物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)

1、物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)實(shí)驗(yàn)一碳酸鈣分解壓的測(cè)定實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目性質(zhì)：驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃學(xué)時(shí) 4學(xué)時(shí)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解一種測(cè)定平衡壓力的方法靜態(tài)法。2. 初步掌握普通真空操作技術(shù)，中高溫的控制和測(cè)溫方法。3. 測(cè)定各溫度下碳酸鈣的分解壓，從而計(jì)算在一定溫度范圍內(nèi)的H（CaCO3分解的反應(yīng)熱）的平均值。二、實(shí)驗(yàn)原理：碳酸鈣高溫分解，并吸收一定熱量： 在這個(gè)反應(yīng)體系內(nèi)存在固態(tài)CaCO3(s)、固態(tài)CaO(s)及氣態(tài)CO2(g)這三個(gè)單獨(dú)的相，基本上不互相溶解。因此在一定溫度時(shí)，反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)： 式中：表示在反應(yīng)溫度下，碳酸鈣分解達(dá)平衡時(shí)CO2壓力。為標(biāo)準(zhǔn)壓力= 100 kPa。CaCO3在一定溫度下，分解達(dá)

2、平衡時(shí)，CO2的壓力保持不變，稱(chēng)為分解壓，分解壓的數(shù)值隨溫度的升高而升高。按照等壓方程式的積分式：，為反應(yīng)的熵變化，R為氣體常數(shù)。在一定溫度范圍內(nèi)因rSm及rHm變化不大，可視為常數(shù)，故可將上式改寫(xiě)為，以 對(duì)1/T作圖，得一直線(xiàn)，其斜率及截距分別為及，由此可求出CaCO3分解反應(yīng)的反應(yīng)熱（平均值）及反應(yīng)平均的熵變化。應(yīng)該注意，H值會(huì)隨溫度變化，但在一個(gè)不太大的溫度范圍內(nèi)，變化不多，故可以認(rèn)為其平均值是常數(shù)。而用上式處理。三、儀器和試劑儀器：SK2-1-10H電阻爐、石英管、控溫儀、瓷舟、DP-A 精密數(shù)字壓力計(jì)、膠塞、循環(huán)水多用真空泵、電子天平 試劑：粉狀CaCO3（G .R.）四、實(shí)驗(yàn)步驟1

3、、稱(chēng)取約5克粉狀CaCO3裝在一小瓷舟內(nèi)（或?qū)⑿〈芍垩b滿(mǎn)即可），送入石英管內(nèi)相當(dāng)于電爐的中心部位，然后用橡皮塞緊塞石英管。2、抽真空。停留10分鐘后，檢查壓力有無(wú)變化。如果壓力計(jì)指示體系壓力在增加，表示系統(tǒng)漏氣。應(yīng)找出漏氣原因，解決后，再檢查至不漏氣為止。3、接通電源加熱管狀電爐，設(shè)定溫度控制器的溫度為600。4、當(dāng)溫度為600時(shí)，二次抽真空（排除剩余空氣）。5、調(diào)節(jié)控溫儀至700，恒溫后，每隔5分鐘讀取一次壓力值，直至兩次壓力差變化不超過(guò)2%，在700900之間，按上述過(guò)程測(cè)定68組數(shù)據(jù)，即每隔25測(cè)定一次壓力。6、整理好儀器。五、注意事項(xiàng)1、啟停真空泵前，必須使泵與大氣相通。2、壓力計(jì)使用

4、前必須置零。五、數(shù)據(jù)處理1、記下實(shí)驗(yàn)時(shí)之室溫、大氣壓力和所測(cè)定的幾個(gè)不同溫度下的溫度和壓力數(shù)據(jù)于記錄表中，并計(jì)算處理。室溫 大氣壓 kPa 樣品 g序號(hào)溫度計(jì)讀數(shù)壓力計(jì)讀數(shù)分解壓12345672、以對(duì)1/T作圖，可近似的視為直線(xiàn)，并以下式表示：，可用圖解法確定A、B的值。3、求CaCO3分解反應(yīng)rHm的平均值。4、從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中，求出Pco2=100kPa時(shí)CaCO3的分解溫度。六、思考題：1、為什么裝有粉狀碳酸鈣的小瓷舟要放在相當(dāng)于電爐的中央部分？2、如何確定在一定溫度下碳酸鈣分解是否達(dá)平衡？3、碳酸鈣分解實(shí)驗(yàn)中，碳酸鈣是否需要準(zhǔn)確稱(chēng)量？實(shí)驗(yàn)二 電動(dòng)勢(shì)及電極電勢(shì)的測(cè)定實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目性質(zhì)：驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)計(jì)

5、劃學(xué)時(shí)：3學(xué)時(shí)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?. 通過(guò)電動(dòng)勢(shì)的測(cè)定，了解對(duì)消法測(cè)電動(dòng)勢(shì)的基本原理、儀器構(gòu)造和使用方法。2. 分別測(cè)定下列各電池的電動(dòng)勢(shì)：a: Hg | Hg2Cl2 | KCl(飽和) | H+（待測(cè)定）QH2Q | Pt求HCl溶液的pH植；b: Hg | Hg2Cl2 | KCl(飽和) | AgNO3 (0.02 mol/L) | Ag，求室溫下Ag+濃度為0.02 mol/L的陰極的電極電位E(Ag+/Ag)c : Ag | AgCl | KCl (0.02mol/L) | AgNO3 (0.02mol/L) | Ag，求室溫下難溶鹽AgCl溶解度積。二、實(shí)驗(yàn)原理原電池是由二個(gè)電極（半

