實(shí)驗(yàn)講義 燃燒熱的測定

1、實(shí)驗(yàn)一 燃燒熱的測定一、目的要求1掌握氧彈式量熱計(jì)的原理、構(gòu)造及使用方法；2了解微機(jī)氧彈式量熱計(jì)系統(tǒng)對燃燒熱測定的應(yīng)用。二、實(shí)驗(yàn)原理燃燒熱是指1摩爾物質(zhì)等溫、等壓下與氧完全燃燒時(shí)的焓變，是熱化學(xué)中重要的基本數(shù)據(jù)。本實(shí)驗(yàn)采用的氧彈式量熱計(jì)是一種恒溫夾套式量熱計(jì)，在熱化學(xué)、生物化學(xué)以及工業(yè)部門中用得很多。它測定的是恒容燃燒熱。對于有固定化學(xué)組成的純化學(xué)試劑：（1）固體樣品如奈、硫；（2）液體樣品如乙醇、環(huán)己烷，可以準(zhǔn)確寫出它們的化學(xué)反應(yīng)方程式，通過下列關(guān)系式求出常用的恒壓燃燒熱，最終得到它們的反應(yīng)焓變CHm。Qp.mQv.må n B（g）RT （1-1）對于化學(xué)組成不固定的物質(zhì)，有化學(xué)

2、組分相同，但化學(xué)組成不一樣，例如甘蔗由于壓榨的工藝不同，雖然都是甘蔗渣，但它們的含水量、糖分等可能不同；有的化學(xué)組成也不同，例如不同號的柴油，由于提煉分餾時(shí)的溫度不同，不但它們的化學(xué)成分不同，化學(xué)組成也不同，對這類物質(zhì)只能測定恒容燃燒熱，并且只能在具體的物質(zhì)間進(jìn)行比較，反過來研究工藝等類的問題，這類燃燒熱的結(jié)果，在實(shí)踐中經(jīng)常用到，也是一種研究工作的方法之一。測量燃燒熱的原理是能量守恒定律，一定量待測物質(zhì)在氧彈中完全燃燒，放出的熱量使量熱計(jì)本身及氧彈周圍介質(zhì)（本實(shí)驗(yàn)用水）溫度升高，測量介質(zhì)燃燒前后溫度的變化值T，就可以算出樣品的恒容燃燒熱Qv (m/M)Qv.m(C水C卡)T2.9 l (1-2

3、)式中：是樣品的質(zhì)量（g），M是待測物質(zhì)的分子量，Qv.m是待測物質(zhì)的恒容摩爾燃燒熱（J/mol），是測定時(shí)倒入內(nèi)桶中水的體積（mL）， 是水的密度，C水是水的熱容， l是點(diǎn)火鐵絲實(shí)際消耗長度（其燃燒值為2.9J/cm），C卡是量熱計(jì)的熱容，表示量熱計(jì)本身溫度每升高一度所需吸收的熱量，可用已知燃燒熱的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)來標(biāo)定。如苯甲酸，它的恒容燃燒熱Qv-26460J/g。本實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是首先樣品必須完全燃燒，所以氧彈中須充高壓氧氣。其次必須使燃燒盡可能在接近絕熱的條件下進(jìn)行。但是系統(tǒng)與周圍環(huán)境發(fā)生熱交換仍無法完全避免，因此燃燒前后溫度的變化值不能直接測量準(zhǔn)確，必須經(jīng)過雷諾作圖法校正。方法如下：圖11雷諾

4、校正圖 圖12雷諾校正圖稱適量待測物質(zhì)，使燃燒后量熱計(jì)的水溫升高1.52.0度，預(yù)先調(diào)節(jié)水溫低于環(huán)境約1.0度。將燃燒前后歷次觀察的水溫對時(shí)間作圖，聯(lián)成FHDG線，見圖11。圖中H點(diǎn)相當(dāng)于開始燃燒之點(diǎn)，D點(diǎn)為觀察到的最高的溫度讀數(shù)點(diǎn)，J為外套溫度讀數(shù)點(diǎn)，經(jīng)過J點(diǎn)作平行線JI交折線于I點(diǎn)，過I點(diǎn)作垂直線，與FH線和DG線的延長線交于A、C兩點(diǎn)，則A點(diǎn)與C點(diǎn)所表示的溫差即為所求溫度的升高值。圖中AA表示由于環(huán)境輻射和攪拌引進(jìn)的熱量而造成量熱計(jì)溫度的升高，必須扣除之，CC表示由于量熱計(jì)向環(huán)境輻射出熱量而造成量熱計(jì)溫度的降低，因此須添加上。經(jīng)過這樣校正后A、C兩點(diǎn)的溫差較客觀地表示了由于樣品燃燒使量熱

