌器产生的搅拌热。本法属于普通环境恒温式量热计。热交换是实验引进的主要误差，水温低于室温的前期，环境向体系放热引进正偏差（体系升温）；高于室温后，环境吸收体系的热量引进负偏差，所以用雷诺校正图进行适当的升温差值校正。2.加入内筒中水的水温为什么要选择比外筒水温低？低多少合适？为什么？解答：因为体系与环境之间的热交换是不可能避免的，所以开始加入内筒水的水温应比环境低，即比外筒水温低，这样热就从环境传递到体系；当样品燃烧以后，体系温度比环境高，热就从体系传递到环境。这样就可以使得由于体系与环境之间的热交换引起的误差减小到最少。为了尽量让两个过程中传递的热量相等而抵消，内筒水被调低的温度应是样品燃烧前后温差的一半。本实验中△T在1.5K左右，所以温度选择低0.9~1K。3.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从哪几方面考虑？解答：造成误差因素：=1\*GB2⑴.样品的预处理条件。=2\*GB2⑵.燃烧是否充分，由于压片不好或充氧不足造成样品没有完全燃烧，将会带来极大的误差。=3\*GB2⑶.水温的选择影响内外筒之间的热量传递。=4\*GB2⑷.内筒中水量是否准确。=5\*GB2⑸.燃烧丝的燃烧热。=6\*GB2⑹.工业氧气中含氮杂质的氧化带来的热效应。为了提高实验的准确度，可以：=1\*GB2⑴.待测样品需干燥，受潮样品不易燃烧且称量有误。称量要尽量准确。=2\*GB2⑵.适当多充一些氧气，使样品充分燃烧。且实验后应检查是否燃烧充分，并决定是否需要重做。=3\*GB2⑶.水温应尽量选择比环境温度低，使热传递抵消。=4\*GB2⑷.每次做完实验后内筒中的水要倒尽，且加水时要严格定容。=5\*GB2⑸.可以测定燃烧丝燃烧前后失重的量，用以校正它带来的误差。=6\*GB2⑹.用蒸馏水洗涤氧弹内壁，并用NaOH滴定，通过计算可校正氧气中杂质带来的误差。4.何谓热量计水当量？其单位是什么？解体系中除水以外热量计的总热容，用相当于多少克水的热容来定义，设燃烧产生的热为Q，则Q=M（w+w）/mol，M为水的分子量，w+w即水与热量计的质量(g)，水当量就是热量计每升高1摄氏度所需的热量。水当量用基准物质(优质纯的苯甲酸)来标定，具有实验常用的测仪器常数的意义。其单位是JK1或kJK1，是标准的二级状态函数单位。这与水的质比热容C水的意义和单位都是不同的。注：实验关键：1、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：=1\*GB3①试样应进行磨细、烘干、干燥器恒重等前处理，潮湿样品不易燃烧且有误差。压片紧实度：一般硬到表面有较细密的光洁度，棱角无粗粒，使能燃烧又不至于引起爆炸性燃烧残剩黑糊等状。=2\*GB3②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路问题。=3\*GB3③充足氧(2MPa)并保证氧弹不漏氧，保证充分燃烧。燃烧不完全，还时常形成灰白相间如散棉絮状。=4\*GB3④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，极易发生（按搅拌钮或置0时）误点火，样品先已燃烧的事故。2、氧弹内预滴几滴水，使氧弹为水汽饱和，燃烧后气态水易凝结为液态水。=1\*GB3①试样在氧弹中燃烧产生的压力可达14MPa，长期使用，可能引起弹壁的腐蚀，减少其强度。故氧弹应定期进行20MPa水压检查，每年一次。=2\*GB3②氧弹、量热容器、搅拌器等，在使用完毕后，应用干布擦去水迹，保持表面清洁干燥。恒温外套（即外筒）内的水，应采用软水。长期不使用时应将水倒掉。=3\*GB3③氧弹以及氧气通过的各个部件，各联接部分不允许有油污，更不允许使用润滑油，在必须润滑时，可用少量的甘油。3、仪器应置放在不受阳光直射的单独一间试验室内进行工作。室内温度和湿度应尽可能变化小。最适宜的温度是205℃。每次测定时室温变化不得大于1℃。因此。