6、電池）組成，電池的電動(dòng)勢(shì)E是二個(gè)電極電勢(shì)的差值（假設(shè)二電極溶液互相接觸而產(chǎn)生的接觸電勢(shì)已經(jīng)用鹽橋除掉）。設(shè)左方電極（負(fù)極）的電極電勢(shì)E左，右方（正極）為E右，一般規(guī)定E=E右-E左 （1）電極電勢(shì)的大小與電極性質(zhì)、溶液中有關(guān)離子的活度及溫度有關(guān)。在電化學(xué)中電極電勢(shì)的數(shù)值是相對(duì)值，通常將標(biāo)準(zhǔn)氫電極(p=100，=1）的電極電勢(shì)定為零，將它作為負(fù)極與待測(cè)電極組成一原電池，此電池的電動(dòng)勢(shì)即為該待測(cè)電極的電極電勢(shì)。由于使用氫電極較麻煩，故常用其他可逆電極作為比較電極，常用的比較電極有甘汞電極，氯化銀電極等。無(wú)論那一類(lèi)型的電極，它們的電極電勢(shì)都可以用下列公式表示： (2)電池a 的電動(dòng)勢(shì)為 （3）測(cè)出該

7、電池的電動(dòng)勢(shì)Ea，且已知該溫度下和E飽和甘汞，由式（）即可求出HCl溶液的PH值。電池b的電動(dòng)勢(shì)Eb為：EbE(Ag+/Ag)E飽和甘汞，測(cè)出Eb，且已知該溫度下的E飽和甘汞即可求E(Ag+/Ag)電池c：的電動(dòng)勢(shì)為： （5）代入式（5）則得： (6)由實(shí)驗(yàn)測(cè)得上列電池的電動(dòng)勢(shì)，且已知，,，r-1以后，就可求得該溫度下AgCl的溶解度積LAgCl。三、設(shè)備和藥品1. 儀器數(shù)字式電子電位差計(jì)、Ag、Pt、氯化銀電極各一支、 飽和甘汞電極1支、標(biāo)準(zhǔn)電池一個(gè)、燒杯50 ml四個(gè)、導(dǎo)線(xiàn)2根.藥品AgNO3 0.200 mol/L，KCL飽和溶液，醌、氫醌、HCl 0.1mol/L, KCl 0.02

8、mol/L, 瓊脂（固），NH4NO3(固)四、實(shí)驗(yàn)步驟1調(diào)標(biāo)準(zhǔn)：將電極引線(xiàn)按正、負(fù)極插入外標(biāo)位置，接通標(biāo)準(zhǔn)電池，選擇旋鈕打到外標(biāo)位置，將標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)給定，按校準(zhǔn)按鈕使平衡指示為零。 2測(cè)電池電動(dòng)勢(shì)：將電極引線(xiàn)按正、負(fù)極插入測(cè)量位置，接通原電池，選擇旋鈕打到“測(cè)量”位置，調(diào)檔使平衡指示為零，讀數(shù)。3 實(shí)驗(yàn)完畢拆除線(xiàn)路和檢流計(jì)電源; 將飽和甘汞電極放回飽和KCl溶液中保存; 實(shí)驗(yàn)用KCl倒入回收瓶, 其它試劑倒入廢液桶中, 清洗電極和燒杯, 整理儀器及桌面.五、思考題1. 為何測(cè)電動(dòng)勢(shì)要用對(duì)消法，對(duì)消法的原理是什么？2. 參比電極應(yīng)具備什么條件?它有什么功用?3. 使用鹽橋的目的是什么？選用作鹽橋

9、的物質(zhì)應(yīng)有什么原則?為什么要有瓊脂？本實(shí)驗(yàn)?zāi)芊裼肒Cl作鹽橋？實(shí)驗(yàn)三 表面張力的測(cè)定實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目性質(zhì)：驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃學(xué)時(shí)：4學(xué)時(shí)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 用最大氣泡法測(cè)定不同濃度乙醇溶液的表面張力。2. 利用吉布斯公式計(jì)算不同濃度下乙醇溶液的吸附量。二、實(shí)驗(yàn)原理氣泡最大壓力法測(cè)定表面張力處于溶液表面的分子,由于受到不平衡的分子間力的作用而具有表面張力.其定義是在表面上垂直作用于單位長(zhǎng)度上使表面積收縮的力。氣泡最大壓力法測(cè)定表面張力裝置見(jiàn)實(shí)物；實(shí)驗(yàn)中通過(guò)滴水瓶滴水抽氣使得體系壓力下降，大氣壓與體系壓力差p逐漸把毛細(xì)管中的液面壓至管口，形成氣泡。在形成氣泡的過(guò)程中，液面半徑經(jīng)歷：大小大，即中間有一極小值；由拉