5、計(jì)溫度升高的數(shù)值。有時(shí)量熱計(jì)的絕熱情況良好，熱漏小，而攪拌器功率較大，往往不斷引進(jìn)少量熱量，使燃燒后的最高點(diǎn)不出現(xiàn)（圖12），這種情況下仍然可以按照同法校正之。三、儀器裝置及藥品61 42543231圖14 氧彈的構(gòu)造1進(jìn)出氣口2電極圖13 氧彈式量熱計(jì)3坩堝 1外桶 2內(nèi)桶 3氧彈 4攪拌器 4鐵絲5傳感器 6控制器氧彈式量熱計(jì)一臺，精密溫度溫差儀一臺，壓片機(jī)一臺，充氧器一臺，鐵絲，無水乙醇(A.R)，苯甲酸(A.R)。四、實(shí)驗(yàn)步驟1. 準(zhǔn)備氧彈。把氧彈的彈頭放在彈頭架上，然后將一段約10 cm長的鐵絲兩端固定在彈頭中兩根電極上，注意鐵絲不能與坩鍋壁相碰。用移液管取1mL乙醇放入坩堝中，保證

6、鐵絲能與乙醇接觸。把彈頭放入氧彈套筒內(nèi)，擰緊彈蓋。將氧彈置于充氧器底座上，使其進(jìn)氣口對準(zhǔn)充氧器的出氣口，按下充氧器手柄。打開氧氣瓶閥門，順時(shí)針旋（即打開）減壓閥，使表壓達(dá)10 kg/cm2以上，充氧120秒后逆時(shí)針旋（既關(guān)閉）減壓閥，拉起充氧器手柄，然后將氧彈放入量熱計(jì)內(nèi)桶中，注意不要與攪拌器相碰。2. 準(zhǔn)備內(nèi)桶水溫。打開精密溫度溫差儀電源，將傳感器插入外桶中讀取外桶水溫值。接著將傳感器插入含自來水3500 mL的塑料大量杯中，用冰塊降溫，令其低于外桶水溫約0.51.0度左右(最佳0.8)。用容量瓶準(zhǔn)確取3000 mL已調(diào)節(jié)好的自來水注入內(nèi)桶。將氧彈放入內(nèi)桶，水淹沒氧彈。將電極插頭插在氧彈兩電

7、極上，蓋上量熱計(jì)蓋子，將傳感器插入內(nèi)桶水中，打開量熱計(jì)電源，開啟攪拌開關(guān)，進(jìn)行攪拌。3. 采零鎖定。待水溫基本穩(wěn)定后，將溫差儀“采零”并“鎖定”，此時(shí)內(nèi)桶作為溫度的零點(diǎn)，然后將傳感器放入外桶中，當(dāng)溫差數(shù)據(jù)基本穩(wěn)定后，讀取溫差值，即為外桶水溫值t ()(雖然是溫差值，但內(nèi)桶為溫度零點(diǎn)，故亦稱外桶溫度)，再將傳感器插入內(nèi)桶水中。*注意：此后溫度都指溫差儀上溫差的數(shù)值。4. 記錄數(shù)據(jù)。 當(dāng)傳感器自外桶放入內(nèi)桶后，等待溫度儀上顯示溫差部分的數(shù)值不再往下降，而是開始往上升時(shí)，記錄該溫差值。之后每隔30s采集一次溫差數(shù)據(jù)，持續(xù)5分鐘。 按“點(diǎn)火”按鈕（在完成之前不可觸動點(diǎn)火按鈕），可多次重按。若點(diǎn)火成功，

