物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)思考題及參考答案

物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)思考題及參考答案 實(shí)驗(yàn)七十 恒溫水浴組裝及性能測試 1. 簡要回答恒溫水浴恒溫原理是什么？主要由哪些部件組成？它們的作用各是什么？ 答：恒溫水浴的恒溫原理是通過電子繼電器對加熱器自動(dòng)調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)恒溫的目的。當(dāng)恒溫水浴因熱量向外擴(kuò)散等原因使體系溫度低于設(shè)定值時(shí)，繼電器迫使加熱器工作，到體系再次達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，又自動(dòng)停止加熱。這樣周而復(fù)始，就可以使體系的溫度在一定范圍內(nèi)保持恒定。 恒溫水浴主要組成部件有：浴槽、加熱器、攪拌器、溫度計(jì)、感溫元件和溫度控制器。浴槽用來盛裝恒溫介質(zhì)；在要求恒定的溫度高于室溫時(shí)，加熱器可不斷向水浴供給熱量以補(bǔ)償其向環(huán)境散失的熱量；攪拌器一般安裝在加熱器附近，使熱量迅速傳遞，槽內(nèi)各部位溫度均勻；溫度計(jì)是用來測量恒溫水浴的溫度；感溫元件的作用是感知恒溫水浴溫度，并把溫度信號變?yōu)殡娦盘柊l(fā)給溫度控制器；溫度控制器包括溫度調(diào)節(jié)裝置、繼電器和控制電路，當(dāng)恒溫水浴的溫度被加熱或冷卻到指定值時(shí)，感溫元件發(fā)出信號，經(jīng)控制電路放大后，推動(dòng)繼電器去開關(guān)加熱器。 2. 恒溫水浴控制的溫度是否是某一固定不變的溫度？ 答：不是，恒溫水浴的溫度是在一定范圍內(nèi)保持恒定。因?yàn)樗〉暮銣貭顟B(tài)是通過一系列部件的作用，相互配合而獲得的，因此不可避免的存在著不少滯后現(xiàn)象，如溫度傳遞、感溫元件、溫度控制器、加熱器等的滯后。所以恒溫水浴控制的溫度有一個(gè)波動(dòng)范圍，并不是控制在某一固定不變的溫度，并且恒溫水浴內(nèi)各處的溫度也會因攪拌效果的優(yōu)劣而不同。 4. 什么是恒溫槽的靈敏度？如何測定？ 答：TS為設(shè)定溫度，T1為波動(dòng)最低溫度，T2為波動(dòng)最高溫度，則該恒溫水浴靈敏度為： S? 測定恒溫水浴靈敏度的方法是在設(shè)定溫度 溫度-時(shí)間曲線（即靈敏度曲線）分析其性能。 5. 恒溫槽內(nèi)各處溫度是否相等？為什么？ T2?T12下，用精密溫差測量儀測定溫度隨時(shí)間的變化，繪制 答：不相等，因?yàn)楹銣厮「魈幧崴俾屎图訜崴俾什豢赡芡耆恢隆?6. 如何考核恒溫槽的工作質(zhì)量？ 答：恒溫水浴的工作質(zhì)量由兩方面考核：（1）平均溫度和指定溫度的差值越小越好。（2）控制溫度的波動(dòng)范圍越小，各處的溫度越均勻，恒溫水浴的靈敏度越高。 7. 欲提高恒溫浴的靈敏度，可從哪些方面進(jìn)行改進(jìn)？ 答：欲提高恒溫水浴的靈敏度，可從以下幾個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)：恒溫水浴的熱容量要大，恒溫介質(zhì)流動(dòng)性要好，傳熱性能要好。盡可能加快加熱器與感溫元件間傳熱的速度，使被加熱的液體能立即攪拌均勻并流經(jīng)感溫元件及時(shí)進(jìn)行溫度控制。為此要使：感溫元件的熱容盡可能??；感溫元件、攪拌器與電加熱器間距離要近些；攪拌器效率要高。作調(diào)節(jié)溫度用的加熱器要導(dǎo)熱良好，熱容量要小，功率要適宜。 8. 恒溫槽的主要部件有哪些，它們的作用各是什么？ 答：恒溫水浴主要組成部件有：浴槽、加熱器、攪拌器、溫度計(jì)、感溫元件和溫度控制器。浴槽用來盛裝恒溫介質(zhì)；在要求恒定的溫度高于室溫時(shí)，加熱器可不斷向水浴供給熱量以補(bǔ)償其向環(huán)境散失的熱量；攪拌器一般安裝在加熱器附近，使熱量迅速傳遞，槽內(nèi)各部位溫度均勻；溫度計(jì)是用來測量恒溫水浴的溫度；感溫元件的作用是感知恒溫水浴溫度，并把溫度信號變?yōu)殡娦盘柊l(fā)給溫度控制器；溫度控制器包括溫度調(diào)節(jié)裝置、繼電器和控制電路，當(dāng)恒溫水浴的溫度被加熱或冷卻到指定值時(shí)，感溫元件發(fā)出信號，經(jīng)控制電路放大后，推動(dòng)繼電器去開關(guān)加熱器。 9. 影響恒溫槽靈敏度的因素很多，大體有那些？ 答：影響恒溫槽靈敏度的因素有：（1）恒溫水浴的熱容，恒溫介質(zhì)的流動(dòng)性，傳熱性能。（2）加熱器與感溫元件間傳熱的速度，感溫元件的熱容；感溫元件、攪拌器與電加熱器間的距離；攪拌器的效率。（3）作調(diào)節(jié)溫度用的加熱器導(dǎo)熱性能和功率大小。 10. 簡要回答恒溫槽主要由哪些部件組成?你在哪些物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)中用了恒溫技術(shù)，試舉出一個(gè)實(shí)驗(yàn)實(shí)例。 