10、普拉斯方程： 可知此時(shí)壓力差達(dá)極大值。 式中k為儀器常數(shù)，通常用已知表面張力的物質(zhì)確定。本實(shí)驗(yàn)用蒸餾水確定k。溶液表面吸附量,以及飽和吸附時(shí)每個(gè)分子所占的吸附截面積的確定 加入表面活性物質(zhì)時(shí) 溶液的表面張力會(huì)下降,溶質(zhì)在表面的濃度大于其在本體的濃度,此現(xiàn)象稱(chēng)為表面吸附現(xiàn)象,單位溶液表面積上溶質(zhì)的過(guò)剩量稱(chēng)為表面吸附量.在一定溫度和壓力下,溶液的表面吸附量與表面張力及溶液本體濃度c之間的關(guān)系符合吉布斯吸附等溫式:對(duì)可形成單分子層吸附的表面活性物質(zhì)，溶液的表面吸附量與溶液本體濃度c之間的關(guān)系符合朗格謬爾吸附等溫式 由實(shí)驗(yàn)測(cè)出不同濃度c對(duì)應(yīng)的表面張力,作 c圖，擬合曲線(xiàn)方程= f（c）；求導(dǎo)得到d/d

11、c代入吉布斯方程可計(jì)算溶液表面吸附量；再作圖，擬合直線(xiàn)方程，由直線(xiàn)斜率A可得飽和吸附量= 1 / A；為單位溶液表面積上吸附的溶質(zhì)的物質(zhì)的量，則溶質(zhì)在溶液表面上的吸附截面積為： 式中L為阿伏加德羅常數(shù)。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：用最大氣泡法測(cè)定不同濃度的乙醇溶液的表面張力g，作出g-C曲線(xiàn)，并計(jì)算吸附量；作吸附量對(duì)濃度曲線(xiàn)，找出最大吸附量。實(shí)驗(yàn)要求：1.本實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵在于儀器必須洗滌清潔。2.毛細(xì)管保持垂直，其端部保持平整，且與液面接觸處相切。四、實(shí)驗(yàn)主要儀器設(shè)備和材料夾套式表面張力測(cè)量管；水壓差計(jì)；分液漏斗；500mL燒杯。不同濃度的乙醇溶液（0.05M，0.10M，0.15M，0.20M,

12、 0.25M, 0.30M）。五、實(shí)驗(yàn)方法、步驟及結(jié)果測(cè)試 1.安裝好實(shí)驗(yàn)裝置。2.把蒸餾水盛入夾套測(cè)量管中，再用蒸餾水洗凈毛細(xì)管，插入測(cè)量管中，使其尖端剛好與液面接觸，且保持毛細(xì)管豎直。如果此時(shí)液面沿毛細(xì)管上升，且在壓差計(jì)上顯示出很小的壓差，那么可判斷裝置不漏氣，否則，表示裝置漏氣，要重新檢查。3.檢查裝置不漏氣后，打開(kāi)分液漏斗活塞，使其中的水一滴一滴的滴下，管內(nèi)逐步減壓，毛細(xì)管中的液面下降，當(dāng)毛細(xì)管內(nèi)外的壓力差（p大氣-p系統(tǒng)）恰好能克服蒸餾水的表面張力時(shí)，毛細(xì)管尖端便有氣泡逸出，此時(shí)壓差計(jì)讀數(shù)出現(xiàn)負(fù)的最大值。當(dāng)氣泡形成的頻率穩(wěn)定時(shí)，記錄壓差計(jì)讀數(shù)三次，求出其平均值，得p，再查得該溫度下水

13、的數(shù)值，可求得儀器常數(shù)。4.同測(cè)量蒸餾水的p一樣，順次從稀到濃測(cè)出不同濃度的正丁醇溶液的表面張力，廢液倒入指定的廢液瓶。5.實(shí)驗(yàn)完畢,清洗玻璃儀器,整理實(shí)驗(yàn)臺(tái)。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求實(shí)驗(yàn)報(bào)告形式(包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)主要儀器設(shè)備和材料、簡(jiǎn)單的試驗(yàn)裝置圖、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)處理及注意事項(xiàng)，思考題等部分。其中數(shù)據(jù)處理作圖應(yīng)使用坐標(biāo)紙。)七、思考題 1.用最大氣泡法測(cè)定表面張力時(shí)為什么要讀取最大壓力差？2.為什么玻璃毛細(xì)管一定要與液面剛好相切，如果毛細(xì)管插入一定深度，對(duì)測(cè)定結(jié)果有何影響？ 3.測(cè)量過(guò)程中如果氣泡逸出速率較快，對(duì)實(shí)驗(yàn)有無(wú)影響？為什么？ 4.在本實(shí)驗(yàn)裝置中，液體壓力計(jì)內(nèi)的介質(zhì)是水