8、可觀察到溫差很快上升。 按了點(diǎn)火按鈕后，每隔15s采集一次溫差數(shù)據(jù)，再持續(xù)采集數(shù)據(jù)20分鐘，然后停止記錄數(shù)據(jù)。5. 停止實(shí)驗(yàn)。關(guān)閉量熱計(jì)電源，將傳感器放入外桶，取出氧彈，用放氣閥放出氧彈內(nèi)的余氣，旋開氧彈蓋查看。倒掉內(nèi)桶中的水并擦干待下次用。實(shí)驗(yàn)中若需要測量量熱計(jì)的水當(dāng)量，即(C水C卡)，可以用已知恒容燃燒熱的苯甲酸為樣品，按上述實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行測量。苯甲酸等固體樣品，用臺秤稱約1.0克苯甲酸，在壓片機(jī)中壓成片狀（不能壓太緊），將此樣品在電子天平上準(zhǔn)確稱量。將樣品放置于坩堝中鐵絲上，保證兩者接觸。把彈頭放入氧彈套筒內(nèi)，擰緊彈蓋。重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟14，在獲取了T后，可以通過公式(1-2)計(jì)算(C水C卡)

9、。五、數(shù)據(jù)記錄與處理 1記錄數(shù)據(jù)。外桶水溫： 表1 樣品燃燒過程的溫度變化前期(30s/次)主期(點(diǎn)火后，15s/次)后期(30s/次)時(shí)間(min:s)溫度()時(shí)間(min:s)溫度()時(shí)間(min:s)溫度()時(shí)間(min:s)溫度()0:305:157:4510:301:005:308:0011:005:007:3010:0015:002按圖1-1的方式作溫度-時(shí)間圖，并計(jì)算出溫差值T。3根據(jù)式(1-2)計(jì)算樣品的恒容燃燒熱Qv.m 。4根據(jù)式(1-1)計(jì)算樣品的恒壓燃燒熱Qp.m并與文獻(xiàn)值比較。六思考題1內(nèi)桶中加入的水，為什么要準(zhǔn)確量取其體積？2用氧彈量熱計(jì)測定燃燒熱的裝置中哪些是系統(tǒng)

10、，哪些是環(huán)境？系統(tǒng)和環(huán)境之間通過哪些可能的途徑進(jìn)行熱交換？七、學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)參考1. 不同產(chǎn)地煤燃燒值的比較分析；2. 不同號的燃油燃燒值的分析比較；3. 不同含水量的乳化柴油燃燒值的比較；4. 可任意自選其它系統(tǒng)進(jìn)行測量和研究。實(shí)驗(yàn)二 液體飽和蒸汽壓的測定一、目的要求 1. 明確液體飽和蒸汽壓的定義及氣液平衡的概念，了解純液體飽和蒸汽壓與溫度的關(guān)系克勞修斯克拉貝龍方式。 2. 用純液體飽和蒸汽壓測定裝置測定不同溫度乙醇的飽和蒸汽壓，并求其平均摩爾氣化熱和正常沸點(diǎn)。 3. 熟悉和掌握氣壓計(jì)的使用方法。二、原理 在一定的溫度下，純液體與其氣相達(dá)成平衡時(shí)的壓力，稱為該溫度下液體的飽和蒸汽壓。飽和蒸汽

11、壓與溫度的關(guān)系可用克勞修斯-克拉貝龍方式來表示。 （2-1）VHm為在溫度T時(shí)的純液體的摩爾氣化熱；R為氣體常數(shù)；T為絕對溫度。 在一定的溫度變化范圍內(nèi)，Hv可視為常數(shù)，可當(dāng)作平均摩爾氣化熱。將（2-1）式積分得：或 （2-2）C為積分常數(shù)。由式（2-2）可知，lgP與1/T是直線關(guān)系，直線的斜率：A=-VHm/2.303R，因此可求出vHm。測定飽和蒸汽壓的方法主要有以下三種：(1) 飽和蒸汽壓法 在一定的溫度和壓力下，把干燥氣體緩慢地通過被測液體，使氣流為該液體的蒸汽所飽和。然后可用某物質(zhì)將氣流吸收，知道了一定體積的氣流中蒸汽的重量，便可計(jì)算蒸汽的分壓，這個(gè)分壓就是該溫度下被測液體的飽和蒸