答：（1）主要部件：浴槽（恒溫介質(zhì)），加熱器，攪拌器，溫度計(jì)，感溫元件（導(dǎo)電表、電接觸溫度計(jì)、熱敏電阻溫度計(jì)），溫度控制器。（2）化學(xué)平衡常數(shù)及分配系數(shù)的測定，溶液電導(dǎo)的測定測HAc的電離平衡常數(shù)，電導(dǎo)法測定乙酸乙酯皂化反應(yīng)的速率常數(shù)，最大泡壓法測定溶液的表面張力，粘度法測定水溶性高聚物相對分子質(zhì)量，電導(dǎo)法測定水溶性表面活性劑的臨界膠束濃度，雙液系的氣-液平衡相圖中折光率的測定。 11.恒溫槽中水的溫度、加熱電壓是否有特殊要求？為什么？ 答： 槽中水的溫度應(yīng)與室溫相差不宜過大，以減少對環(huán)境的散熱速度；加熱電壓也不能太小和太 大。否則會使得散熱速度過大、加熱速度也過大且加熱慣性大，使得控溫時(shí)靈敏度降低。加熱電壓太小時(shí)，會使得體系的溫度偏低時(shí)間相對較長，或達(dá)不到所設(shè)定的溫度。 實(shí)驗(yàn)七十一 燃燒熱的測定 1. 簡述燃燒熱測定的實(shí)驗(yàn)原理。 答：1mol的物質(zhì)完全燃燒時(shí)所放出的熱量稱為燃燒熱。所謂完全燃燒是指該化合物中的C變?yōu)镃O2(氣)，H變?yōu)镠2O(液)，S變?yōu)镾O2(氣)，N變?yōu)镹2(氣)，Cl成為HCl(水溶液)，其它元素轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸锘蛴坞x態(tài)。 燃燒熱可在恒壓或恒容條件下測定。由熱力學(xué)第一定律可知：在不做非膨脹功情況下，恒容燃燒熱Qv等于內(nèi)能變化U，恒壓燃燒熱Qp等于焓變化H。在氧彈式熱量計(jì)中測得燃燒熱為Qv，而一般熱化學(xué)計(jì)算用的值為Qp，兩者可通過下式進(jìn)行換算： QpQv十nRT (1) 式中：n為燃燒反應(yīng)前后生成物和反應(yīng)物中氣體的物質(zhì)的量之差；R為摩爾氣體常數(shù)；T為反應(yīng)熱力學(xué)溫度。 測量燃燒熱的儀器稱為熱量計(jì)。本實(shí)驗(yàn)采用氧彈式熱量計(jì)，如圖71-1所示。在盛有定量水的容器中，放入內(nèi)裝有一定量樣品和氧氣的密閉氧彈（圖71-2），然后使樣品完全燃燒，放出的熱量傳給盛水桶內(nèi)的水和氧彈，引起溫度上升。 氧彈熱量計(jì)的基本 原理是能量守恒定律，樣 品完全燃燒所釋放出的 熱量使氧彈本身及其周 圍的介質(zhì)（實(shí)驗(yàn)用水）和 熱量計(jì)有關(guān)的附件溫度 升高，測量介質(zhì)在燃燒前 后體系溫度的變化值T， 就可求算出該樣品的恒 容燃燒熱，其關(guān)系式如 下： m Qv + lQ點(diǎn)火絲 + qV = (C計(jì) + C水m水) T(2) 式中：Qv為物質(zhì)的恒容燃燒熱(Jg-1)；m為燃燒物質(zhì)的質(zhì)量(g)；Q點(diǎn)火絲為點(diǎn)火絲的燃燒熱(Jg-1)；l為燃燒了的點(diǎn)火絲的質(zhì)量(g)；q為空氣中的氮氧化為二氧化氮的生成熱(用0.1mol/L NaOH滴定生成的硝酸時(shí)，每毫升堿相當(dāng)于5.98J)，V為滴定硝酸耗用的NaOH的體積(mL)；C計(jì)為氧彈、水桶、溫度計(jì)、攪拌器的熱容(Jk-1)；C水為水的比熱(Jg-1k-1)；m水為水的質(zhì)量(g)；T為燃燒前后的水溫的變化值（K）。 如在實(shí)驗(yàn)過程中，每次的用水量保持一定，把式(2)中的常數(shù)合并，即令 k = C計(jì) + C水m水 2 則：m Qv + lQ點(diǎn)火絲 + qV = k T(3) k為儀器常數(shù)?？梢酝ㄟ^用已知燃燒熱的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(如苯甲酸)放在量熱計(jì)中燃燒，測出燃燒前后溫度變化，則： k = (m Qv + lQ點(diǎn)火絲 + qv )/T (4) 用同樣的方法把待測物質(zhì)置于氧彈中燃燒，由溫度的升高和儀器的熱容，即可測定待測物質(zhì)的恒容燃燒熱Qv，從(1)式計(jì)算恒壓燃燒熱Qp。實(shí)驗(yàn)中常忽略qV的影響，因?yàn)檠鯊椫械腘2相對于高壓O2而言可以忽略，其次因滴定HNO3而帶來的誤差可能會超過N2本身帶來的誤差，操作中可以采用高壓O2先排除氧彈中的N2，這樣既快捷又準(zhǔn)確。先由苯甲酸的理論恒壓燃燒熱根據(jù)公式算出恒容燃燒熱，從而計(jì)算出儀器常數(shù)k，然后再測定恒容燃燒熱根據(jù)公式轉(zhuǎn)換的實(shí)際恒壓燃燒熱。 2. 在使用氧氣鋼瓶及氧氣減壓閥時(shí)，應(yīng)注意哪些事項(xiàng)？ 答：在使用氧氣鋼瓶及氧氣減壓閥時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： (1) 氧氣瓶及其專用工具嚴(yán)禁與油脂接觸，操作人員不能穿用沾有各種油脂或油污的工作服、手套以免引起燃燒。 (2) 氧氣鋼瓶應(yīng)直立放置要固定，遠(yuǎn)離火源，嚴(yán)禁陽光暴曬。 (3) 氧氣減壓閥要專用，安裝時(shí)螺扣要上緊。 (4) 開啟氣瓶時(shí)，操作者應(yīng)站在側(cè)面，即不要面對減壓閥出口，以免氣流射傷人體。不許敲打氣瓶如何部位。 (5) 用完氣后先關(guān)閉氣瓶氣門，然后松掉氣體流量螺桿。如果不松掉調(diào)節(jié)螺桿，將使彈簧長期壓縮，就會疲勞失靈 (6) 氣體將用完時(shí)，氣瓶中的氣體殘余壓力一般不應(yīng)小于幾個(gè)兆帕/平方厘米，不得用完。 (7) 氣瓶必須進(jìn)行定期技術(shù)檢驗(yàn)，有問題時(shí)要及時(shí)處理，不能帶病運(yùn)行。 (8) 請仔細(xì)閱讀氣瓶及氣體減壓閥的使用說明書，以得到更詳細(xì)的介紹。 3. 測定非揮發(fā)性可燃液體的熱值時(shí)，能否直接放在氧彈中的不銹鋼杯里測定？揮發(fā)性的可燃液體情況又怎樣？ 答：均不能直接放在氧彈中的不銹鋼杯里測定，非揮發(fā)性或揮發(fā)性的可燃液體均應(yīng)化裝入膠囊或玻璃小球內(nèi)點(diǎn)燃，這樣才能保證樣品完全燃燒。 4. 燃燒熱的測定實(shí)驗(yàn)中，標(biāo)定量熱計(jì)熱容后，測定試樣時(shí)忘記換鐵桶中的水對實(shí)驗(yàn)有無影響？為何要嚴(yán)格控制樣品的稱量范圍？ 答：有影響，因?yàn)闊崛菔菧囟鹊暮瘮?shù)，不同溫度下量熱計(jì)的熱容嚴(yán)格來講不等。樣品質(zhì)量太少了溫差測量誤差較大，樣品質(zhì)量太多了，不能保證燃燒完全。 5. 在燃燒熱的測定實(shí)驗(yàn)中，為什么要測真實(shí)溫差？怎樣測定？ 答：在燃燒熱的測定實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)成功的首要關(guān)鍵是保證樣品完全燃燒；其次，還須使燃燒后放出的熱量盡可能全部傳遞給熱量計(jì)本身及其介質(zhì)，而幾乎不與周圍環(huán)境發(fā)生熱交換。為了做到這一點(diǎn)，熱量計(jì)在制造上采取了幾種措施，例如：在熱量計(jì)外面設(shè)置一個(gè)套殼，此套殼有些是恒溫的，有些是絕熱的。因此，熱量計(jì)又可分為主要包括恒溫式熱量計(jì)和絕熱式熱量計(jì)。另外，熱量計(jì)壁高度拋光，這是為了減少熱輻射。量熱計(jì)和套殼間設(shè)置一層擋屏，以減少空氣的對流。但是，熱量的散失仍然無法完全避免，這可以是由于環(huán)境向熱量計(jì)輻射熱量而使其溫度升高，也可以是由于熱量計(jì)向環(huán)境輻射而使熱量計(jì)的溫度降低。因此，燃燒前后溫度的變化值不能直接準(zhǔn)確測量，而必須經(jīng)過雷諾（Renolds）溫度校正圖進(jìn)行校正。具體方法如下。 當(dāng)適量待測物質(zhì)燃燒后使熱量計(jì)中的水溫升高1.5-2.0。將燃燒前后歷次觀測到的水溫記錄下來，并作圖，連成abcd線（圖71-3）。圖中b點(diǎn)相當(dāng)于開始燃燒之點(diǎn)，c點(diǎn)為觀測到的最高溫度讀數(shù)點(diǎn)，由于量熱計(jì)和外界的熱量交換，曲線ab及cd常常發(fā)生傾斜。取b點(diǎn)所對應(yīng)的溫度T1，c點(diǎn)對應(yīng)的溫度T2，其平均溫度為T，經(jīng)過T點(diǎn)作橫坐標(biāo)的平等線TO，與折線abcd相交于O點(diǎn)，然后過O點(diǎn)作垂直線AB，此線與ab線和cd線的延長線交于E，F(xiàn)兩點(diǎn)，則E點(diǎn)和F點(diǎn)所表示的溫度差即為欲求溫度的升高值T。如圖71-3所示，EE?表示環(huán)境輻射進(jìn)來的熱量所造成熱量計(jì)溫度的升高，這部分必須扣除；而FF?表示量熱計(jì)向環(huán)境輻射出熱量而造成熱量計(jì)溫度的降低，因此這部分必須加入。經(jīng)過這樣校正后的溫差表示由于樣品燃燒使熱量計(jì)溫度升高的數(shù)值。 3 圖 71-3 雷諾校正圖 圖 71-4 絕熱良好時(shí)的雷諾校正圖 有時(shí)熱量計(jì)的絕熱情況良好，熱量散失少，而攪拌器的功率又比較大，這樣往往不斷引進(jìn)少量熱量，使得燃燒后的溫度最高點(diǎn)不明顯出現(xiàn)，這種情況下T仍然可以按照同法進(jìn)行校正（圖71-4）。 必須注意，應(yīng)用這種作圖法進(jìn)行校正時(shí)，量熱計(jì)的溫度和外界環(huán)境溫度不宜相差太大（最好不超過2-3），否則會引起誤差。 6. 燃燒熱測定實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵是什么？怎樣提高點(diǎn)火效率？ 答：燃燒熱測定實(shí)驗(yàn)成功的首要關(guān)鍵是保證樣品完全燃燒；其次，還須使燃燒后放出的熱量盡可能全部傳遞給熱量計(jì)本身及其介質(zhì)，而幾乎不與周圍環(huán)境發(fā)生熱交換。壓片不能壓的太緊，點(diǎn)火絲與藥品要接觸良好，不要短路，可提高點(diǎn)火效率。 