物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)-基礎(chǔ)化學(xué)

物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)講義

第一章物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本知識(shí)

第一節(jié)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的目的與要求

（一）物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的

物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)是化學(xué)實(shí)驗(yàn)科學(xué)的重要分支，也是研究化學(xué)基本理論和問(wèn)題的重要手段和方法。

物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)是利用物理方法研究化學(xué)系統(tǒng)變化規(guī)律，通過(guò)實(shí)驗(yàn)的手段，研究物質(zhì)的物理化

學(xué)性質(zhì)及這些性質(zhì)與化學(xué)反應(yīng)之間的某些重要規(guī)律。物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主要目的是：

1.通過(guò)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生初步了解物理化學(xué)的研究方法，掌握物理化學(xué)的基本實(shí)驗(yàn)技術(shù)和技

能，并培養(yǎng)學(xué)生具備觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，正確記錄和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，以及分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

2.加深對(duì)物理化學(xué)基本理論和概念的理解并鞏固所學(xué)習(xí)的知識(shí)。

3.培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力。

4.培養(yǎng)學(xué)生查閱文獻(xiàn)資料的能力。

5.使學(xué)生受到初步的實(shí)驗(yàn)研究的訓(xùn)練，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能和培養(yǎng)學(xué)生初步進(jìn)行科學(xué)研究的

能力。

6.培養(yǎng)嚴(yán)肅認(rèn)真、實(shí)事求是和一絲不茍的科學(xué)態(tài)度及工作作風(fēng)。

（二）物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)要求

進(jìn)行每個(gè)實(shí)驗(yàn)都包括實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)，實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)報(bào)告三個(gè)步驟，它們之間是相互關(guān)聯(lián)的，任

何一步做不好，都會(huì)嚴(yán)重影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。

1.實(shí)驗(yàn)前預(yù)習(xí)及預(yù)習(xí)報(bào)告

閱讀實(shí)驗(yàn)講義的有關(guān)內(nèi)容，查閱相關(guān)資料，了解實(shí)驗(yàn)的目的和要求、原理和儀器、設(shè)備的正確

使用方法，結(jié)合實(shí)驗(yàn)講義和有關(guān)參考資料寫出預(yù)習(xí)報(bào)告。預(yù)習(xí)報(bào)告的內(nèi)容包括：（1）實(shí)驗(yàn)?zāi)康模唬?）

簡(jiǎn)單原理；（3）操作步驟和注意事項(xiàng)；（4）原始數(shù)據(jù)記錄表格。要用自己的語(yǔ)言簡(jiǎn)明扼要的寫出預(yù)

習(xí)報(bào)告，重點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、操作步驟和注意事項(xiàng)。

實(shí)驗(yàn)前，教師要檢查每個(gè)學(xué)生的預(yù)習(xí)報(bào)告，必要時(shí)進(jìn)行提問(wèn)，并解答疑難問(wèn)題。對(duì)未預(yù)習(xí)和未

達(dá)到預(yù)習(xí)要求的學(xué)生，不得進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

2.實(shí)驗(yàn)操作

學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后，應(yīng)首先檢查測(cè)量?jī)x器和試劑是否齊全，并做好實(shí)驗(yàn)前的各種準(zhǔn)備工作。實(shí)

驗(yàn)操作時(shí)，要嚴(yán)格控制實(shí)驗(yàn)條件，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，詳細(xì)記錄原始數(shù)據(jù)，積極思考,

善于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的各種問(wèn)題。

3.實(shí)驗(yàn)報(bào)告

實(shí)驗(yàn)完畢，每個(gè)學(xué)生必須把自己的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行獨(dú)立和正確處理，寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告，按時(shí)交給教

師。實(shí)驗(yàn)報(bào)告應(yīng)包括：實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c原理、實(shí)驗(yàn)步驟、數(shù)據(jù)記錄及處理、結(jié)果與討論等兒個(gè)部分。其

中結(jié)果分析討論主要是對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行誤差分析、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的解釋，實(shí)驗(yàn)的體會(huì)，提出改進(jìn)意見(jiàn)。

實(shí)驗(yàn)報(bào)告是教師評(píng)定實(shí)驗(yàn)成績(jī)的重要依據(jù)之一。

4.下次實(shí)驗(yàn)時(shí)，交上次實(shí)驗(yàn)報(bào)告，延期不交者，不能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

教師應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)所用的儀器、試劑及具體操作條件，提出實(shí)驗(yàn)結(jié)果的要求范圍，學(xué)生達(dá)不到此

要求，則必須重做實(shí)驗(yàn)。

（三）物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)

1.遵守紀(jì)律，不遲到，不早退，保持室內(nèi)安靜，不大聲談笑，不到處亂走，不許在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)嘻

鬧及惡作劇。

2.實(shí)驗(yàn)前要按講義核對(duì)儀器和藥品，若不齊全或破損，應(yīng)向指導(dǎo)老師報(bào)告，及時(shí)補(bǔ)充和更換。