室内禁止使用各种热源，如电炉、火炉、暖气等。4、苯甲酸和萘燃烧产物的热容差别因为产物量小而仪器热容的基数相对较大而可以忽略。液体饱和蒸汽压的测定1.本实验方法能否用于测定溶液的蒸气压，为什么？答：本实验不能测溶液的蒸气压。考虑一下静态法测蒸汽压的原理。如果是溶液，则溶质和溶剂的蒸气压不同，实验过程不断抽气及改变温度会改变待测溶液的组成，所测量出的蒸气压值无意义（恒沸物体系除外）。2.温度越高测出的蒸气压误差越大，为什么？答：因为蒸气压与温度是指数函数关系，由图可看出P－T曲线是双曲线，温度越高，斜率越大，相同ΔT对应的ΔP也越大，因此，温度越高蒸气压测定误差越大。凝固点降低法测定摩尔质量预习思考题汇总1、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，原因一般是由于降温过快或溶液中较干净，没有杂质晶核放置过冷首先要放慢降温速度，一定要非常缓慢，然后再适当搅拌或加晶种，不过你测凝固点应该用不上晶种，只需要慢慢降温就行了，会有晶体析出的。根据什么原则考虑加入溶质的量？太多或太少影响如何？答：溶质的加入量应控制在凝固点降低0.3℃左右。过多，溶液的凝固点降低太多，析出溶剂晶体后，溶液的浓度变化大，凝固点也随之降低，不易准确测定其凝固点。过少，溶液的凝固点降低少，相对测定误差也大。3、为什么测定溶剂的凝固点时，过冷程度大一些对测定结果影响不大，而测定溶液凝固点时却必须尽量减少过冷现象？答：对于纯溶剂，过冷现象存在时，析出大量晶体并不改变溶剂浓度，所以其凝固点不变。对于溶液，过冷现象存在时，析出大量晶体会改变溶液浓度，而溶液的凝固点随浓度增大而下降，所以溶液要尽量减少过冷现象，保持溶液浓度基本不变。补充4、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。5、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，所以在电解溶液中不适用上式计算。双液系的气相平衡相图蒸馏器中收集气相冷凝液的袋状部的大小对结果有何影响？答：若冷凝管下方的凹形贮槽体积过大，则会贮存过多的气相冷凝液，其贮量超过了热相平衡原理所对应的气相量，其组成不再对应平衡的气相组成，会影响液体的回流，则最终收集到的气相冷凝液并不是真实的气相，影响实验结果。因此必然对相图的绘制产生影响。2.若蒸馏时仪器保温条件欠佳，在气相到达平衡气体收集小槽之前，沸点较高的组分会发生部分冷凝，则T—x图将怎么变化？答：若有冷凝，则气相部分中沸点较高的组分含量偏低，相对来说沸点较低的组分含量偏高了，则T不变，x的组成向左或向右移（视具体情况而定）②样品混合液测定时，可以粗略配置不同乙醇体积分数的溶液，为什么？答：因为实验中只需要得到同一温度下气相和液相的组成，在配制溶液的时候，不需考虑具体的比例。（例如80%的跟79%都没关系，实验中只需要得到一些能够作图的点就足够了。）3.沸点仪的控温沸点仪在稳定加热电压后，应该保证从喷嘴喷出的液体能够连续地喷到温度传感器上，并且同时不喷入气相冷凝液贮存小泡中，以免造成误差。在温度传感器示数稳定后（两分钟内波动不超过0.2℃），可以认为该温度为沸点。增设沸点仪中溶液的梯度组，以保证曲线拟合时的数据吻合程度本实验的误差主要来源有哪些？答：组成测量：(1)工作曲线；(2)过热现象、分馏效应；(3)取样量。温度测量：(1)加热速度；(2)温度计校正该实验中，测定工作曲线时折射仪的恒温温度与测定样品时折射仪的恒温温度是否需要保持一致？为什么？答：因溶液的折射率是温度的函数，温度不同，折射率不同，因此，二者的温度必须一致。溶液偏摩尔体积的测定使用比重瓶应注意哪些问题？答：拿比重瓶应手持其颈部，使用比重瓶时不得存留气泡。如何使用比重瓶测量粒状固体物的密度？答：(1)将比重瓶洗净干燥，称量空瓶重Ｗ0。(2)注入已知密度ρ1(t)℃的液体。(3)将比重瓶置于恒温槽中恒温10min，用滤纸吸去塞Ｂ毛细管口溢出的液体。