7. 氧彈式量熱計(jì)在中，哪些部件屬于體系？哪些屬于環(huán)境？實(shí)驗(yàn)過程中有無熱損耗?這些熱損耗對實(shí)驗(yàn)結(jié)果有何影響? 答：氧彈熱量計(jì)中氧彈、水桶、溫度計(jì)、攪拌器、桶中的水屬于體系，除了體系外的其他的部分都是環(huán)境。 只要體系和環(huán)境間有溫差就會有熱損耗，當(dāng)環(huán)境溫度高于體系溫度時(shí)，環(huán)境就會向熱量計(jì)輻射熱量而使其溫度升高；當(dāng)體系溫度高于環(huán)境溫度時(shí)，熱量計(jì)就會向環(huán)境輻射而使熱量計(jì)的溫度降低，從而使燃燒前后溫度的變化不能直接準(zhǔn)確測量，即直接測量的溫差不是測真實(shí)溫差。 8. 氧彈充氣后，用萬用表檢查兩電極，導(dǎo)電不良應(yīng)如何處理？ 答：把氧彈里面氧氣放掉，打開氧彈蓋，檢查點(diǎn)火絲是否與電極接好，重新裝點(diǎn)火絲。 9. 在燃燒熱的測定實(shí)驗(yàn)中，哪些因素容易造成誤差？提高本實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度應(yīng)該從哪些方面考慮？ 答：在燃燒熱的測定實(shí)驗(yàn)中以下因素容易造成誤差：（1）樣品壓片過程中混入污染物、稱重后脫落、造成稱重誤差；（2）如果樣品燃燒后殘留了不易觀測到的試樣殘留物、而又把它當(dāng)作沒有殘留完全充分燃燒處理數(shù)據(jù)，勢必造成較大誤差；（3) 攪拌器功率較大，攪拌器不斷引進(jìn)的能量形成誤差；（4）熱量計(jì)的絕熱性能應(yīng)該良好，如果存在有熱漏，漏入的熱量造成誤差；（5）數(shù)據(jù)處理中用直接測量的溫差當(dāng)成真實(shí)溫差進(jìn)行計(jì)算； 提高本實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度應(yīng)該從以下幾方面考慮：（1）待測樣品需干燥，受潮樣品不易燃燒且稱量有誤差；（2）嚴(yán)格控制樣品的稱量范圍；（3）壓片機(jī)要專用，清潔干凈；（4）將壓片制成的樣品放在干凈的稱量紙上，小心除掉易脫落部分，然后在分析天平上精確稱量；（5）用用雷諾法校法得到真實(shí)溫差。 10. 燃燒熱的定義是什么？恒壓燃燒熱與恒容燃燒熱的差別及相互關(guān)系是什么？ 答：燃燒熱的定義定義：1mol的物質(zhì)完全燃燒時(shí)所放出的熱量稱為燃燒熱。所謂完全燃燒是指該化合物中的C變?yōu)镃O2(氣)，H變?yōu)镠2O(液)，S變?yōu)镾O2(氣)，N變?yōu)镹2(氣)，Cl成為HCl(水溶液)，其它元素轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸锘蛴坞x態(tài)。 4 絕熱較差時(shí)的 燃燒熱可在恒壓或恒容條件下測定，在恒容條件下測的燃燒熱為恒容燃燒熱Qv，在恒壓條件下測的燃燒熱為恒壓燃燒熱。由熱力學(xué)第一定律可知：在不做非膨脹功情況下，恒容燃燒熱Qv等于內(nèi)能變化U，恒壓燃燒熱Qp等于焓變化H。在氧彈式熱量計(jì)中測得燃燒熱為Qv，而一般熱化學(xué)計(jì)算用的值為Qp，兩者可通過下式進(jìn)行換算： QpQv十nRT (1) 式中：n為燃燒反應(yīng)前后生成物和反應(yīng)物中氣體的物質(zhì)的量之差；R為摩爾氣體常數(shù)；T為反應(yīng)熱力學(xué)溫度。 11. 在燃燒熱的測定實(shí)驗(yàn)中，所測溫差值為什么要進(jìn)行雷諾圖的校正？ 答：在燃燒熱的測定實(shí)驗(yàn)中，只要體系和環(huán)境間有溫差就會有熱損耗，當(dāng)環(huán)境溫度高于體系溫度時(shí)，環(huán)境就會向熱量計(jì)輻射熱量而使其溫度升高；當(dāng)體系溫度高于環(huán)境溫度時(shí)，熱量計(jì)就會向環(huán)境輻射而使熱量計(jì)的溫度降低，從而使燃燒前后溫度的變化不能直接準(zhǔn)確測量，即直接測量的溫差不是測真實(shí)溫差，因此必須經(jīng)過雷諾溫度校正圖進(jìn)行校正。 12. 在燃燒熱的測定實(shí)驗(yàn)中，如何用雷諾圖解法校正溫度改變值? 答：當(dāng)適量待測物質(zhì)燃燒后使熱量計(jì)中的水溫升高1.5-2.0。將燃燒前后歷次觀測到的水溫記錄下來，并作圖，連成abcd線（圖71-3）。圖中b點(diǎn)相當(dāng)于開始燃燒之點(diǎn)，c點(diǎn)為觀測到的最高溫度讀數(shù)點(diǎn)，由于量熱計(jì)和外界的熱量交換，曲線ab及cd常常發(fā)生傾斜。取b點(diǎn)所對應(yīng)的溫度T1，c點(diǎn)對應(yīng)的溫度T2，其平均溫度為T，經(jīng)過T點(diǎn)作橫坐標(biāo)的平等線TO，與折線abcd相交于O點(diǎn)，然后過O點(diǎn)作垂直線AB，此線與ab線和cd線的延長線交于E，F(xiàn)兩點(diǎn)，則E點(diǎn)和F點(diǎn)所表示的溫度差即為欲求溫度的升高值T。