3.實(shí)驗(yàn)開始前要進(jìn)行儀器設(shè)備的安裝和線路連接，須經(jīng)教師檢查合格后方能接通電源開始實(shí)驗(yàn)

（電路連接后未經(jīng)教師檢查，不得接通電源）。

4.儀器使用必須按儀器的操作規(guī)程進(jìn)行，以防損壞。使用時(shí)要愛(ài)護(hù)儀器，如發(fā)現(xiàn)儀器損壞，立

即報(bào)告指導(dǎo)教師并追查原因。未經(jīng)教師允許不得擅自改變操作方法。

5.實(shí)驗(yàn)時(shí)，除所用儀器外，不得動(dòng)用其他儀器，以免影響實(shí)驗(yàn)的正常進(jìn)行。

6.在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，需注意勤儉節(jié)約，反對(duì)大手大腳、鋪張浪費(fèi)。

7.實(shí)驗(yàn)時(shí)要保持安靜及臺(tái)面整潔，書包、衣服等物品不要放在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上。實(shí)驗(yàn)完畢將玻璃儀器

洗凈，把實(shí)驗(yàn)桌打掃干凈，儀器、試劑藥品等加以整理，放回原處。

8.實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，由同學(xué)輪流值日，負(fù)責(zé)打掃整理實(shí)驗(yàn)室，檢查水、煤氣、門窗是否關(guān)好，電閘

是否拉掉，以保證實(shí)驗(yàn)室的安全。

實(shí)驗(yàn)室注意事項(xiàng)是人們長(zhǎng)期從事化學(xué)實(shí)驗(yàn)工作的總結(jié)，它是保持良好環(huán)境和工作秩序，防止意

外事故，做好實(shí)驗(yàn)的重要前提，也是培養(yǎng)學(xué)生優(yōu)良素質(zhì)的重要措施。

第二節(jié)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方法

物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)是在前人科學(xué)研究的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)歸納、總結(jié)、簡(jiǎn)化而逐漸成型的。所以，物理

化學(xué)實(shí)驗(yàn)與科學(xué)研究工作之間沒(méi)有不可逾越的鴻溝，在設(shè)計(jì)思路、測(cè)量原理和方法上基本類同，只

是在測(cè)量?jī)x器、測(cè)量系統(tǒng)、測(cè)量步驟等具體內(nèi)容上作了某些改變，以適應(yīng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)的條件和滿足教

學(xué)的需求。因此，學(xué)會(huì)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路和方法，無(wú)疑對(duì)于學(xué)生以后做畢業(yè)論文或?qū)?lái)從事

科學(xué)研究工作是十分必要的。為了培養(yǎng)這方面的初步能力，使學(xué)生有機(jī)會(huì)在實(shí)踐中學(xué)到實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的

一些初步常識(shí)和方法。設(shè)計(jì)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的方法和步驟如下：

1.設(shè)計(jì)程序

（1）認(rèn)真研究題目的內(nèi)容和要求，包括題目的所屬范疇，數(shù)據(jù)結(jié)果要求的精密度和準(zhǔn)確度，哪

些是直接測(cè)量的量，哪些是間接測(cè)量的量，難點(diǎn)是什么，影響因素有哪些等。

（2）進(jìn)行調(diào)研工作。查閱有關(guān)的文獻(xiàn)資料，包括前人采用過(guò)的實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方法、儀器裝置、

反應(yīng)容器等，進(jìn)行分析、對(duì)比、綜合、歸納。

（3）對(duì)實(shí)驗(yàn)的整體方案和某些難點(diǎn)的局部方案進(jìn)行初步的設(shè)想和規(guī)劃，并寫出預(yù)習(xí)報(bào)告（除常

規(guī)的要求外，必須有整體測(cè)量示意圖及所需的儀器、藥品清單）。實(shí)驗(yàn)前一周將預(yù)習(xí)報(bào)告交任課教師,

以便審查方案和準(zhǔn)備儀器、藥品，否則不予做實(shí)驗(yàn)。

2.設(shè)計(jì)方法

（1）首先根據(jù)題目?jī)?nèi)容和要求，選擇合適的實(shí)驗(yàn)研究原理和測(cè)量方法，可以從前人已做過(guò)的工

作中選擇，也可以在前人研究的基礎(chǔ)上提出新的實(shí)驗(yàn)研究原理和測(cè)量方法，也可以將前人的實(shí)驗(yàn)研

究方案作些改進(jìn)。當(dāng)然如能取各家之長(zhǎng)，重新設(shè)計(jì)更完善的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ透谩?/p>

（2）選配合適的測(cè)量?jī)x器。在測(cè)量原理和測(cè)量方法確立之后，應(yīng)著眼于選配合適的測(cè)量?jī)x器。

所選的儀器的靈敏度、最小分度值和準(zhǔn)確度應(yīng)滿足測(cè)量的誤差要求，但勿盲目追求高、精、尖。測(cè)