12、汽壓。此法一般適用于蒸汽壓比較小的液體。(2) 靜態(tài)法 在某一溫度下，直接測量飽和蒸汽壓，此法適用于蒸汽壓比較大的液體。(3) 動態(tài)法 在不同外界壓力下測定液體的沸點(diǎn)。 本實(shí)驗(yàn)用靜態(tài)測定乙醇在不同溫度下的飽和蒸汽壓。所用的儀器是純液體蒸汽壓測定裝置，見圖2-1，4是平衡管，由A和U形管B、C組成。平衡管上焊接一冷凝管5，以橡皮管用12與壓力計(jì)相連，壓力計(jì)與減壓系統(tǒng)相連接。A內(nèi)裝待測液體，當(dāng)A球的液體面上純粹是待測液體的蒸汽，而B管與C管的液體面處于同一水平時(shí)，則表示B管液體面上的蒸汽壓（即A球面上的蒸汽壓）與加在C管液面上的外壓相等。此時(shí)，體系氣液兩相平衡的溫度稱為液體在此外壓下的沸點(diǎn)。用當(dāng)時(shí)

13、的大氣壓減去壓力計(jì)的壓力，即為該溫度下液體的飽和蒸汽壓。當(dāng)外壓是1大氣壓時(shí)的溫度，叫做液體的正常沸點(diǎn)。三、儀器和藥品 純液體蒸汽壓測定裝置一套；抽氣泵（公用）；DP-A精密數(shù)字氣壓計(jì)；無水乙醇（A·R）四、實(shí)驗(yàn)步驟圖2-1 液體飽和蒸氣壓測定裝置圖1. 系統(tǒng)漏氣檢查 1mmHg = 1mmHg × 101.325kPa / 760 mmHg = 0.13332 kPa打開連通大氣的“平衡閥1”，開啟壓力計(jì)并按“采零”、單位為“kPa”,打開真空泵，關(guān)閉連通大氣的平衡閥1，連通抽氣閥和平衡閥2，抽氣，使系統(tǒng)減壓。此時(shí)壓力計(jì)的顯示壓力的數(shù)值隨系統(tǒng)減壓程度的加大而增加。當(dāng)壓力計(jì)顯

14、示壓力為- 50-60kPa時(shí)，關(guān)閉平衡閥2和抽氣閥，如果在1分鐘內(nèi)，壓力計(jì)顯示壓力基本不變。則表明系統(tǒng)不漏氣；若有明顯變化，則說明漏氣，應(yīng)仔細(xì)檢查各接口處直至不漏氣為止。2. 不同溫度下乙醇的飽和蒸汽壓的測定打開恒溫水浴的攪拌、加熱開關(guān)。打開恒溫控制器開關(guān)，設(shè)定“回差”為0.1，將智能恒溫控制器設(shè)定到50，接通冷卻水。當(dāng)恒溫水浴達(dá)到設(shè)定溫度后，打開抽氣閥和平衡閥2，使系統(tǒng)減壓至壓力計(jì)讀數(shù)約為-75kPa，關(guān)閉抽氣閥和平衡閥2。同時(shí)有氣泡自平衡管C管逸出，氣泡逸出的速度以一個(gè)一個(gè)地逸出為宜，不能成串成串地逸出，當(dāng)氣泡逸出速度太快時(shí)可微打開平衡閥1，緩緩放入空氣調(diào)節(jié)。保持如此沸騰狀態(tài)約2 min

15、。然后打開連通大氣的平衡閥1（切不可太快，以免空氣倒灌入球。如果發(fā)生空氣倒灌，則打開平衡閥2抽氣），當(dāng)C管與B管中兩液面趨于水平時(shí)，將平衡閥1 關(guān)閉，讀取壓力計(jì)讀數(shù)。自50起液體溫度每升高5測定一次，共測5個(gè)點(diǎn)。在升溫過程中，應(yīng)注意調(diào)節(jié)使氣泡逸出的速度以一個(gè)一個(gè)地逸出為宜。（飽和蒸汽壓 = 大氣壓壓力計(jì)讀數(shù)）實(shí)驗(yàn)完畢，打開平衡閥1使系統(tǒng)恢復(fù)至大氣壓。關(guān)閉冷卻水。五、數(shù)據(jù)處理和結(jié)果被測液： 室溫： 大氣壓：數(shù)據(jù)記錄溫度壓力計(jì)讀數(shù)乙醇飽和蒸汽壓t/0C T/K 1/TP lgP（1）由上表格數(shù)據(jù)繪出蒸汽壓P對溫度T之曲線（P-T圖）。（2）繪出lgP-1/T之直線圖，求出此直線斜率，由斜率算出乙醇