如圖71-3所示，EE?表示環(huán)境輻射進(jìn)來的熱量所造成熱量計(jì)溫度的升高，這部分必須扣除；而FF?表示量熱計(jì)向環(huán)境輻射出熱量而造成熱量計(jì)溫度的降低，因此這部分必須加入。經(jīng)過這樣校正后的溫差表示由于樣品燃燒使熱量計(jì)溫度升高的數(shù)值。 有時(shí)熱量計(jì)的絕熱情況良好，熱量散失少，而攪拌器的功率又比較大，這樣往往不斷引進(jìn)少量熱量，使得燃燒后的溫度最高點(diǎn)不明顯出現(xiàn)，這種情況下T仍然可以按照同法進(jìn)行校正（圖71-4）。 必須注意，應(yīng)用這種作圖法進(jìn)行校正時(shí)，量熱計(jì)的溫度和外界環(huán)境溫度不宜相差太大（最好不超過2-3），否則會引起誤差。 圖 71-3 雷 圖 71-4 絕熱良好時(shí)的雷諾校正圖 13. 在燃燒熱的測定實(shí)驗(yàn)中，直接測量的物理量是什么?用氧彈式量熱計(jì)所測得的燃燒熱是Qv還是Qp? 答：氧彈熱量計(jì)的基本原理是能量守恒定律，樣品完全燃燒所釋放出的熱量使氧彈本身及其周圍的介質(zhì)（實(shí)驗(yàn)用水）和熱量計(jì)有關(guān)的附件溫度升高，測量介質(zhì)在燃燒前后體系溫度的變化值T，就可求算出該樣品的恒容燃燒熱，其關(guān)系式如下： m Qv + lQ點(diǎn)火絲 + qV = (C計(jì) + C水m水) T(2) 式中：Qv為物質(zhì)的恒容燃燒熱(Jg-1)；m為燃燒物質(zhì)的質(zhì)量(g)；Q點(diǎn)火絲絕熱較差時(shí)的諾校正圖 為點(diǎn)火絲的燃燒熱(Jg-1)；l為燃燒了的點(diǎn)火絲的質(zhì)量(g)；q為空氣中的氮氧化為二氧化氮的生成熱(用0.1mol/L NaOH滴定生成的硝酸時(shí)，每毫升堿相當(dāng)于5.98J)， 5 物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)思考題答案 （精心） 實(shí)驗(yàn)1 1.不能，因?yàn)槿芤弘S著溫度的上升溶劑會減少，溶液濃度下降，蒸氣壓隨之改變。 2.溫度越高，液體蒸發(fā)越快，蒸氣壓變化大，導(dǎo)致誤差愈大。 實(shí)驗(yàn) 3 實(shí)驗(yàn)5 T-X圖 1蒸餾器中收集氣相冷凝液的袋狀部的大小對結(jié)果有何影響？ 答：若冷凝管下方的凹形貯槽體積過大，則會貯存過多的氣相冷凝液，其貯量超過了熱相平衡原理所對應(yīng)的氣相量，其組成不再對應(yīng)平衡的氣相組成，因此必然對相圖的繪制產(chǎn)生影響。 2若蒸餾時(shí)儀器保溫條件欠佳，在氣相到達(dá)平衡氣體收集小槽之前，沸點(diǎn)較高的組分會發(fā)生部分冷凝，則Tx圖將怎么變化？ 答：若有冷凝，則氣相部分中沸點(diǎn)較高的組分含量偏低，相對來說沸點(diǎn)較低的組分含量偏高了，則T不變，x的組成向左或向右移（視具體情況而定） 3 在雙液系的氣-液平衡相圖實(shí)驗(yàn)中，所用的蒸餾器尚有那些缺點(diǎn)？如何改進(jìn)？ 答：蒸餾器收集氣相、液相的球大小沒有好，應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)所用溶液量來設(shè)計(jì)球的規(guī)格；溫度計(jì)與電熱絲靠的太近，可以把裝液相的球設(shè)計(jì)小一點(diǎn)，使溫度計(jì)稍微短一點(diǎn)也能浸到液體中，增大與電熱絲的距離；橡膠管與環(huán)境交換熱量太快，可以在橡膠管外面包一圈泡沫，減少熱量的散發(fā)。 4本實(shí)驗(yàn)的誤差主要有哪些？ 答：組成測量：(1)工作曲線；(2)過熱現(xiàn)象、分餾效應(yīng)；(3)取樣量。 溫度測量：(1)加熱速度；(2)溫度計(jì)校正。 5.試推導(dǎo)沸點(diǎn)校正公式： 實(shí)驗(yàn)12蔗糖水解速率常數(shù)的測定 1蔗糖的轉(zhuǎn)化速率常數(shù)k 與哪些因素有關(guān)？ 答：溫度、催化劑濃度。 2在測量蔗糖轉(zhuǎn)化速率常數(shù)的，選用長的旋光管好？還是短的旋光管好？ 答：選用較長的旋光管好。根據(jù)公式1000/Lc，在其它條件不變情況下，L越長，越大，則的相對測量誤差越小。 3如何根據(jù)蔗糖、葡萄糖和果糟的比旋光度計(jì)算0和? 答：0蔗糖DtL蔗糖0/100 葡萄糖DtL葡萄糖/100果糖DtL果糖/100 ? 式中：蔗糖Dt，葡萄糖Dt，果糖Dt分別表示用鈉黃光作光源在t時(shí)蔗糖、葡萄糖和果糖的比旋光度，L(用dm表示)為旋光管的長度，蔗糖0為反應(yīng)液中蔗糖的初始濃度，葡萄糖和果糖表示葡萄糖和果糖在反應(yīng)完成時(shí)的濃度。 設(shè)t20 L=2 dm 蔗糖0=10g/100mL 則： 066.6210/10013.32 210/100（52.2-91.9）3.94 4、試分析本實(shí)驗(yàn)誤差？怎樣減少實(shí)驗(yàn)誤差？ 