14、，選用水銀是否可以？實(shí)驗(yàn)四 乙酸乙酯皂化反應(yīng)速度常數(shù)的測(cè)定實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目性質(zhì)：驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃學(xué)時(shí)：4學(xué)時(shí)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康挠秒妼?dǎo)法測(cè)定乙酸乙酯皂化反應(yīng)速率常數(shù)；了解二級(jí)反應(yīng)的特點(diǎn)。二、實(shí)驗(yàn)原理乙酸乙酯皂化反應(yīng)是一個(gè)典型的二級(jí)反應(yīng)： 其反應(yīng)速度可用下式表示： （1）式中：a，b分別表示兩反應(yīng)物初始濃度；x為經(jīng)過(guò)t時(shí)間減少了的a和b的濃度；k：反應(yīng)速率常數(shù)。積分上式得：若當(dāng)初始濃度相同，即ab時(shí)；可使計(jì)算式簡(jiǎn)化, 積分上式得 (2)隨著皂化反應(yīng)的進(jìn)行，溶液中導(dǎo)電能力強(qiáng)的OH逐漸被導(dǎo)電能力弱的CH3COO-所取代，溶液導(dǎo)電能力逐漸降低。本實(shí)驗(yàn)用電導(dǎo)率儀跟蹤測(cè)量皂化反應(yīng)進(jìn)程中電導(dǎo)隨時(shí)間的變化，從而達(dá)到跟蹤反應(yīng)物濃

15、度隨時(shí)間變化的目的。令L0，Lt和L分別表示時(shí)間t為0，t和(即反應(yīng)完畢)時(shí)電導(dǎo)，則： x (L。-Lt)，a (L。-L)，(a - x) (Lt - L) ， 代入（2）式得： 以Lt對(duì)(Lo-Lt)/t作圖可得一直線(xiàn)，其斜率等1/ka ；由此可求得反應(yīng)速率常數(shù)k。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求1.動(dòng)力學(xué)速率常數(shù)與溫度有關(guān)，反應(yīng)液加入反應(yīng)器應(yīng)恒溫35分鐘，不可立即反應(yīng)。2.實(shí)際操作因鍍鉑黑電導(dǎo)電極上長(zhǎng)期使用鉑黑脫落，剛開(kāi)始反應(yīng)（L0）較??；這時(shí)可用校正旋紐調(diào)節(jié)到讀數(shù)較大的位置（只能剛反應(yīng)時(shí)調(diào)節(jié)，以后不能再改變）。因用Lt對(duì)(LoLt)/t作圖可得一直線(xiàn)，其斜率等1/ka ；Lt對(duì)(LoLt)/t都放大

16、相同倍數(shù)，不影響斜率。四、實(shí)驗(yàn)主要儀器設(shè)備和材料恒溫槽1套、電導(dǎo)率儀1臺(tái)、秒表1只、碘量瓶（150ml）2個(gè)、電導(dǎo)池1只、移液管（50ml）2支、洗瓶1個(gè)、0.0500moldm-1NaOH溶液（新鮮配制）、0.100moldm-1NaOH溶液、0.100moldm-1 CH3COOC2H5溶液（新鮮配制）、0.0500moldm-1CH3COONa溶液。五、實(shí)驗(yàn)方法、步驟及結(jié)果測(cè)試1. 調(diào)節(jié)恒溫槽至250.2恒溫。2. 預(yù)熱電導(dǎo)率儀并用蒸餾水進(jìn)行調(diào)節(jié)。3. 取0.05 moldm-1NaOH溶液（新鮮配制）于電導(dǎo)池中，將電導(dǎo)池置于25恒溫槽中，測(cè)出L0，再取0.0500moldm-1CH3C

17、OONa溶液于電導(dǎo)池中，將電導(dǎo)池置于25恒溫槽中，測(cè)出。4.于干凈混合反應(yīng)器中，用移液管加20mL 0.100moldm-1 NaOH溶液于a池， 加20mL0.100moldm-1 CH3COOC2H5溶液（新鮮配制）于b池。將反應(yīng)器置于恒溫槽中，約20min恒溫后，將兩溶液混合，用電導(dǎo)率儀測(cè)量Lt，秒表計(jì)時(shí)。5. 實(shí)驗(yàn)完畢,清洗玻璃儀器,關(guān)閉電源,整理實(shí)驗(yàn)臺(tái)。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求實(shí)驗(yàn)報(bào)告形式(包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)主要儀器設(shè)備和材料、簡(jiǎn)單的試驗(yàn)裝置圖、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)處理及注意事項(xiàng)，思考題等部分。其中數(shù)據(jù)處理作圖應(yīng)使用坐標(biāo)紙。)七、思考題1.被測(cè)溶液的電導(dǎo)率是哪些離子的貢獻(xiàn)？反應(yīng)

18、進(jìn)程中溶液的電導(dǎo)為何發(fā)生變化？2.為什么要使兩種反應(yīng)物的濃度相等？如何配制制定濃度的溶液？3.為什么要使兩溶液盡快混合完畢？開(kāi)始一段時(shí)間的測(cè)定間隔期為什么應(yīng)短些？實(shí)驗(yàn)五、二元凝聚物系相圖實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目性質(zhì)：驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃學(xué)時(shí)：4學(xué)時(shí)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 了解熱分析的測(cè)量技術(shù)。2、 掌握熱分析法繪制Pb - Sn合金相圖的方法。二、實(shí)驗(yàn)原理物質(zhì)在不同的溫度、壓力和組成下，可以處于不同的狀態(tài)。研究多相平衡體系的狀態(tài)如何隨溫度、壓力、濃度而變化，并用幾何圖形表示出來(lái)，這種圖形稱(chēng)為相圖。二組分體系的相圖分為氣-液體系和固-液體系兩大類(lèi)。本實(shí)驗(yàn)為后者也稱(chēng)凝聚體系，它受壓力影響很小，其相圖常用溫度-組成的平面圖表示