量裝置要盡可能簡(jiǎn)便，容易操作與籌建。特別應(yīng)注意實(shí)驗(yàn)儀器的精度配置，否則會(huì)造成不必要的浪

費(fèi)。例如，若實(shí)驗(yàn)結(jié)果用記錄儀記錄，通常只有3位有效數(shù)字，所以如果實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量電壓數(shù)值,

則不必選用有5位有效數(shù)字電壓表。

總之，設(shè)計(jì)的原則應(yīng)體現(xiàn)科學(xué)觀念、實(shí)踐觀念與經(jīng)濟(jì)觀念。

（3）反復(fù)實(shí)踐，不斷總結(jié)。實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案是否可行，最后要通過(guò)實(shí)踐

來(lái)驗(yàn)證。山于人們的認(rèn)識(shí)與客觀事物的規(guī)律不一定完全符合，因此在實(shí)踐中出現(xiàn)這樣那樣的問(wèn)題是

必然的。要善于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，總結(jié)失敗的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，不怕困難。在反復(fù)實(shí)踐中不斷改進(jìn)，不斷完善，

直至取得滿意的結(jié)果。

第二章實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

第一節(jié)熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)一恒溫槽的裝配和性能測(cè)試

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.了解恒溫槽的構(gòu)造及恒溫原理，初步掌握其裝配和調(diào)試的基本技術(shù)。

2.繪制恒溫槽靈敏度曲線（溫度一時(shí)間曲線），學(xué)會(huì)分析恒溫槽的性能。

3.掌握貝克曼溫度計(jì)、接觸溫度計(jì)和繼電器的基本測(cè)量原理和使用方法。

二、實(shí)驗(yàn)原理

在科學(xué)研究及物理化學(xué)等實(shí)驗(yàn)中所測(cè)的數(shù)據(jù)，如折射率、粘度、蒸氣壓、表面張力、電導(dǎo)、化

學(xué)反應(yīng)速率常數(shù)等等都與溫度有關(guān)，因此在生產(chǎn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，經(jīng)常要求在恒溫及溫度穩(wěn)定的情況

下進(jìn)行，這就需要用各種恒溫設(shè)備。通常用恒溫槽來(lái)控制溫度維持恒溫，以保證溫度保持相對(duì)穩(wěn)定,

即在一定范圍內(nèi)波動(dòng)。?般使用的恒溫槽波動(dòng)范圍約在±0.1℃左右，若加以改進(jìn)，可達(dá)到±0.001℃。

要使恒溫設(shè)備維持在高于室溫的某一溫度，就必須不斷補(bǔ)充一定的熱量，使由于散熱等原因所引起

的熱損失得到補(bǔ)償。

恒溫槽是物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中常用設(shè)備之一。恒溫槽之所以能恒溫，主要是依靠恒溫控制器來(lái)控

制恒溫槽的熱平衡。當(dāng)恒溫槽因?qū)ν馍岫顾疁亟档蜁r(shí)，恒溫控制器就驅(qū)使恒溫槽內(nèi)的加熱器工

作，待加熱到所需溫度時(shí)，它又使其停止加熱，這樣就使槽溫保持恒定。恒溫槽裝置是多種多樣的,

但它們大都包括敏感元件（或稱感溫元件）、控制元件、加熱元件三部分。由敏感元件將溫度轉(zhuǎn)化為

電信號(hào)（或其它信號(hào)）而輸送給控制元件，再由控制元件發(fā)出指令，讓加熱元件工作或停止。

系統(tǒng)浸入恒溫槽中，通過(guò)對(duì)恒溫槽溫度的調(diào)節(jié)，可保持系統(tǒng)控制在某一恒定溫度。恒溫槽中的

液體介質(zhì)可根據(jù)溫度控制的范圍而異，一般來(lái)說(shuō)，可采用以下液體介質(zhì):-60℃?30℃用乙醇或乙醇水

溶液；0℃?90℃用水；80°C?160℃用甘汕或甘油水溶液；70℃?200"C用液體石蠟、汽缸潤(rùn)滑油、

硅油。比較常用的是恒溫水浴，其裝置見(jiàn)圖

圖1-1恒溫槽的裝置示意圖

1.浴槽；2.加熱器；3.攪拌器；4.溫度計(jì)；5.感溫元件（接觸溫度計(jì)）；

6.溫度控制器；7.貝克曼溫度計(jì)。

恒溫槽是由浴槽、接觸溫度計(jì)、溫度控制器、加熱器、攪拌器和溫度計(jì)組成，具體裝置示意圖

見(jiàn)圖1-1,繼電器必須和接觸溫度計(jì)、加熱器配套使用。接觸溫度計(jì)是一支可以導(dǎo)電的特殊溫度計(jì)，

又稱為導(dǎo)電表。圖1-2是它的結(jié)構(gòu)示意圖。它有兩個(gè)電極，一個(gè)固定與底部的水銀球相連，另一個(gè)