答：溫度、光源波長須恒定、蔗糖溶液要現(xiàn)用現(xiàn)配。 1、實(shí)驗(yàn)中，為什么用蒸餾水來校正旋光儀的零點(diǎn)？在蔗糖轉(zhuǎn)化反應(yīng)過程中，所測的旋光度t 是否需要零 點(diǎn)校正？為什么？ 1L蔗糖0tt葡萄糖果糖D?D2100? 答：(1)因水是溶劑且為非旋光性物質(zhì)。 (2)不需，因作lg(t-)t 圖，不作零點(diǎn)校正，對計(jì)算反應(yīng)速度常數(shù)無影響。 2、蔗糖溶液為什么可粗略配制？ 答：因該反應(yīng)為(準(zhǔn))一級反應(yīng)，而一級反應(yīng)的速率常數(shù)、半衰期與起始濃度無關(guān)，只需測得dC/dt 即可。 實(shí)驗(yàn)17電導(dǎo)的測定及應(yīng)用 1、本實(shí)驗(yàn)為何要測水的電導(dǎo)率？ 答：因?yàn)槠胀ㄕ麴s水中常溶有CO2和氨等雜質(zhì)而存在一定電導(dǎo)，故實(shí)驗(yàn)所測的電導(dǎo)值是欲測電解質(zhì)和水的電導(dǎo)的總和。作電導(dǎo)實(shí)驗(yàn)時(shí)需純度較高的水，稱為電導(dǎo)水。水的電導(dǎo)率相對弱電解質(zhì)的電導(dǎo)率來說是不能夠忽略的。所以要測水的電導(dǎo)率。 2、實(shí)驗(yàn)中為何通常用鍍鉑黑電極?鉑黑電極使用時(shí)應(yīng)注意什么？ 為什么？ 答：鍍鉑黑的目的是為了增大電極的表面積，減小電流密度，從而降低由交流電引起的極化效應(yīng)；（電導(dǎo)電極使用的敏感材料通常為鉑，鍍鉑黑就是在鉑表面鍍上一層黑色蓬松的金屬鉑，目的是為了減少極化效應(yīng)。多孔的鉑黑增加了電極的表面積，使電流密度減小，使極化效應(yīng)變小，電容干擾也降低了。不鍍鉑黑或鍍得不好的鉑黑電極，會產(chǎn)生很大的測量誤差。） 使用時(shí)要注意不要用濾紙擦試鉑黑，以免使鉑黑脫落而改變電導(dǎo)池系數(shù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，用蒸餾水沖洗電極，并浸泡在蒸餾水中，不使用時(shí)需浸泡在去離子水中，防止電極干燥。溶液電導(dǎo)率大于0.0035/m時(shí)使用，若溶液電導(dǎo)率小于0.0035/m時(shí)，由于極化不嚴(yán)重，可使用光亮鉑黑電極； 實(shí)驗(yàn)18思考題 1.是否可以用兩個(gè)準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)盤電阻箱代替電位差計(jì)使用？ 答：不可以，測量可逆電池的電動(dòng)勢必須在幾乎沒有電流通過的情況下進(jìn)行，需要在外電路上加一個(gè)方向相反而電動(dòng)勢幾乎相等的電池，因此適合用電位差計(jì)。使用電阻時(shí)電路中有電流通過。 2在測量電動(dòng)勢的過程中，若檢流計(jì)光點(diǎn)總往一個(gè)方向偏轉(zhuǎn)，可能是什么原因？ 答：可能的原因有： （1）電池（包括工作電池、標(biāo)準(zhǔn)電池和待測電池）的正負(fù)極接反了； （2）電路中的某處有斷路； （3）標(biāo)準(zhǔn)電池或待測電池的電動(dòng)勢大于工作電池的電動(dòng)勢，超出了測量范圍。 3. 對消法測量電動(dòng)勢的裝置中，電位差計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)電池、檢流計(jì)及工作電池各有什么作用? 答：電位差計(jì)的作用：采用電位差計(jì)可以在無電流通過時(shí)，測得在平衡狀態(tài)下電池的電動(dòng)勢。檢流計(jì)：檢驗(yàn)有無電流。工作電池：提供電源。標(biāo)準(zhǔn)電池：為了直接從電位差計(jì)讀出電動(dòng)勢Ex。 4.測量電池電動(dòng)勢為何要用鹽橋？選擇鹽橋中的電解質(zhì)有什么要求？ 答：對于雙液電池電動(dòng)勢的測定需用鹽橋消除液體接界電勢。選擇鹽橋中電解質(zhì)的要求是：（1）高濃度（通常是飽和溶液）；（2）電解質(zhì)正、負(fù)離子的遷移速率接近相等；（3）不與電池中的溶液發(fā)生反應(yīng)。通常選作鹽橋電解質(zhì)的是KCl NH4NO3和KNO3。 5.如果用氫電極作為參比電極排成下列電池：AgAgNO3(a=1)H+( a=1)H2+Pt測定銀電極的電極電位，在實(shí)驗(yàn)中會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？為什么？ 答：無任何現(xiàn)象，不會有氣體產(chǎn)生。因?yàn)榘催@樣排成的電池連接線路，理論上電動(dòng)勢為E=? H+H2-?Ag+Ag=-0.8V0，此電極反應(yīng)是非自發(fā)的。 實(shí)驗(yàn)21 1. 哪些因素影響表面張力測定結(jié)果？如何減小以至消除這些因素對實(shí)驗(yàn)的影響 ? 3滴液漏斗放水的速度過快對實(shí)驗(yàn)結(jié)果有沒有影響?為什么 ? 