取出比重瓶擦干外壁，称重为Ｗ1。(4)倒去液体将瓶吹干，装入一定量研细的待测固体，称重为Ｗ2。(5)先向瓶中注入部分已知密度为ρ(t)℃的液体，将瓶敞口放入真空干燥器内，用真空泵抽气约10min，将吸附在固体表面的空气全部除去。然后向瓶中注满液体，塞上塞Ｂ。同步骤(3)恒温10min后称重为Ｗ3。(6)根据以下分式计算待测固体的密度ρ。电动势的测定及其应用对消法测定电池电动势的装置中，电位差计、工作电源、标准电池及检流计各起什么作用？答：电位差计包括了一个可变电阻R，一个固定电阻Rn，一个带滑动头的固定电阻Ra，转换开关以及一些导线，构成了除工作电源、标准电池、检流计之外的对消法测定电动势的装置。工作电源是为了构成工作电路，在固定电阻上产生电位降，用作对消电动势。标准电池是为了校准工作电流，通过在Rn上产生的电位降与标准电池对消来确定工作电流的大小。检流计是为了检测电路中是否存在电流，即待测电动势与外接的电动势是否对消，符合电动势测定时外电路电流为零的条件。2.如果用氢电极作为参比电极排成下面的电池，测定银电极的电极电势，实验中会出现什么现象？如何纠正？Ag|AgNO3(a=1)||H+(a=1)|H2Pt答：实验中会出现检流计一直偏转的现象。因为对于一个电池，通常用电势低的电极作负极，电势高的电极作正极，在本题中给出的电池，正极为氢电极，电极电势为0，而负极为银电极，其电极电势为0.7991V，如果照这样接入电位差计中，外接电动势就与之方向相同，无法产生对消，造成电池一直处于放电状态。只要把电池的正负极对调即可。补充：参比电极应具备什么条件？它有什么功用？答：具备条件：高稳定性、可逆性、重现性。功用：二级标准电极。盐桥有什么作用？选用作盐桥的物质应有什么原则？答：作用：减小液接电位(盐桥、单液电池)。原则：(1)盐桥溶液应不与电池溶液发生化学反应；(2)盐桥溶液中阴阳离子的迁移数应尽量相等。3.测量过程中，若检流计光点总是往一个方向偏转，可能是那些原因引起的？答：检流计光点总是往一个方向偏转，说明检测电路中始终有电流存在，可能原因有：（1）工作电源没有打开或电压过低；（2）电池正负极接反；（3）测量线路中出现接触不良或短路现象；（4）电池电动势超出了电位差计检测的范围；（5）调节值还处于远偏离于电池的电动势的状态，等等。4．是否可以用两个准确的转盘电阻箱代替电位差计的使用？试画出线路图，说明实验过程。答：可以。如图所示，工作电源Ew，转盘电阻箱R1，R2组成工作电路。先将开关接a，调节R1和R2的大小，使得检流计G示零，记下电阻值R1；降开关接b，调节R1和R2，并保持R1+R2不变，使得检流计G示零，记下电阻值R1’，则Ex＝R1’×Es/R1。溶解热测定本实验装置是否适用于放热反应的热效应测定?答：不合适。因为本实验使用补偿法，硝酸钾在水中溶解吸热，通过电加热法使系统恢复起始的温度，根据所消耗的电能来求其溶解热，所以不能应用于放热反应中。实验注意事：（1）在实验过程中要求I、V保持稳定，如有不稳需随时稳定。（2）本实验应确保样品充分溶解，因此实验前加以研磨，实验时需有合适的搅拌速度，加入样品时速度要加以注意，防止样品进入杜瓦瓶过速，至使磁子陷住不能正常搅拌，但样品如加得太慢也会引起实验的故障。搅拌速度不适宜时，还会因水的传热性差而导致Q。值偏低。甚至会使Q，～n。图变形。（3)实验过程中加热时间与样品的量是累计的，切不可在中途停止实验。（4）实验结束后，杜瓦瓶中不应存在硝酸钾的固体，否则需重做实验。电导的测定及其应用本实验为何要测水的电导率。答：电解质水溶液导电能力的大小正比于溶液中电解质的含量。通过对电解质水溶液中电导率的测定可以测定水溶液中电解质的含量，对于电解质溶液，浓度不同，亦其电导率不同。测水的电导率，实验中为何用镀铂黑电极？使用时注意哪些事项？答：铂电极镀铂黑能够减少极化现象，且增加电极表面积，使测定电导时有较高的灵敏度。铂黑电极不用时，应保存在蒸馏水中，以免干燥致使表面发生改变。实际过程中，若电导池常数发生改变对平衡常数测定有何影响