16、在此溫度間隔中的平均摩爾氣化熱VHm和乙醇的正常沸點(diǎn)。（3）以上數(shù)據(jù)采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，并打印圖形、結(jié)果和相關(guān)系數(shù)。六、思考題（1）說明飽和蒸汽壓、正常沸點(diǎn)和沸騰溫度的含義。本實(shí)驗(yàn)用什么方法測定乙醇的飽和蒸汽壓？（2）何時(shí)讀取壓力計(jì)的讀數(shù)？所取讀數(shù)是否就是乙醇的飽和蒸汽壓？附錄1：實(shí)驗(yàn)操作：1打開電源開關(guān)。2開啟攪拌開關(guān)，攪拌器調(diào)至慢擋。3開啟加熱開關(guān)，加熱器先調(diào)至“強(qiáng)”位置，(但當(dāng)溫度接近所設(shè)溫度前20C30C）將加熱器置于“弱”擋位置，以減緩升溫速度，使溫度上升平穩(wěn)，避免溫度過沖，以達(dá)到理想的控溫效果。4. 打開SWQ控溫器電源開關(guān)，調(diào)節(jié)控溫器上的各功能。5關(guān)機(jī)：首先關(guān)斷SWQ智能數(shù)字恒溫

17、控制器電源，然后關(guān)閉加熱器和攪拌器的電源開關(guān)。附錄2：SWQ智能數(shù)字恒溫控制器使用方法1.開電源開關(guān)。按“回差”鍵，回差將依次顯示為：0.5、0.4、0.3、0.2、0.1。選擇所需的回差值即可。2.設(shè)置恒溫溫度。按 “ ” ,” ” 各鍵,依次調(diào)整設(shè)定溫度的數(shù)值至所需溫度值，設(shè)置完畢轉(zhuǎn)換到工作狀態(tài)(“工作”指示燈亮)。3.儀器工作狀態(tài): 當(dāng)介質(zhì)溫度設(shè)定溫度-回差，加熱器處于加熱狀態(tài)。 當(dāng)介質(zhì)溫度設(shè)定溫度 ，加熱器處于停止加熱狀態(tài)。4.當(dāng)系統(tǒng)溫度達(dá)到 “設(shè)定溫度”值時(shí),工作指示燈自動轉(zhuǎn)換到恒溫態(tài)。5.按下 “復(fù)位”鍵,儀器返回開機(jī)時(shí)的初始狀態(tài),此時(shí)可重復(fù)進(jìn)行步驟(1)和(2)的操作。附錄3：D

18、P-F精密數(shù)字壓力計(jì)使用說明1“單位”鍵：接通電源，初始狀態(tài)KPa指示燈亮，LED顯示為計(jì)量單位的壓力值；按一下“單位鍵”mmHg指示燈亮，LED顯示以kPa為計(jì)量單位的壓力值。2“采零”鍵：在測試前必須按一下“采零”鍵，使儀表自動扣除傳感器零壓力值，LED顯示為“0000”，保證測試時(shí)顯示值為被測介質(zhì)的實(shí)際壓力值。3“復(fù)位”鍵：按下此鍵，可重新啟動CPU，儀表即可返回初始狀態(tài)。一般用于死機(jī)時(shí)，在正常測試中，不應(yīng)按此鍵。4關(guān)機(jī)：先將被測系統(tǒng)泄壓后，再關(guān)掉電源開關(guān)。實(shí)驗(yàn)三 凝固點(diǎn)降低法測定分子量一、目的要求1. 掌握溶液凝固點(diǎn)的測定技術(shù)。2. 掌握自冷式凝固點(diǎn)測定儀的使用方法。3. 用凝固點(diǎn)降低