實(shí)驗(yàn)一 燃燒熱的測定 1. 在本實(shí)驗(yàn)中，哪些是系統(tǒng)？哪些是環(huán)境？系統(tǒng)和環(huán)境間有無熱交換？這些熱交換對實(shí)驗(yàn)結(jié)果有何影響？如何校正？ 提示：盛水桶內(nèi)部物質(zhì)及空間為系統(tǒng)，除盛水桶內(nèi)部物質(zhì)及空間的熱量計(jì)其余部分為環(huán)境，系統(tǒng)和環(huán)境之間有熱交換，熱交換的存在會影響燃燒熱測定的準(zhǔn)確值，可通過雷諾校正曲線校正來減小其影響。 2. 固體樣品為什么要壓成片狀？萘和苯甲酸的用量是如何確定的？ 提示：壓成片狀有利于樣品充分燃燒；萘和苯甲酸的用量太少測定誤差較大，量太多不能充分燃燒，可根據(jù)氧彈的體積和內(nèi)部氧的壓力確定來樣品的最大用量。 3. 試分析樣品燃不著、燃不盡的原因有哪些? 提示：壓片太緊、燃燒絲陷入藥片內(nèi)會造成燃不著；壓片太松、氧氣不足會造成燃不盡。 4. 試分析測量中影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的主要因素有哪些? 本實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵因素是什么? 提示：能否保證樣品充分燃燒、系統(tǒng)和環(huán)境間的熱交換是影響本實(shí)驗(yàn)結(jié)果的主要因素。本實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵：藥品的量合適，壓片松緊合適，雷諾溫度校正。 5. 使用氧氣鋼瓶和氧氣減壓器時(shí)要注意哪些事項(xiàng)？ 提示：閱讀物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教材P217-220 實(shí)驗(yàn)二 凝固點(diǎn)降低法測定相對分子質(zhì)量 1. 什么原因可能造成過冷太甚？若過冷太甚，所測溶液凝固點(diǎn)偏低還是偏高？由此所得萘的相對分子質(zhì)量偏低還是偏高？說明原因。 答：寒劑溫度過低會造成過冷太甚。若過冷太甚，則所測溶液凝固點(diǎn)偏低。根據(jù)公式 和 可知由于溶液凝固點(diǎn)偏低， ?Tf偏大，由此所得萘的相對分子質(zhì)量偏低。 2. 寒劑溫度過高或過低有什么不好？ 答：寒劑溫度過高一方面不會出現(xiàn)過冷現(xiàn)象，也就不能產(chǎn)生大量細(xì)小晶體析出的這個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，會導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗，另一方面會使實(shí)驗(yàn)的整個(gè)時(shí)間延長，不利于實(shí)驗(yàn)的順利完成；而寒劑溫度過低則會造成過冷太甚，影響萘的相對分子質(zhì)量的測定，具體見思考題1。 3. 加入溶劑中的溶質(zhì)量應(yīng)如何確定?加入量過多或過少將會有何影響？ 答：溶質(zhì)的加入量應(yīng)該根據(jù)它在溶劑中的溶解度來確定，因?yàn)槟厅c(diǎn)降低是稀溶液的依數(shù)性，所以應(yīng)當(dāng)保證溶質(zhì)的量既能使溶液的凝固點(diǎn)降低值不是太小，容易測定，又要保證是稀溶液 這個(gè)前提。如果加入量過多，一方面會導(dǎo)致凝固點(diǎn)下降過多，不利于溶液凝固點(diǎn)的測定，另一方面有可能超出了稀溶液的范圍而不具有依數(shù)性。過少則會使凝固點(diǎn)下降不明顯，也不易測定并且實(shí)驗(yàn)誤差增大。 4. 估算實(shí)驗(yàn)測定結(jié)果的誤差，說明影響測定結(jié)果的主要因素？ 答：影響測定結(jié)果的主要因素有控制過冷的程度和攪拌速度、寒劑的溫度等。本實(shí)驗(yàn)測定凝固點(diǎn)需要過冷出現(xiàn)，過冷太甚會造成凝固點(diǎn)測定結(jié)果偏低，因此需要控制過冷程度，只有固液兩相的接觸面相當(dāng)大時(shí)，固液才能達(dá)到平衡。實(shí)驗(yàn)過程中就是采取突然攪拌的方式和改變攪拌速度來達(dá)到控制過冷程度的目的；寒劑的溫度，寒劑溫度過高過低都不利于實(shí)驗(yàn)的完成。 5. 當(dāng)溶質(zhì)在溶液中有解離、締合、溶劑化和形成配合物時(shí)，測定的結(jié)果有何意義？ 答：溶質(zhì)在溶液中有解離、締合、溶劑化和形成配合物時(shí)，凝固點(diǎn)降低法測定的相對分子質(zhì)量為溶質(zhì)的解離、締合、溶劑化或者形成的配合物相對分子質(zhì)量，因此凝固點(diǎn)降低法測定出的結(jié)果反應(yīng)了物質(zhì)在溶劑中的實(shí)際存在形式。 6. 在冷卻過程中，凝固點(diǎn)測定管內(nèi)液體有哪些熱交換存在？它們對凝固點(diǎn)的測定有何影響？ 答：凝固點(diǎn)測定管內(nèi)液體與空氣套管、測定管的管壁、攪拌棒以及溫差測量儀的傳感器等存在熱交換。