物化實(shí)驗(yàn)課件

205實(shí)驗(yàn)須知

人身安全1.安全

儀器安全2.簽到—上交實(shí)驗(yàn)報(bào)告、本次實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)筆記---點(diǎn)名---數(shù)據(jù)記錄簽字3.實(shí)驗(yàn)結(jié)束—清洗干凈所用到的儀器，洗手，打掃衛(wèi)生（分組），整理實(shí)驗(yàn)臺(tái)，關(guān)好門(mén)窗，水電

1實(shí)驗(yàn)報(bào)告評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)（100’）課前預(yù)習(xí)（10’）（包括目的、原理與本節(jié)實(shí)驗(yàn)相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)、不理解的部分記錄）卷面（10’）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理部分（20’)結(jié)果討論與實(shí)驗(yàn)結(jié)論部分（40’）思考題部分（8’+2）實(shí)驗(yàn)報(bào)告互評(píng)（10’)便利貼格式：A評(píng)B:該實(shí)驗(yàn)報(bào)告數(shù)據(jù)處理是否準(zhǔn)確？結(jié)果討論是否充分？有無(wú)誤差來(lái)源分析？思考題回答是否準(zhǔn)確？建議給70？80？還是重寫(xiě)?2認(rèn)真、規(guī)范

磁化率的測(cè)定一實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆展虐?Gouy)法測(cè)定磁化率的原理和方法。測(cè)定三種絡(luò)合物的磁化率，求算未成對(duì)電子數(shù)，判斷其配鍵類(lèi)型。熟悉特斯拉計(jì)的使用。二實(shí)驗(yàn)原理1.物質(zhì)的磁化率

物質(zhì)在外磁場(chǎng)(H)中，被磁化并感生一附加磁場(chǎng)(H’)，當(dāng)

H’與H方向相同，叫順磁性物質(zhì)；H’與H方向相反，叫反磁性物質(zhì)。物質(zhì)的磁化可用磁化強(qiáng)度I來(lái)描述，I與外磁場(chǎng)強(qiáng)度H的比值：=I/H

(1)式中，為物質(zhì)的單位體積磁化率(簡(jiǎn)稱(chēng)磁化率)，是物質(zhì)的宏觀磁性質(zhì)。二實(shí)驗(yàn)原理化學(xué)上，一般常用單位摩爾磁化率(

)

表示物質(zhì)的磁性質(zhì)，它的定義是式中，ρ和M分別是物質(zhì)的密度和摩爾質(zhì)量；

的單位是cm3·mol-12.磁化率與分子結(jié)構(gòu)(1)反磁性物質(zhì)：分子結(jié)構(gòu)中無(wú)單電子，(2)順磁性物質(zhì)：分子結(jié)構(gòu)中有單電子（自旋未配對(duì)電子）通常χ順比χ反大約1～3個(gè)數(shù)量級(jí)，所以這類(lèi)物質(zhì)總表現(xiàn)出順磁性，其χM＞0。近似一二實(shí)驗(yàn)原理順磁化率與分子永久磁矩的關(guān)系服從居里定律順磁性物質(zhì)的μm與未成對(duì)電子數(shù)n的關(guān)系為式中，μB是玻爾磁子，其物理意義是:單個(gè)自由電子自旋所產(chǎn)生的磁矩μB=9.273×10-21erg·G-1＝9.273×10-28J·G-1＝9.273×24J·T-1

宏觀性質(zhì)微觀性質(zhì)3.古埃法測(cè)定磁化率

古埃磁天平中，天平左臂懸掛一樣品管，管底部處于磁場(chǎng)強(qiáng)度最大的區(qū)域(H)，管頂端則位于場(chǎng)強(qiáng)最弱(甚至為零)的區(qū)域(H0)。整個(gè)樣品管處于不均勻磁場(chǎng)中。設(shè)圓柱形樣品的截面積為A，沿樣品管長(zhǎng)度方向上dz長(zhǎng)度的體積Adz在非均勻磁場(chǎng)中受到的作用力dF

為式中，x為體積磁化率；H為磁場(chǎng)強(qiáng)度；dH/dz為場(chǎng)強(qiáng)梯度，積分整理上式得圖20-1

古埃磁天平示意圖1.磁鐵；2.樣品管；3.天平。在非均勻磁場(chǎng)中，順磁性物質(zhì)受力向下所以增重；而反磁性物質(zhì)受力向上所以減重。測(cè)定時(shí)在天平右臂加減砝碼使之平衡。設(shè)ΔW為施加磁場(chǎng)前后的稱(chēng)量差

近似二近似三

ΔW空管＋樣品為樣品管加樣后在施加磁場(chǎng)前后的稱(chēng)量差(g)；ΔW空管為空樣品管在施加磁場(chǎng)前后的稱(chēng)量差(g)；g為重力加速度(980cm·s-2)；h為樣品高度(cm)；M為樣品的摩爾質(zhì)量(g·mol-1)；m為樣品的質(zhì)量(g)；H為磁極中心磁場(chǎng)強(qiáng)度(G)。代入上式得