19、。例如我們研究的具有最低共熔點(diǎn)的有限固溶體的二元物系SnPb物系，在測(cè)定時(shí)得到一系列冷卻曲線(xiàn)，如圖22所示。由冷卻曲線(xiàn)的形狀結(jié)合相律，便可了解冷卻過(guò)程中物系的變化，從而做出物系的狀態(tài)圖。凝聚物系的相律時(shí)：f=c-p+1式中：f為自由度、c為組元數(shù)、p為相數(shù)圖22中曲線(xiàn)1為純Pb的冷卻曲線(xiàn)，冷卻過(guò)程開(kāi)始時(shí)為液態(tài)金屬的冷卻，相數(shù)為1，自由度等于1，故溫度可以改變且均勻下降。當(dāng)逐漸冷卻至溫度為327時(shí)，Pb開(kāi)始凝固，由于發(fā)生了相變化，放出了熔化潛熱，補(bǔ)償了向外界散失的熱，故溫度保持不變。用相律解釋則因到達(dá)凝固點(diǎn)析出固相，此時(shí)物系呈兩相，自由度為零，故只要有固液兩相并存溫度就恒定不變，在冷卻曲線(xiàn)上出現(xiàn)

20、水平線(xiàn)段，直至Pb全部凝固后，自由度變?yōu)?，故態(tài)金屬的溫度又不斷下降。凡是具有最低凝固點(diǎn)的那種混合物叫低熔點(diǎn)混合物。圖22中曲線(xiàn)3即是低共熔組成的樣品（61.9Sn，38.1Pb）的冷卻曲線(xiàn)。它和純金屬的冷卻曲線(xiàn)很相象，因?yàn)榈凸踩畚镒砸簯B(tài)冷卻到一定溫度時(shí)，同時(shí)析出兩個(gè)固相，而使物系變成三相，自由度變?yōu)榱?，故也出現(xiàn)水平線(xiàn)段。此溫度即低共熔溫度。對(duì)Sn含量在（含19.5-97.4）之間的其它樣品冷卻曲線(xiàn)比較復(fù)雜，如以Sn30即曲線(xiàn)2為例，開(kāi)始均勻冷卻，相當(dāng)于液態(tài)合金的冷卻。當(dāng)液態(tài)冷卻到凝固點(diǎn)時(shí)，只析出一種固體（Sn在Pb中的固溶體），自由度為1，溫度仍可變化，但由于析出固相放出相變熱，使冷卻速度變

21、慢，冷卻曲線(xiàn)斜率變小，出現(xiàn)轉(zhuǎn)折點(diǎn)。隨著固相的析出，液相及固相組成均在改變，當(dāng)液相組成變到低熔點(diǎn)組成時(shí)，在冷卻（Pb在另一固相Sn中的固溶體）亦同時(shí)析出物系變?yōu)槿啵杂啥葹榱?，曲線(xiàn)呈現(xiàn)水平線(xiàn)段，直到液相消失。液相消失后物系剩下兩個(gè)固體（與固溶體）自由度為1，溫度又開(kāi)始均勻下降。圖22 根據(jù)步冷曲線(xiàn)繪制相圖 由此可知，對(duì)組成一定的二組分低共熔混合物體系，可以根據(jù)步冷曲線(xiàn)，判斷固體析出時(shí)的溫度和最低共熔點(diǎn)的溫度。然后用溫度作縱坐標(biāo)，組成作橫坐標(biāo)繪制相圖T-C圖(見(jiàn)圖22)。本實(shí)驗(yàn)是利用“熱分析法”測(cè)定一系列不同組成Pb-Sn混合物的步冷曲線(xiàn)，從而繪制出其二組分體系的金屬相圖。由于這兩種金屬之任何一

22、種都能溶解于另一種金屬中，實(shí)際上是一個(gè)部分互溶的低共熔體系，但用一般的熱分析方法，只能得到一相當(dāng)于簡(jiǎn)單的低共熔混合物類(lèi)型的相圖。利用程序升降溫控制儀控制電爐的加熱和降溫，可以人為設(shè)定降溫速度。通過(guò)熱電偶采集溫度數(shù)據(jù)使步冷曲線(xiàn)直接顯示在微機(jī)屏幕上，同時(shí)在程序升降溫控制儀上配有溫度數(shù)值顯示和定時(shí)報(bào)鳴時(shí)間，因此也可以手工記錄畫(huà)步冷曲線(xiàn)。三、儀器與藥品KWL09可控升降溫電爐（附圖2-1） 1臺(tái) SWKY-程序升降溫控制儀（帶熱熱敏電阻）（圖22） 1臺(tái)錫和鉛樣品管（分別為純Sn，含Sn 30%、61.9%、80%和純Pb的樣品，樣品上方覆蓋一層石墨粉）。四、實(shí)驗(yàn)步驟測(cè)定樣品的步冷曲線(xiàn)，需先將樣品加熱