可調(diào)電極D是金屬絲，由上部伸入毛細(xì)管內(nèi)。頂端有一磁鐵，可以旋轉(zhuǎn)螺旋絲桿，用以調(diào)節(jié)金屬絲

的高低位置，從而調(diào)節(jié)設(shè)定溫度。當(dāng)溫度升高時(shí)，毛細(xì)管中水銀柱上升與一金屬絲接觸，兩電極導(dǎo)

通，使繼電器線圈中電流斷開，加熱器停止加熱；當(dāng)溫度降低時(shí)，水銀柱與金屬絲斷開，繼電器線

圈通過(guò)電流，使加熱器線路接通，溫度又回升。如此，不斷反復(fù)，使恒溫槽控制在一個(gè)微小的溫度

區(qū)間波動(dòng)，被測(cè)體系的溫度也就限制在一個(gè)相應(yīng)的微小區(qū)間內(nèi)，從而達(dá)到恒溫的目的。

圖1-2接觸溫度計(jì)的構(gòu)造圖

A.磁性螺旋調(diào)節(jié)器；B.電極引出線；C.指示螺母；D.可調(diào)電極；E.上標(biāo)尺；F.下標(biāo)尺

若控溫精度要求在1K以內(nèi)，實(shí)驗(yàn)室多用導(dǎo)電表或溫度控制表（接觸溫度計(jì)）作變換器（見(jiàn)圖1-2）。

圖1-3電子繼電器線路圖

1.電接點(diǎn)溫度計(jì)；2.銜鐵；3.電熱器。

Re為220V、直流電阻約2200Q的電磁繼電器

電子管繼電器由繼電器和控制電路兩部分組成，其工作原理如下:可以把電子管的工作看成一個(gè)

半波整流器(圖1-3),Re?G并聯(lián)電路的負(fù)載，負(fù)載兩端的交流分量用來(lái)作為柵極的控制電壓。

當(dāng)電接點(diǎn)溫度計(jì)的觸點(diǎn)為斷路時(shí)，柵極與陰極之間由于扁的耦合而處于同位，即柵極偏壓為零。

這時(shí)板流較大，約有18mA通過(guò)繼電器，能使銜鐵吸下，加熱器通電加熱;當(dāng)電接點(diǎn)溫度計(jì)為通路，

板極是正半周，這時(shí)Re?的負(fù)端通過(guò)6和電接點(diǎn)溫度計(jì)加在柵極上，柵極出現(xiàn)負(fù)偏壓，使

板極電流減少到2.5mA,銜鐵彈開，電加熱器斷路。

因控制電壓是利用整流后的交流分量，Re的旁路電流Ci不能過(guò)大，以免交流電壓值過(guò)小，引起

柵極偏壓不足，銜鐵吸下不能斷開；G的負(fù)端太小，則繼電器銜鐵會(huì)顫動(dòng)，這是因?yàn)榘辶髟谪?fù)半

周時(shí)無(wú)電流通過(guò)，繼電器會(huì)停止工作，并聯(lián)電容后依靠電容的充放電而維持其連續(xù)工作，如果G太

小就不能滿足這一要求。C2用來(lái)調(diào)整板極的電壓相位，使其與柵壓有相同的峰值。R2用來(lái)防止觸電。

電子繼電器控制溫度的靈敏度很高。通過(guò)電接點(diǎn)溫度計(jì)的電流最大為30RA,因而電接點(diǎn)溫度計(jì)

使用壽命很長(zhǎng)，故獲得普遍使用。

恒溫槽的溫度控制裝置屬于“通”“斷”類型，當(dāng)加熱器接通后，恒溫介質(zhì)溫度上升，熱量的傳遞使

水銀溫度計(jì)中的水銀柱上升。但熱量的傳遞需要時(shí)間，因此常出現(xiàn)溫度傳遞的滯后，往往是加熱器

附近介質(zhì)的溫度超過(guò)設(shè)定溫度，所以恒溫槽的溫度超過(guò)設(shè)定溫度。同理，降溫時(shí)也會(huì)出現(xiàn)滯后現(xiàn)象。

山此可知，恒溫槽控制的溫度有一個(gè)波動(dòng)范圍，并不是控制在某一固定不變的溫度。控溫效果可以

用靈敏度加表示：

加=±號(hào)

式中，力為恒溫過(guò)程中水浴的最高溫度，t2為恒溫過(guò)程中水浴的最低溫度?？梢钥闯?曲線(a)表示

恒溫槽靈敏度較高;(b)表示恒溫槽靈敏度較差;(c)表示加熱器功率太大;(d)表示加熱器功率太小或散

熱太快。影響恒溫槽靈敏度的因素很多，大體有：

1.恒溫介質(zhì)流動(dòng)性好，傳熱性能好，控溫靈敏度就高；

2.加熱器功率要適宜，熱容量要小，控溫靈敏度就高；

3.攪拌器攪拌速度要足夠大，才能保證恒溫槽內(nèi)溫度均勻;