在精確的測(cè)量中，通常用莫爾氏鹽來(lái)標(biāo)定磁場(chǎng)強(qiáng)度，它的單位質(zhì)量磁化率與溫度的關(guān)系為：(6)小結(jié)通過(guò)天平測(cè)重量---求出宏觀的磁化率---推導(dǎo)微觀的永久磁矩---未成對(duì)電子數(shù)目—軌道

哪些近似？古埃磁天平1套；特斯拉計(jì)1臺(tái)；軟質(zhì)玻璃樣品管4只；樣品管架1個(gè)；直尺1只；角匙4只；廣口試劑瓶4只；小漏斗4只。莫爾氏鹽(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O(分析純)；FeSO4·7H2O(分析純)；K3Fe(CN)6(分析純)；CuSO4·5H2O(分析純)。三、儀器試劑及裝置圖

四、實(shí)驗(yàn)步驟

1標(biāo)定儀器常數(shù)①取空樣品管懸掛在天平掛鉤上并與磁極中心線平齊。準(zhǔn)確稱(chēng)取空管的質(zhì)量W空管(H=0)；和加磁場(chǎng)后空管的質(zhì)量W’空管(H=H)。②將莫爾氏鹽裝入樣品管，樣品均勻填實(shí)至滿。用直尺測(cè)量樣品高度h。用與①中相同步驟稱(chēng)取W空管+樣品(H=0)和W’空管+樣品(H=H)。2.測(cè)定未知樣品的摩爾磁化率χM

同法分別測(cè)定FeSO4·7H2O，K3Fe(CN)6和CuSO4·5H2O的W空管(H=0)、W’空管(H=H)、W空管+樣品(H＝0)和W’空管+樣品(H＝H)。

樣品管一定要干凈。ΔW空管＝W’空管(H=H)－W空管(H＝0)＞0時(shí)表明樣品管不干凈，應(yīng)更換。裝樣時(shí)不要一次加滿，應(yīng)分次加入，邊加邊碰擊填實(shí)后，再加再填實(shí)，盡量使樣品緊密均勻。掛樣品管的懸線不要與任何物體接觸。加外磁場(chǎng)后，應(yīng)檢查樣品管是否與磁極相碰。并保持試管底部在磁極的中心。

五、注意事項(xiàng)六、數(shù)據(jù)處理

1.

將所測(cè)數(shù)據(jù)列表樣品名稱(chēng)W空管/g(H=0)W空管/g(H=H)ΔW空管/gW空管+樣品/g(H=0)W空管+樣品/g(H=H)ΔW空管+樣品/gW樣品/g樣品高度/cm摩爾氏鹽硫酸亞鐵亞鐵氰化鉀硫酸銅1.根據(jù)（6）計(jì)算摩爾氏鹽室溫下的χM；2.根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和(5)式計(jì)算外加磁場(chǎng)強(qiáng)度H。計(jì)算三個(gè)樣品的摩爾磁化率χM、永久磁矩μm和未配對(duì)電子數(shù)n。根據(jù)μm和n討論絡(luò)合物中心離子最外層電子結(jié)構(gòu)和配鍵類(lèi)型。六、數(shù)據(jù)處理

（1）本實(shí)驗(yàn)在測(cè)定xm時(shí)作近似處理。（2）首先要用莫爾氏鹽來(lái)標(biāo)定磁場(chǎng)強(qiáng)度。（3）樣品的填充高度和密度對(duì)測(cè)量結(jié)果有影響。（4）樣品管一定要干凈。七、實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵八、實(shí)驗(yàn)討論

1.從磁性的測(cè)量中還可以得到一系列其他的信息。例如測(cè)定物質(zhì)磁化率對(duì)溫度和磁場(chǎng)強(qiáng)度的依賴性可以判斷是順磁性、反磁性或鐵磁性的定性結(jié)果。對(duì)合金磁化率的測(cè)定可以得到合金的組成，也可研究生物體系中血液的成分等等。2.磁化率的單位從CGS磁單位制改用國(guó)際單位SI制，必須注意換算關(guān)系。質(zhì)量磁化率、摩爾磁化率的換算關(guān)系分別為：1m3·kg-1(SI單位)=1/4

103cm3·g-1(CGS電磁制)1m3·mol-1(SI單位)=1/4

106cm3·mol-1(CGS電磁制)1.本實(shí)驗(yàn)在測(cè)定χM時(shí)作了哪些近似處理?2.為什么要用莫爾氏鹽來(lái)標(biāo)定磁場(chǎng)強(qiáng)度?3.樣品的填充高度和密度對(duì)測(cè)量結(jié)果有何影響?4.在磁化率的測(cè)定試驗(yàn)中，如果測(cè)量出的說(shuō)明什么問(wèn)題？怎樣處理？5.在磁化率的測(cè)定試驗(yàn)中為什么要將試管中的均勻填實(shí)，不留空隙？九、思考題