因此，如果攪拌棒與溫度傳感器摩擦?xí)?dǎo)致測定的凝固點(diǎn)偏高。測定管的外壁上粘有水會導(dǎo)致凝固點(diǎn)的測定偏低。 實(shí)驗(yàn)三 純液體飽和蒸氣壓的測定 1. 在停止抽氣時(shí)，若先拔掉電源插頭會有什么情況出現(xiàn)? 答：會出現(xiàn)真空泵油倒灌。 2. 能否在加熱情況下檢查裝置是否漏氣?漏氣對結(jié)果有何影響? 答：不能。加熱過程中溫度不能恒定，氣液兩相不能達(dá)到平衡，壓力也不恒定。 漏氣會導(dǎo)致在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中體系內(nèi)部壓力的不穩(wěn)定，氣液兩相無法達(dá)到平衡，從而造成所測結(jié)果不準(zhǔn)確。 3. 壓力計(jì)讀數(shù)為何在不漏氣時(shí)也會時(shí)常跳動(dòng)? 答：因?yàn)轶w系未達(dá)到氣液平衡。 4. 克克方程在什么條件下才適用? 答：克克方程的適用條件：一是液體的摩爾體積V與氣體的摩爾體積Vg相比可略而不計(jì)；二是忽略溫度對摩爾蒸發(fā)熱vapHm的影響，在實(shí)驗(yàn)溫度范圍內(nèi)可視其為常數(shù)。三是氣體視為理想氣體。 5. 本實(shí)驗(yàn)所測得的摩爾氣化熱數(shù)據(jù)是否與溫度有關(guān)？ 答：有關(guān)。 6. 本實(shí)驗(yàn)主要誤差是什么? 答：裝置的密閉性是否良好，水本身是否含有雜質(zhì)等。 實(shí)驗(yàn)四 雙液系的氣一液平衡相圖的繪制 1本實(shí)驗(yàn)在測向環(huán)己烷加異丙醇體系時(shí)，為什么沸點(diǎn)儀不需要洗凈、烘干？ 提示：實(shí)驗(yàn)只要測不同組成下的沸點(diǎn)、平衡時(shí)氣相及液相的組成即可。體系具體總的組成沒必要精確。 2體系平衡時(shí)，兩相溫度應(yīng)不應(yīng)該一樣？實(shí)際呢？怎樣插置溫度計(jì)的水銀球在溶液中，才能準(zhǔn)確測得沸點(diǎn)呢? 提示：兩相溫度應(yīng)該一樣，但實(shí)際是不一樣的，一般將溫度計(jì)的水銀球插入溶液下1/3較好。 3收集氣相冷凝液的小槽體積大小對實(shí)驗(yàn)結(jié)果有無影響？為什么？ 提示：有影響，氣相冷凝液的小槽大小會影響氣相和液相的組成。 4阿貝折射儀的使用應(yīng)注意什么？ 提示：不能測定強(qiáng)酸、強(qiáng)堿等對儀器有強(qiáng)腐蝕性的物質(zhì)。 5討論本實(shí)驗(yàn)的主要誤差。 提示：影響溫度測定的：溫度計(jì)的插入深度、沸騰的程度等；影響組成測定的：移動(dòng)沸點(diǎn)儀時(shí)氣相冷凝液倒流回液相中、測定的速度慢等 實(shí)驗(yàn)五 二組分金屬相圖的繪制 1. 對于不同成分混合物的步冷曲線，其水平段有什么不同？ 答：純物質(zhì)的步冷曲線在其熔點(diǎn)處出現(xiàn)水平段，混合物在共熔溫度時(shí)出現(xiàn)水平段。而平臺長短也不同。 2. 作相圖還有哪些方法？ 答：作相圖的方法還有溶解度法、沸點(diǎn)法等。 3. 通常認(rèn)為，體系發(fā)生相變時(shí)的熱效應(yīng)很小，則用熱分析法很難測得準(zhǔn)確相圖，為什么？ 在含Bi30%和80%的二個(gè)樣品的步冷曲線中第一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)哪個(gè)明顯？ 為什么？ 答：因?yàn)闊岱治龇ㄊ峭ㄟ^步冷曲線來繪制相圖的，主要是通過步冷曲線上的拐點(diǎn)和水平段(斜率的改變)來判斷新相的出現(xiàn)。如果體系發(fā)生相變的熱效應(yīng)很小，則用熱分析法很難產(chǎn)生拐點(diǎn)和水平段。30%樣品的步冷曲線中第一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)明顯，熔化熱大的Sn先析出，所以當(dāng)發(fā)生相變時(shí)可以提供更多的溫度補(bǔ)償，使曲線斜率改變較大。 4. 有時(shí)在出現(xiàn)固相的冷卻記錄曲線轉(zhuǎn)折處出現(xiàn)凹陷的小彎，是什么原因造成的？此時(shí)應(yīng)如何讀相圖轉(zhuǎn)折溫度？ 答：這是由于出現(xiàn)過冷現(xiàn)象造成的，遇到這種情況可以通過做延長線的方式確定相圖的轉(zhuǎn)折溫度。 5. 金屬熔融系統(tǒng)冷卻時(shí)，冷卻曲線為什么出現(xiàn)折點(diǎn)？純金屬、低共熔金屬、及合金等轉(zhuǎn)折點(diǎn)各有幾個(gè)？曲線形狀為何不同？ 答：因?yàn)榻饘偃廴谙到y(tǒng)冷卻時(shí)，由于金屬凝固放熱對體系散熱發(fā)生一個(gè)補(bǔ)償，因而造成冷卻曲線上的斜率發(fā)生改變，出現(xiàn)折點(diǎn)。純金屬、低共熔金屬各出現(xiàn)一個(gè)水平段，合金出現(xiàn)一個(gè)折點(diǎn)和一個(gè)水平段。由于曲線的形狀與樣品熔點(diǎn)溫度和環(huán)境溫度、樣品相變