4.繼電器電磁吸引電鍵，后者發(fā)生機(jī)械作用的時(shí)間愈短，斷電時(shí)線圈中的鐵芯剩磁愈小，控溫靈

敏度就高；

5.接觸溫度計(jì)熱容小，對(duì)溫度的變化敏感，則靈敏度高；

6.環(huán)境溫度與設(shè)定溫度的差值越小，控溫效果越好。

圖1-4控溫靈敏度曲線

三、儀器與試劑

玻璃缸（容量10升或視需要而定）1個(gè)；電動(dòng)攪拌器（功率40瓦或視需要而定）1臺(tái)；電加熱

器（功率250瓦的電熱絲或視需要而定）1支;接觸溫度計(jì)（或感溫元件）1支;控溫器1臺(tái)；1/10C

溫度計(jì)1支；貝克曼溫度計(jì)1支；秒表1塊；燒杯（200毫升）1個(gè)；電子繼電器1臺(tái)；蒸鐳水。

四、實(shí)驗(yàn)步驟

1、將蒸儲(chǔ)水注入浴槽至容積的2/3處，將感溫元件、加熱器與控溫器接好，攪拌器、溫度計(jì)放

在合適的位置（見(jiàn)圖1-1）o先開動(dòng)一下攪拌器，觀察水流方向，順著水流方向依次將電加熱器、接

觸溫度計(jì)及普通溫度計(jì)安裝好。

2、設(shè)置恒溫溫度，仔細(xì)調(diào)節(jié)溫度并恒溫。將電加熱器、接觸溫度計(jì)分別與繼電器上接頭接好.

注意，須先經(jīng)指導(dǎo)教師檢查后，方可接通電源。

3、調(diào)貝克曼溫度計(jì)，恒溫溫度時(shí)水銀柱在刻度25℃左右，并安放在恒溫槽中。

4、旋開接觸溫度計(jì)上部的調(diào)節(jié)帽固定螺絲，旋動(dòng)調(diào)節(jié)帽，使標(biāo)鐵指示稍低于25℃處。開始加熱.

5、開啟電動(dòng)攪拌器，選擇合適的轉(zhuǎn)速。

6、加熱時(shí)，觀察1/10℃溫度計(jì)讀數(shù)，當(dāng)與指定溫度接近時(shí)（相差0.5℃）,需重新調(diào)節(jié)接觸溫

度計(jì)標(biāo)鐵，按調(diào)節(jié)帽每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，鴿絲上升0.1℃的標(biāo)準(zhǔn)調(diào)節(jié)。這樣即可調(diào)節(jié)到25℃,使鴿絲與水

銀柱恰好處在剛剛接通與斷開狀態(tài)（這一狀態(tài)即可由繼電器的銜鐵與磁鐵接通或斷開判斷，也可由

溫度自動(dòng)控制器的紅綠指示燈來(lái)判斷，一般說(shuō)來(lái)，紅燈表示加熱，綠燈表示停止加熱）。然后固定

調(diào)節(jié)帽，需注意在調(diào)節(jié)過(guò)程中，決不能以接觸溫度計(jì)的刻度為依據(jù)，必須以1/10℃溫度計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)溫

度計(jì)為準(zhǔn)。接觸溫度計(jì)的指示數(shù)，只能給我們一個(gè)粗略的估計(jì)。

7、恒溫槽靈敏度的測(cè)定：待恒溫槽溫度調(diào)節(jié)到25℃恒溫后，觀察貝克曼溫度計(jì)的讀數(shù)，利用停

表，每隔2分鐘記錄一次貝克曼溫度計(jì)的讀數(shù)。測(cè)定約60分鐘，溫度變化范圍要求在±0.15℃之內(nèi)。

改變恒溫槽中加熱器、接觸溫度計(jì)的相對(duì)位置，按前述方法測(cè)定35℃時(shí)恒溫槽靈敏度。

五、數(shù)據(jù)記錄及處理

將操作步驟7之?dāng)?shù)據(jù)記錄與表中。

1

時(shí)間（分）2467.....

0

貝克曼溫度計(jì)讀數(shù)

改變位置后貝克曼溫度計(jì)讀數(shù)

以時(shí)間為橫坐標(biāo)、溫度為縱坐標(biāo)，繪制25℃及35℃時(shí)的溫度——時(shí)間曲線。

六、思考題

1、恒溫槽恒溫的原理是什么？

2、如何提高恒溫槽的靈敏度？

實(shí)驗(yàn)二鹽的積分溶解熱的測(cè)定

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1、用量熱法測(cè)定Na2S2O3-5H2O和KNO3的積分溶解熱。

2、掌握量熱法的基本測(cè)定方法。

二、實(shí)驗(yàn)原理

物質(zhì)的溶解通常包括溶質(zhì)晶格的破壞和溶質(zhì)分子或離子的溶劑化這兩個(gè)過(guò)程。其中溶質(zhì)的晶格

破壞常為吸熱過(guò)程，溶劑化過(guò)程常為放熱過(guò)程。溶解熱即為這兩個(gè)過(guò)程的熱量的總和，由于這兩個(gè)