23、熔化后再冷卻降溫。1、 用天平分別稱(chēng)取純Sn、純Pb各100g，另配制含錫30%、61.9%、80%的鉛錫混合物各100g，分別置于樣品管中，在樣品上方各覆蓋一層石墨粉。2、將儀器聯(lián)接好，將熱敏電阻放入樣品管中，測(cè)定時(shí)熱敏電阻應(yīng)放在樣品的中部。 3、 設(shè)定升、降溫程序。4、當(dāng)執(zhí)行降溫程序時(shí)，隔30秒讀取溫度值，由此確定樣品的相變溫度。5、 按同樣方法測(cè)定其余樣品的步冷曲線(xiàn)，并確定各自的相變溫度。6、 實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，將“加熱量調(diào)節(jié)”和“冷風(fēng)量調(diào)節(jié)” 旋鈕逆時(shí)針旋到底，關(guān)閉電爐電源開(kāi)關(guān)。五、注意事項(xiàng)1、 加熱熔化樣品時(shí)的最高溫度比樣品熔點(diǎn)高出50左右為宜，以保證樣品完全熔融。待樣品熔融后，可輕輕搖晃

24、樣品管，使體系的濃度保持均勻。2、在樣品降溫過(guò)程中，必須使體系處于或非常接近于相平衡狀態(tài)，因此要求降溫速率緩慢、均勻。在本實(shí)驗(yàn)條件下，通過(guò)調(diào)整降溫速率，可在1小時(shí)之內(nèi)完成一個(gè)樣品的測(cè)試。 3、樣品在降溫至平臺(tái)溫度時(shí)，會(huì)出現(xiàn)明顯的過(guò)冷現(xiàn)象，應(yīng)該待溫度回升出現(xiàn)平臺(tái)后溫度再下降時(shí)，才能結(jié)束記錄。六、數(shù)據(jù)記錄與處理1、以溫度為縱坐標(biāo)、時(shí)間為橫坐標(biāo)，在坐標(biāo)紙上作出冷卻曲線(xiàn)。2、已知Pb的熔點(diǎn)是327，從步冷曲線(xiàn)上查出組成純Sn、含Sn30%、61.9%和80%樣品的凝固點(diǎn)溫度，以溫度為縱坐標(biāo)，百分組成為橫坐標(biāo)，繪出Pb-Sn二組分合金相圖。七、思考題1、什么是熱分析法？能否由熱分析法得出與液體成平衡的固

25、態(tài)溶液線(xiàn)和固態(tài)溶液的溶解度隨溫度的變化？2、如何判斷加熱中的樣品何時(shí)熔融？3、純物質(zhì)及混合物的冷卻曲線(xiàn)各測(cè)到什么情況下可以認(rèn)為完成了？實(shí)驗(yàn)六、過(guò)氧化氫的分解動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目性質(zhì)：驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃學(xué)時(shí)：4學(xué)時(shí)一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1測(cè)定H2O2催化分解反應(yīng)速率常數(shù)。 2學(xué)會(huì)恒溫槽的調(diào)節(jié)方法。二 實(shí)驗(yàn)原理H2O2的化學(xué)性質(zhì)是在常溫的條件下緩慢分解，在有催化劑的條件下，分解速率明顯加快，其反應(yīng)的方程式如下： H2O2= H2O+1/2 O2在有催化劑的條件下，其反應(yīng)機(jī)理為：H2O2 + KIKIO + H2O （1）KIOKI + O2 （2）其中（1）的反應(yīng)速度比（2）的反應(yīng)速度慢，所以H2O2催化分解反應(yīng)的

26、速度主要由（1）決定，如果假設(shè)該反應(yīng)為一級(jí)反應(yīng)，其反應(yīng)速度式如下：-dCH2O2/dt=在反應(yīng)的過(guò)程中，由于KI不斷再生，故其濃度不變，與合并仍為常數(shù)，令其等于上式可以簡(jiǎn)化為： -dCH2O2/dt=C H2O2積分后可以得到ln(Ct/C0) = t C0- H2O2的初始濃度 Ct-反應(yīng)到t時(shí)刻的H2O2濃度-KI作用下, H2O2催化分解反應(yīng)速率常數(shù)關(guān)于t時(shí)刻的H2O2濃度的求法有許多種,本實(shí)驗(yàn)采用的是通過(guò)測(cè)量反應(yīng)所生成的氧的體積量來(lái)表示.因?yàn)樵诜纸獾倪^(guò)程中,在一定時(shí)間內(nèi),所產(chǎn)生的氧的體積與已分解的H2O2濃度成正比,其比例常數(shù)是一定值即Ct=K(V-Vt)C0=K VV-H2O2全部分