19、法測定物質(zhì)的摩爾質(zhì)量。二、原理稀溶液具有依數(shù)性，凝固點(diǎn)降低是依數(shù)性的一種表現(xiàn)。由于溶質(zhì)在溶液中有離解、締合、溶劑化和絡(luò)合物生成等情況，這些均影響溶質(zhì)在溶劑中的表觀分子量。因此凝固點(diǎn)降低法不僅是一種簡單而較正確的測定分子量的方法，還可用來研究溶液的一些性質(zhì)。非電解質(zhì)稀溶液的凝固點(diǎn)降低值(對析出物為固相純?nèi)軇┑捏w系)與溶液組成關(guān)系式為: (3-1)式中:Tf為溶液凝固點(diǎn)降低值，T0為純?nèi)軇┑哪厅c(diǎn)，T為溶液的凝固點(diǎn)，bB為稀溶液的質(zhì)量摩爾濃度，Kf稱為凝固點(diǎn)降低常數(shù)，它是溶劑的特性常數(shù)與溶質(zhì)的性質(zhì)無關(guān)。若已知某種溶劑的凝固點(diǎn)降低常數(shù)Kf，并測得溶劑和溶質(zhì)的質(zhì)量分別為mA , mB的稀溶液的凝固點(diǎn)降

20、低值DTf，則可通過下式計(jì)算溶質(zhì)的摩爾質(zhì)量MB。 (3-2)式中Kf的單位為K· kg·mol-1。純?nèi)軇┑哪厅c(diǎn)為其液相和固相共存的平衡溫度。若將液態(tài)的純?nèi)軇┲鸩嚼鋮s，在未凝固前溫度將隨時(shí)間均勻下降，開始凝固后因放出凝固熱而補(bǔ)償了熱損失，體系將保持液一固兩相共存的平衡溫度而不變，直至全部凝固，溫度再繼續(xù)下降。其冷卻曲線如圖1中1所示。但實(shí)際過程中，當(dāng)液體溫度達(dá)到或稍低于其凝固點(diǎn)時(shí)，晶體并不析出，這就是所謂的過冷現(xiàn)象。此時(shí)若加以攪拌或加入晶種，促使晶核產(chǎn)生，則大量晶體會迅速形成，并放出凝固熱，使體系溫度迅速回升到穩(wěn)定的平衡溫度；待液體全部凝固后溫度再逐漸下降。冷卻曲線如圖1

21、中2所示。溶液的凝固點(diǎn)是該溶液與溶劑的固相共存的平衡溫度，其冷卻曲線與純?nèi)軇┎煌?。?dāng)有溶劑凝固析出時(shí)，剩余溶液的濃度逐漸增大，因而溶液的凝固點(diǎn)也逐漸下降。因有凝固熱放出，冷卻曲線的斜率發(fā)生變化，即溫度的下降速度變慢，如圖1中3所示。本實(shí)驗(yàn)要測定已知濃度溶液的凝固點(diǎn)。如果溶液過冷程度不大，析出固體溶劑的量很少，對原始溶液濃度影響不大，則以過冷回升的最高溫度作為該溶液的凝固點(diǎn)，如圖1中4所示。圖1 純?nèi)軇┖腿芤旱睦鋮s曲線確定凝固點(diǎn)的另一種方法是外推法，如圖2所示，首先記錄繪制純?nèi)軇┡c溶液的冷卻曲線，作曲線后面部分（已經(jīng)有固體析出）的趨勢線并延長使其與曲線的前面部分相交，其交點(diǎn)就是凝固點(diǎn)。本實(shí)驗(yàn)采用

22、外推法來求凝固點(diǎn)。圖2 外推法求純?nèi)軇┖腿芤旱哪厅c(diǎn)三、儀器和藥品 SWC-LGe自冷式凝固點(diǎn)測定儀、移液管25mL、天平（0.0001g）、蒸餾水、尿素（A.R）四、實(shí)驗(yàn)步驟1. 打開制冷系統(tǒng)電源、制冷、循環(huán)開關(guān)，設(shè)定制冷溫度為-7；同時(shí)打開凝固點(diǎn)測定儀電源開關(guān)與觀察窗口。2. 用移液管準(zhǔn)確移取25.00 mL蒸餾水于干燥的樣品管中，塞上樣品管蓋(帶攪拌桿與傳感器)。3. 將樣品管放入空氣套管中，調(diào)節(jié)攪拌桿位于傳感器后方，將橫連桿穿過攪拌桿掛鉤。置攪拌開關(guān)于“慢”檔。4. 打開電腦點(diǎn)擊“凝固點(diǎn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)”程序，點(diǎn)擊“設(shè)置”菜單，第一選擇“通訊口”為COM3，第二選“設(shè)置坐