熱量的相對(duì)大小不同，有的物質(zhì)溶解時(shí)吸熱而有的物質(zhì)卻放熱。

溫度、壓力和溶質(zhì)、溶劑的性質(zhì)及用量是影響溶解熱的顯著因素。

根據(jù)物質(zhì)在溶解過(guò)程中溶液濃度的變化，溶解熱分為變濃溶解熱和定濃溶解熱。變濃溶解熱又

叫積分溶解熱，它是指在等溫等壓條件下1〃加物質(zhì)溶于一定量溶劑形成某濃度溶液時(shí)，吸收或放出

的熱量。定濃溶解熱又稱微分溶解熱，是等溫等壓條件下1m。/物質(zhì)溶于大量溶某濃度溶液時(shí)的熱效

應(yīng)。兩者單位相同（%?。/）但在溶解過(guò)程中前者濃度持續(xù)變化，后者只有微小變化或視為不變。

積分溶解熱未規(guī)定溶劑的數(shù)量，所以討論或測(cè)量時(shí)應(yīng)注明溶劑具體的數(shù)量。

積分溶解熱可用量熱法直接測(cè)得；微分溶解熱可從積分溶解熱間接求得。

量熱法測(cè)定積分溶解熱，通常在被認(rèn)為是絕熱的量熱計(jì)中進(jìn)行。首先標(biāo)定量熱計(jì)的熱容量，然

后精確測(cè)量物質(zhì)溶解前后因吸熱或放熱引起量熱體系的溫度變化，據(jù)此計(jì)算物質(zhì)積分溶解熱。

1.量熱系統(tǒng)熱容量的標(biāo)定

用一已知積分溶解熱的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（本實(shí)驗(yàn)采用KCI）,在量熱計(jì)中溶解，測(cè)出溶解前后量熱系統(tǒng)

的溫度變化值A(chǔ)T,則量熱系統(tǒng)的熱容量C為

c.町附(1)

Mi'\T.

式中，W|、M］為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的重量（克）和分子量?/日為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)在某溶液溫度及濃度下的積

分溶解熱，此值可由手冊(cè)查到，C為量熱系統(tǒng)的熱容。

2.積分溶解熱的測(cè)定

將（1）式用于待測(cè)物質(zhì)即可得

A//,=-----Z----1（2）

%

式中W2、M2分別為待測(cè)物質(zhì)的重量（克）和分子量?AT2為待測(cè)物質(zhì)溶解前后量熱系統(tǒng)的溫度

變化值.C為已標(biāo)定的量熱系統(tǒng)的熱容，這里假設(shè)了各種水溶液的熱容都相同。

（1）式與（2）式都忽略了熱傳導(dǎo)等對(duì)△「和AT?的影響，所以實(shí)驗(yàn)中要求量熱計(jì)的絕熱應(yīng)良

好，攪拌均勻、緩慢，避免引入較大的攪拌熱。

三、實(shí)驗(yàn)儀器與試劑

溶解熱測(cè)定裝置（如圖所示）;500mL量筒1個(gè);放大鏡1個(gè);分析純KC1、KNC>3、和Na2S2O3-5H2O

圖2-1量熱器示意圖

1.貝克曼溫度計(jì)；2.攪拌器；3.杜瓦瓶；4.加樣漏斗；5.加熱器。

四、實(shí)驗(yàn)步驟

1、調(diào)節(jié)貝克曼溫度計(jì)，使當(dāng)把貝克曼溫度計(jì)浸入本實(shí)驗(yàn)的溶劑水中時(shí)，溫度計(jì)的水銀柱面的位

置應(yīng)在溫度刻度的上半部。調(diào)節(jié)方法見(jiàn)附錄貝克曼溫度計(jì)的用法。

2、測(cè)定系統(tǒng)的熱容

本實(shí)驗(yàn)采用已知溶解熱的KCI作標(biāo)準(zhǔn)物來(lái)標(biāo)定量熱系統(tǒng)的熱容，不同溫度下ImolKCI溶于

200mL水中的積分溶解熱數(shù)據(jù)附后。

（1）量熱系統(tǒng)初始溫度T始的測(cè)量：用500mL量筒準(zhǔn)確量取360mL蒸儲(chǔ)水加入杜瓦瓶中，蓋嚴(yán)

瓶塞，緩慢均勻攪拌，使蒸儲(chǔ)水與量熱系統(tǒng)的溫度達(dá)平衡。每分鐘用放大鏡讀取溫度-次，讀準(zhǔn)至

0.002度，連續(xù)5分鐘溫度讀數(shù)不變時(shí)可認(rèn)為已達(dá)平衡，此溫度即為T始，T蛤讀數(shù)應(yīng)在貝克曼溫度計(jì)