2023/2/4丙酮的碘化一實(shí)驗(yàn)?zāi)康臏y(cè)定用酸作催化劑時(shí)丙酮碘化反應(yīng)的速率常數(shù)及活化能。初步認(rèn)識(shí)復(fù)雜反應(yīng)機(jī)理，了解復(fù)雜反應(yīng)表觀速率常數(shù)的求算方法。掌握分光光度計(jì)的使用方法。二實(shí)驗(yàn)原理一般認(rèn)為該反應(yīng)按以下兩步進(jìn)行的：慢快如果以碘化丙酮濃度的增加來(lái)表示丙酮碘化反應(yīng)的速率，則此反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程式可表示為：又有若在反應(yīng)過(guò)程中，丙酮的濃度遠(yuǎn)大于碘的濃度且催化劑酸的濃度也足夠大時(shí)，則可把丙酮和酸的濃度看作不變（孤立濃度法—>100倍）二實(shí)驗(yàn)原理T＝I/I0按照朗伯-比耳(Lambert-Beer)定律同時(shí)則有當(dāng)CA與CH+濃度已知時(shí)，只要測(cè)出不同時(shí)刻丙酮、酸、碘的混合液對(duì)指定波長(zhǎng)的透光率，就可以利用上式求出反應(yīng)的總速率常數(shù)k。二實(shí)驗(yàn)原理設(shè)反應(yīng)速率方程為：將其中某一反應(yīng)物的濃度加倍可得根據(jù)v/v1數(shù)值分別可以求各反應(yīng)級(jí)數(shù)小結(jié)α

β

γ

三儀器試劑儀器：分光光度計(jì)1套；容量瓶(25mL)4只；比色皿3個(gè)；移液管(5mL)3只；停表1塊藥品：碘溶液(含10%KI)(0.01mol·dm-3)；標(biāo)準(zhǔn)鹽酸溶液(1mol·dm-3)；丙酮溶液(2mol·dm-3)三儀器試劑1.儀器參數(shù)εd標(biāo)定：a.實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備開(kāi)啟有關(guān)儀器，分光光度計(jì)要預(yù)熱30min（光學(xué)儀器均要預(yù)熱）取1個(gè)潔凈的25mL容量瓶，用移液管移入2.5mlI2溶液，用蒸餾水稀釋至刻度四

實(shí)驗(yàn)步驟b.透光率100%的校正分光光度計(jì)波長(zhǎng)調(diào)在565nm；控制面板上工作狀態(tài)調(diào)在透光率檔。比色皿中裝入蒸餾水，在光路中放好，調(diào)節(jié)蒸餾水的透光率為100%。

c.測(cè)量εd值：取碘溶液注入比色皿，置于光路中，測(cè)其透光率。2.測(cè)定丙酮碘化反應(yīng)的速率常數(shù)

取2.5ml

碘溶液，2.5mlHCl和2.5ml

丙酮溶液，置于25ml的容量瓶中，用水稀釋至刻度，混合均勻。后倒入比色皿少許，洗滌三次傾出。然后再裝入比色皿，用擦鏡紙擦去殘液，置于光路中，測(cè)定透光率，并同時(shí)開(kāi)啟停表。以后每隔1min讀一次透光率，直到光點(diǎn)指在透光率100%為止。四實(shí)驗(yàn)步驟3.測(cè)定各反應(yīng)物的反應(yīng)級(jí)數(shù)

編號(hào)2mol·dm-3丙酮溶液1mol·dm-3鹽酸溶液0.03mol·dm-3碘溶液25mL2.5mL2.5mL32.5mL5mL2.5mL42.5mL2.5mL1.25mL測(cè)定方法同步驟2，不要忘記記錄實(shí)驗(yàn)溫度。四實(shí)驗(yàn)步驟五注意事項(xiàng)溫度影響反應(yīng)速率常數(shù)，實(shí)驗(yàn)時(shí)體系始終要恒溫碘溶液見(jiàn)光易分解，故從溶液的配置到測(cè)量應(yīng)盡量迅速；該實(shí)驗(yàn)只是測(cè)定反應(yīng)開(kāi)始一段時(shí)間的吸光度，故反應(yīng)液充分混合后應(yīng)該迅速進(jìn)行測(cè)定；測(cè)量時(shí)盡量不要放在光路上等待；樣品不可裝滿比色皿，三分之二即可；防止酸液腐蝕儀器；計(jì)算K時(shí)要用到丙酮和酸溶液初始濃度，因此要準(zhǔn)確配置1.

把實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入下表：C(I2)＝

；T＝

；lgT＝

；εd＝

。

六數(shù)據(jù)處理2.將lgT對(duì)時(shí)間t作圖，得一直線，從直線的斜率，可求出反應(yīng)的速率常數(shù)。3.反應(yīng)級(jí)數(shù)的求算：由實(shí)驗(yàn)步驟2、3中測(cè)得的數(shù)據(jù)，分別以lgT對(duì)t作圖，得到四條直線。求出各直線斜率，即為不同起始濃度時(shí)的反應(yīng)速率，代入可求出α，β，γ。思考題

本實(shí)驗(yàn)中，是將丙酮溶液加到鹽酸和碘的混合液中，但沒(méi)有立即計(jì)時(shí)，而是當(dāng)混合物稀釋