23、標(biāo)系”縱坐標(biāo)值設(shè)為-3.0 - 3.0 ，時(shí)間坐標(biāo)值設(shè)為0到50 min，第三“采樣時(shí)間”設(shè)為10 sec。5. 當(dāng)凝固點(diǎn)測定儀溫度顯示為5 左右時(shí)，點(diǎn)按“鎖定”鍵，令“基溫選擇”變?yōu)椤版i定”，然后當(dāng)凝固點(diǎn)測定儀溫度顯示為3 時(shí)，點(diǎn)擊“數(shù)據(jù)通訊”菜單，選擇“開始通訊”，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。觀察溫度顯示值，其值下降至約-0.5 過冷溫度時(shí)，攪拌開關(guān)調(diào)為“快”檔，然后當(dāng)溫度顯示值穩(wěn)定不變時(shí) ，持續(xù)5 min后， 點(diǎn)擊“數(shù)據(jù)通訊”菜單，選擇“停止通訊”，并停止攪拌。6. 點(diǎn)擊“數(shù)據(jù)處理”

24、，選擇“計(jì)算溶劑凝固點(diǎn)”，系統(tǒng)生成溶劑凝固點(diǎn)溫度，記錄該溫度。7. 用稱量紙?jiān)陔娮犹炱缴蠝?zhǔn)確稱取尿素約0.3克。取出樣品管，用手心唔熱，使管內(nèi)冰晶完全融化，將稱量紙卷成紙槽向樣品管中投入尿素，蓋上蓋子適當(dāng)搖晃待其完全溶解后，再按步驟3，4，5，6重復(fù)實(shí)驗(yàn)。（注意：重復(fù)第6點(diǎn)時(shí)，點(diǎn)擊“數(shù)據(jù)處理”，選擇“計(jì)算溶液凝固點(diǎn)”，系統(tǒng)生成溶液凝固點(diǎn)溫度，記錄該溫度。）8. 實(shí)驗(yàn)完畢，清洗樣品管，整理試驗(yàn)臺。五、數(shù)據(jù)記錄與處理1. 將所得數(shù)據(jù)列表，分別求純?nèi)軇┖腿芤旱哪厅c(diǎn)。2. 計(jì)算尿素的分子量并與理論值比較。六、學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)參考 利用稀溶液的依數(shù)性原理配制不凍液。七思考與討論1. 在本實(shí)驗(yàn)裝置中，哪些部

25、分是體系，哪些部分是環(huán)境?2. 根椐什么原則考慮加入溶質(zhì)的量，太多或太少影響如何?3. 利用誤差理論，分析實(shí)驗(yàn)中溫差的各種影響因素。 實(shí)驗(yàn)四 雙液系的氣液平衡相圖一、目的要求1. 采用回流冷凝法測定不同濃度的乙醇乙酸乙酯體系的沸點(diǎn)和氣液兩相平衡成分。2. 繪制沸點(diǎn)組成圖。3. 掌握阿貝折射儀的使用方法。二、原理在常溫下，兩液態(tài)物質(zhì)以任意比例相互溶解所組成的體系，在恒定壓力下表示溶液沸點(diǎn)與組成關(guān)系的相圖稱之為沸點(diǎn)-組成圖。完全互溶雙液系恒定壓力下的沸點(diǎn)- 組成圖可分為三類。(1)溶液沸點(diǎn)介于兩純組分沸點(diǎn)之間(圖41);(2) 溶液存在最低沸點(diǎn)(圖42);(3)溶液存在最高沸點(diǎn)(圖4-3)。圖4-