溫度刻度的上半部。

（2）溶解終止時(shí)量熱系統(tǒng)溫度T終的測(cè)量：將預(yù)先稱好的KC1約7.5土0.01克迅速、全部倒入杜

瓦瓶中，塞好瓶塞，緩慢均勻地?cái)嚢瑁捎贙CI溶解為吸熱過(guò)程，溶解時(shí)溫度下降，每分鐘讀取溫

度一次，直至連續(xù)5分鐘那溫度不變，即為T終。再用普通溫度計(jì)量出量熱計(jì)的溫度。倒出量熱計(jì)中

液體，洗凈、晾干。

3.KNO3積分溶解熱的測(cè)定

用KNO3代替KC1重復(fù)上述操作，測(cè)出T始和TKNO3的用量按ImolKNO3：400mol水計(jì)算。

其用量約為5.1g,蒸得水仍為360mL。

4.Na2S2O3-5H2O積分溶解熱的測(cè)定

同3。測(cè)定ImolNa2s2O35H2O：400moi水的積分溶解熱，水仍為360mL,Na2s2。3?5%0約為

12.4g。

五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及處理

實(shí)驗(yàn)記錄一

T始T終UK)C(KJfC)

實(shí)驗(yàn)記錄二

待測(cè)物質(zhì)T始T?ATAH溶解(KJ)

KNO3

Na2S2O3-5H2O

數(shù)據(jù)處理：

1.由所查KCI的積分溶解熱計(jì)算量熱系統(tǒng)的熱容。

2.計(jì)算KNC>3和Na2S2O3-5H2O的積分溶解熱。

六、思考題

1.試分析蒸偲水與杜瓦瓶溫度不平衡時(shí)對(duì)測(cè)量有何影響？

2.試討論實(shí)驗(yàn)中影響溫度差A(yù)T的各種因素。

附錄不同溫度下ImolKC1溶于200moi水中的溶解熱

溫度（℃）溶解熱(KJrnoL)溫度（℃）溶解熱(KJ1noiT)

1019.982018.30

1119.802118.15

1219.622218.00

1319.452317.85

1419.282417.70

1519.102517.56

1618.932617.41

1718.782717.27

1818.602817.14

1918.442917.00

實(shí)驗(yàn)三凝固點(diǎn)降低法測(cè)定溶質(zhì)的分子量

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.用凝固點(diǎn)降低法測(cè)定票的分子量(或摩爾質(zhì)量)。

2.掌握溶液凝固點(diǎn)的測(cè)定技術(shù)。

3.通過(guò)實(shí)驗(yàn)加深對(duì)稀溶液依數(shù)性的理解。

4.學(xué)會(huì)使用貝克曼溫度計(jì)。

二、實(shí)驗(yàn)原理

當(dāng)稀溶液凝固析出純固體溶劑時(shí)，則溶液的凝固點(diǎn)低于純?nèi)軇┑哪厅c(diǎn)，其降低值與溶液的質(zhì)

量摩爾濃度成正比。即

AT=17*-Tz=Kz.mfi(1)

式中，77為純?nèi)軇┑哪厅c(diǎn)，7)為溶液的凝固點(diǎn)，"?B為溶液中溶質(zhì)B的質(zhì)量摩爾濃度，K/為溶

劑的凝固點(diǎn)降低常數(shù)，它決定于溶劑的性質(zhì)，而與溶質(zhì)的性質(zhì)無(wú)關(guān)。

若稱取-定量的溶質(zhì)鈾(g)和溶劑rA(g),配成稀溶液，則此溶液的質(zhì)量摩爾濃度為

rwr1000%

m=BX1000-

DAMB%(2)

式中，MB為溶質(zhì)的分子量。將(2)式代入(1)式，整理得:

=K1000%⑶

M,一/"%

若已知某溶劑的凝固點(diǎn)降低常數(shù)K/值，通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定此溶液的凝固點(diǎn)降低值/T,利用(3)式

即可計(jì)算溶質(zhì)的分子量MB。

需要注意，如果溶質(zhì)在溶液中發(fā)生解離或締合等情況，就不能簡(jiǎn)單地應(yīng)用(3)式加以計(jì)算，濃

度稍高時(shí)即已不是稀溶液。致使測(cè)得的分子量隨濃度的不同而變化，為了獲得比較準(zhǔn)確的分子量數(shù)

據(jù)，則常用外推法，即以式(3)中所計(jì)算而得的分子量為縱坐標(biāo)，以溶液濃度為橫坐標(biāo)作圖，外推

至濃度為零而求得較準(zhǔn)確的分子量數(shù)值。

通常測(cè)凝固點(diǎn)的方法是將溶液逐漸冷卻，但冷卻到凝固點(diǎn)，并不析出晶體，往往成為過(guò)冷溶液。

然后由于攪拌或加入晶種促使溶劑結(jié)晶，由結(jié)晶放出的凝固熱，使體系溫度回升，當(dāng)放熱與散熱達(dá)