27、解所產(chǎn)生的氧氣的體積Vt-反應(yīng)到t時(shí)刻時(shí),所產(chǎn)生的氧氣的體積式中K為比例常數(shù),將此式代入速率方程式中,可得到ln(Ct/C0)=Ig(V-Vt)/ V=-.t改寫(xiě)為 ln(V-Vt)= .t+ lnV如果以t為橫軸,以Ig(V-Vt)為縱軸,可以得到一直線(xiàn),即可驗(yàn)證H2O2催化分解反應(yīng)為一級(jí)反應(yīng),由直線(xiàn)的斜率即可求出速率常數(shù)K1值.而V可通過(guò)測(cè)定H2O2的初始濃度,利用計(jì)算的方法得到.公式如下: V=三 實(shí)驗(yàn)儀器與試劑 恒溫水浴鍋 秒表 氧氣的測(cè)量裝置 酸式滴定管 移液管 小燒瓶 錐形瓶 試管 H2O2 溶液 0.05M的KMnO4溶液 0.1MKI 3 MH2SO 4 四 實(shí)驗(yàn)步驟 1裝好儀

28、器。熟悉量氣管及水平管的使用，使錐形瓶與量氣管相通，造成液差，檢查系統(tǒng)是否漏氣。（如何判斷？） 2 固定水平管使量氣管內(nèi)水位固定在“0”處，轉(zhuǎn)動(dòng)三通活塞使量氣管與錐形瓶連通。 3 用移液管取25 ml 0.1 mol/L KI 及5 ml 蒸餾水注入洗凈烘干的錐形瓶中。（為什么要干的？）并加入電磁攪拌棒。 4 用移液管取5 ml H2O2注入瓶中，速將橡皮塞塞緊，開(kāi)動(dòng)電磁攪拌器，同時(shí)開(kāi)動(dòng)停表計(jì)時(shí)，此后保持量氣管與水平管中的水在同一平面上，每放出5 ml氧氣記錄一次時(shí)間，至放出50 ml氧氣為止。 5 按照同樣方法，改變藥品用量作以下實(shí)驗(yàn)。（1）25 ml 0.1 mol/L KI 加10 ml

29、 H2O2。（2）25 ml 0.05 mol/L KI 加10 ml H2O2。 6 測(cè)定所用H2O2的準(zhǔn)確濃度：H2O2濃度用已知濃度的KMnO4溶液滴定，由所用KMnO4的體積和濃度計(jì)算出H2O2濃度。五 整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)報(bào)告 將四次結(jié)果分別以log(V-Vt)為縱坐標(biāo)，t（分）為橫坐標(biāo)作圖，由直線(xiàn)斜率求反應(yīng)速度常數(shù)k值，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果解答以下問(wèn)題：1 k值與所用H2O2濃度的關(guān)系。2 t1/2（半衰期）與H2O2濃度的關(guān)系。3 k值與所用KI濃度的關(guān)系六思考題 1、在反應(yīng)的過(guò)程中,攪拌起什么作用，攪拌情況為什么均應(yīng)相同？2、測(cè)定H2O2催化分解反應(yīng)速度常數(shù)k的意義？3、H2O2催化分

30、解為什么是一級(jí)反應(yīng)？一級(jí)反應(yīng)的特征是什么？如何由作圖法求反應(yīng)速度常數(shù)k？4、分析反應(yīng)速度常數(shù)k與那些因素有關(guān)？這些因素與你在實(shí)驗(yàn)中所得的k值有何關(guān)系？實(shí)驗(yàn)七 乙醇物性常數(shù)的測(cè)定實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目性質(zhì)：綜合性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃學(xué)時(shí)：4學(xué)時(shí)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康臏y(cè)不同溫度下液體的飽和蒸氣壓、平均摩爾氣化熱。掌握測(cè)試液體的粘度與密度。二、實(shí)驗(yàn)原理在通常溫度下(距離臨界溫度較遠(yuǎn)時(shí))，純液體與其蒸氣達(dá)平衡時(shí)的蒸氣壓稱(chēng)為該溫度下液體的飽和蒸氣壓，簡(jiǎn)稱(chēng)為蒸氣壓。蒸發(fā)一摩爾液體所吸收的熱量稱(chēng)為該溫度下液體的摩爾氣化熱。液體的飽和蒸氣壓與溫度的關(guān)系用克勞修斯-克拉貝龍方程式表示: 式中，R為摩爾氣體常數(shù); T為熱力學(xué)溫度; vapHm為在溫

31、度T時(shí)純液體的摩爾氣化熱。 假定vapHm與溫度無(wú)關(guān)，或因溫度范圍較小，vapHm可以近似作為常數(shù)，積分上式，得: 其中C為積分常數(shù)。由此式可以看出，以lnp對(duì)1/T作圖，應(yīng)為一直線(xiàn)，直線(xiàn)的斜率為-vapHm/R，由斜率可求算液體的vapHm。粘度的測(cè)定：測(cè)定粘度的方法主要有毛細(xì)管法、轉(zhuǎn)筒法和落球法。在測(cè)定高聚物分子的特性粘度時(shí)，以毛細(xì)管流出法的粘度計(jì)最為方便。若液體在毛細(xì)管粘度計(jì)中，因重力作用流出時(shí)，可通過(guò)泊肅葉(Poiseuille)公式計(jì)算粘度： 式中，為液體的粘度; 為液體的密度; L為毛細(xì)管的長(zhǎng)度; r為毛細(xì)管的半徑; t為流出的時(shí)間; h為流過(guò)毛細(xì)管液體的平均液柱高度; V為流經(jīng)毛