26、1圖42 圖43 對于(2)，(3)類溶液有時(shí)稱為具有恒沸點(diǎn)雙液系，這兩類溶液與第(1) 類溶液的根本區(qū)別是溶液在最低或最高沸點(diǎn)時(shí)氣，液兩相組成相同。因而也就不能像(1)類溶液那樣通過反復(fù)蒸餾而使雙液系的二組分完全分離。對于(2)，(3)類溶液，簡單的反復(fù)蒸餾只能獲得某一純組分和最低或最高沸點(diǎn)相應(yīng)組成的混合物。要想獲得兩純組分，還要采取其他方法協(xié)助解決。溶液的最低或最高沸點(diǎn)稱為溶液的恒沸點(diǎn)，與此溫度相應(yīng)的組成稱為恒沸組成。為了繪制沸點(diǎn)-組成圖，本實(shí)驗(yàn)是利用回流及分析的方法，測定不同組成溶液的沸點(diǎn)及氣液組成，沸點(diǎn)數(shù)據(jù)可直接獲得，氣液組成則利用組成與折射率之間的關(guān)系，應(yīng)用阿貝折射儀間接測得。即通過

27、液體折射率的測定來確定其組成。本實(shí)驗(yàn)用的沸點(diǎn)儀如圖4-2所示，是一只帶有回流冷凝管的長頸園底燒瓶，冷凝管底部有一球形小室D，用以收集冷凝下來的氣相樣品，液相樣品則通過燒瓶上的支管抽取。本實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵，在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)上防止過熱現(xiàn)象和分餾效應(yīng)。在實(shí)驗(yàn)操作上，必須正確取得氣相和液相樣品，在取樣及加樣測定時(shí)，動作要迅速，防止藥品的揮發(fā)及吸水。三、儀器和試劑沸點(diǎn)儀，阿貝折射儀，無水乙醇(分析純)，調(diào)壓變壓器(0.5KVA)1只，乙酸乙酯(分析純)，超級恒溫槽1臺， 溫度計(jì)(50100，1/10)1支，250毫升燒杯1只，移液管(20mL兩支，5mL兩支) 圖 4-4 沸點(diǎn)儀四、實(shí)驗(yàn)步驟1. 開啟恒溫槽，調(diào)節(jié)至

28、實(shí)驗(yàn)所需溫度。2. 乙醇乙酸乙酯溶液的折射率組成工作曲線的測定 對于乙醇乙酸乙酯等部分有機(jī)液體混合體系，溶液組成(用乙酸乙酯的體積百分?jǐn)?shù)表示)與折射率基本成直線關(guān)系，故只要測定純乙醇、純乙酸乙酯的折射率，以乙酸乙酯的百分?jǐn)?shù)為橫坐標(biāo)，折射率為縱坐標(biāo)，將兩點(diǎn)連成直線，就得到折射率組成工作曲線。3. 樣品的測定：(1) 溶液的配制 分別依次加入表4-1中所列數(shù)量的乙醇、乙酸乙酯作沸點(diǎn)的測定及取樣。(2) 沸點(diǎn)的測定自支管L加入所要測定的溶液，打開冷凝水，接通電源，調(diào)節(jié)電壓將液體緩慢加熱，當(dāng)液體沸騰后，且蒸氣在冷凝管中回流， 如此沸騰一段時(shí)間，使冷凝液不斷淋洗小球D中的液體，直到溫度計(jì)上的讀數(shù)穩(wěn)定為止

29、(一般達(dá)到平衡需沸騰710分鐘)，記錄溫度計(jì)的讀數(shù)。(3) 取樣 停止加熱。用一支細(xì)長的干燥滴管，自冷凝管口伸入小球D，吸取其中全部冷凝液，放在事先準(zhǔn)備好的干燥取樣管中，立即蓋好塞子。用另一支干燥滴管自支管L吸取A內(nèi)的溶液約1毫升，放在另一支干燥取樣管中，立即蓋好塞子。在樣品的轉(zhuǎn)移過程中動作要迅速而仔細(xì)，并應(yīng)盡早測定樣品的折光率，不宜久藏。(4) 測定折光率 分別測定所取的氣相與液相樣品的折射率，每一樣品加樣兩次，測兩次折光率，取其平均值。每次加樣前必須用擦鏡紙吸去殘留在鏡面上的溶液。表4-1 實(shí)驗(yàn)加樣及測溫，測折光率及濃度記錄表乙醇/mL乙酸乙酯/mL溶液沸點(diǎn)/0C液相折射率1 2 平均值液相濃度/%氣相折射率1 2 平均值氣相濃度/%20000122.545602010010012.53.54.0大氣壓： 室溫： （濃度：表示乙酸乙酯的