32、細(xì)管的液體體積; m為毛細(xì)管末端校正的參數(shù)(一般在r/L1時(shí)，可以取m = 1)。對(duì)于某一只指定的粘度計(jì)而言，上式可以寫(xiě)成下式： 式中，B 1，當(dāng)流出的時(shí)間t在2min左右(大于100s)，該項(xiàng)(亦稱(chēng)動(dòng)能校正項(xiàng))可以忽略。又因通常測(cè)定是在稀溶液中進(jìn)行(C110-2gcm-3)，所以溶液的密度和溶劑的密度近似相等，因此可將r寫(xiě)成: 三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求1.利用動(dòng)態(tài)法測(cè)定液體飽和蒸汽壓和溫度的關(guān)系。2.使用克-克方程計(jì)算液體的汽化熱。3.裝配控溫裝置并控溫在指定溫度，測(cè)定待測(cè)液體粘度、密度。四、實(shí)驗(yàn)主要儀器設(shè)備和材料蒸氣壓力測(cè)定儀、旋片式真空泵、精密溫度計(jì)、恒溫水浴一套、乙醇、恒溫水槽、烏式粘度計(jì)、

33、秒表、去離子水。五、實(shí)驗(yàn)方法、步驟及結(jié)果測(cè)試1.乙醇飽和蒸汽壓的測(cè)量：（1）.準(zhǔn)備工作。接通冷卻水。認(rèn)識(shí)系統(tǒng)中各部分的作用。開(kāi)啟進(jìn)氣旋塞(兩通）使系統(tǒng)與大氣相通。讀取大氣壓力。以后每半小時(shí)讀一次。（2）.打開(kāi)恒溫水浴的電源，調(diào)節(jié)溫度控制，使水浴升溫至約35。（3）.系統(tǒng)檢漏。開(kāi)啟真空泵，運(yùn)轉(zhuǎn)2分鐘后開(kāi)啟抽氣旋塞（即調(diào)三通閥使得三向皆通），關(guān)閉進(jìn)氣旋塞，使系統(tǒng)減壓至汞柱差約為500毫米。旋轉(zhuǎn)三通使之不與真空泵相通。系統(tǒng)若在5分鐘之內(nèi)壓差不變，則說(shuō)明系統(tǒng)不漏氣。（4）.水浴溫度升至40后，等待2分鐘后精確讀取水浴溫度。緩慢旋轉(zhuǎn)進(jìn)氣旋塞，使平衡管中二液面等高，讀取壓差。（5）.分別測(cè)定40、45、5

34、0、55、60、65時(shí)液體的飽和蒸汽壓。（6）.實(shí)驗(yàn)完畢，斷開(kāi)電源、水源。 圖3.純液體飽和蒸氣壓測(cè)定裝置圖1.恒溫水??；2.溫度計(jì)；3.攪拌；4.平衡管；5.冷凝管；6.壓力計(jì)；7.緩沖瓶；8.進(jìn)氣活塞；9.三通活塞；10.安全瓶2. 粘度的測(cè)定（1）調(diào)節(jié)恒溫槽，使其溫度為25左右，波動(dòng)范圍不超過(guò)0.5。（2）將粘度計(jì)和比重瓶分別用水沖洗、烘干。（3）用移液管吸取10mL乙醇,放入粘度計(jì)內(nèi),將粘度計(jì)垂直放入水浴鍋內(nèi),恒溫20分鐘,用橡皮管連接粘度計(jì), 用吸耳球吸起液體, 使其超過(guò)上刻線(xiàn),然后放開(kāi)吸耳球,用秒表記錄液面從上刻度到下刻度所用的時(shí)間.重復(fù)三次,取平均值。（4）再把粘度計(jì)里的乙醇到出

35、,用水沖洗兩次, 用同樣方法測(cè)量去離子水粘度。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求實(shí)驗(yàn)報(bào)告形式(包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)主要儀器設(shè)備和材料、簡(jiǎn)單的試驗(yàn)裝置圖、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)處理及注意事項(xiàng)，思考題等部分。其中數(shù)據(jù)處理作圖應(yīng)使用坐標(biāo)紙。)七、思考題1.空氣倒灌使測(cè)量的蒸氣壓值偏大還是偏?。?.摩爾氣化熱與溫度有無(wú)關(guān)系？3.正常沸點(diǎn)和沸騰溫度有什么不同？實(shí)驗(yàn)八 十二烷基硫酸鈉的合成、性質(zhì)及洗發(fā)香波的配置實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目性質(zhì)：設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃學(xué)時(shí)：6學(xué)時(shí)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握十二烷基硫酸鈉的制備原理及工藝。2測(cè)定高級(jí)醇硫酸鹽陰離子表面活性劑的表面張力和臨界膠束濃度。3了解洗發(fā)香波中各組分的作用和配方原理 。4掌握膏體和液體洗發(fā)香波的配制工藝。二、實(shí)驗(yàn)原理1十二烷基硫酸鈉的主要性質(zhì)和用途 十二烷基硫酸鈉（sodium dodecy