到平衡時(shí)，溫度不再改變。此固液兩相共存的平衡溫度即為溶液的凝固點(diǎn)。但過(guò)冷太厲害或寒劑溫

度過(guò)低，則凝固熱抵償不了散熱，此時(shí)溫度不能回升到凝固點(diǎn)，在溫度低于凝固點(diǎn)忖完全凝固，就

得不到正確的凝固點(diǎn)。從相律看，溶劑與溶液的冷卻曲線形狀不同。對(duì)純?nèi)軇﹥上喙泊鏁r(shí)，自由度

_/*=1-2+1=0,冷卻曲線出現(xiàn)水平線段，其形狀如圖111-9-1(1)所示。對(duì)溶液兩相共存時(shí)，自由度

:=2-2+1=1,溫度仍可下降，但由于溶劑凝固時(shí)放出凝固熱，使溫度回升，但回升到最高點(diǎn)又開始

下降，所以冷卻曲線不出現(xiàn)水平線段，如圖111-9-1(2)所示。由于溶劑析出后，剩余溶液濃度變大，

顯然回升的最高溫度不是原濃度溶液的凝固點(diǎn)，嚴(yán)格的做法應(yīng)作冷卻曲線，并按圖01-9-1(2)中所示

方法加以校正。但由于冷卻曲線不易測(cè)出，而真正的平衡濃度又難于直接測(cè)定，實(shí)驗(yàn)總是用稀溶液,

并控制條件使其晶體析出量很少，所以以起始濃度代替平衡濃度，對(duì)測(cè)定結(jié)果不會(huì)產(chǎn)生顯著影響。

圖3-1溶劑與溶液的冷卻曲線

本實(shí)驗(yàn)測(cè)純?nèi)軇┡c溶液凝固點(diǎn)之差，由于差值較小，所以測(cè)溫需用較精密儀器，本實(shí)驗(yàn)使用貝

克曼溫度計(jì)。

三、實(shí)驗(yàn)儀器與試劑

凝固點(diǎn)測(cè)定儀（圖3-2）；貝克曼溫度計(jì)；普通溫度計(jì)；電子分析天平；移液管；洗耳球；濾紙;

毛巾；苯（分析純）：蔡（分析純）；冰塊。

四、實(shí)驗(yàn)步驟

1.凝固點(diǎn)測(cè)定儀的裝置：將儀器洗凈烘干（由實(shí)驗(yàn)室人員完成），調(diào)節(jié)好貝克曼溫度計(jì)，使其

在苯的凝固點(diǎn)時(shí)，水銀柱高度距離頂端刻度1℃一2℃,按圖3-2安裝好儀器，并在冷槽中加入適

量的碎冰和水（冷凍劑的成分隨所用溶劑而定），冰槽溫度控制在2℃—3C,實(shí)驗(yàn)過(guò)程中用攪拌棒

6經(jīng)常攪拌，并間斷補(bǔ)充少量的水，以使水槽溫度保持恒定。

圖3—2凝固點(diǎn)測(cè)定裝置

1-貝克曼溫度計(jì)；2-內(nèi)管攪棒；3-投料支管；4-凝固點(diǎn)管；

5-空氣套管；6-寒劑攪棒；7-冰槽；8-溫度計(jì)。

2.在室溫下用移液管向清潔、干燥的凝固點(diǎn)管內(nèi)加入25.00mL苯，加入的苯要足夠浸沒(méi)貝克曼溫

度計(jì)的水銀球，但注意不宜過(guò)多，盡量不要讓貝克曼溫度計(jì)的水銀球觸及管壁和管底。

3.凝固點(diǎn)粗測(cè)：用攪棒2慢慢攪拌苯液，使溫度逐漸降低，當(dāng)晶體開始析出時(shí)注意溫度的回升，

直到溫度計(jì)所示溫度回升到最高點(diǎn)，記下讀數(shù)，此為粗測(cè)凝固點(diǎn)（或稱為近似凝固點(diǎn)）。

4.凝固點(diǎn)的精測(cè)：取出凝固點(diǎn)管4,用手捂住管壁片刻，同時(shí)不斷攪拌，使管中固體全部熔化，

將凝固點(diǎn)管4直接插入寒劑中使之冷卻至比近似凝固點(diǎn)略高0.3℃時(shí)，取出并迅速擦干，立即放入預(yù)

先浸泡在冰槽中的空氣套管5中，把管4固定在其中，不斷攪拌使溫度逐漸降低，當(dāng)溫度降至比近

似凝固點(diǎn)低0.2C時(shí)，上下迅速抽動(dòng)攪拌棒，當(dāng)過(guò)冷苯結(jié)晶時(shí)溫度迅速上升，借助放大鏡記下溫度計(jì)

所示的最高溫度，此即苯的凝固點(diǎn)，重復(fù)測(cè)定三次，讀數(shù)的平均值即為苯的正式凝固點(diǎn)，各次讀數(shù)

相差不得超過(guò)0.004°C。

5.溶液凝固點(diǎn)的測(cè)定：精確稱取0.2g?0.3g蔡，加入凝固點(diǎn)管中，待全部溶解后，按步驟3和4

分別粗測(cè)和精測(cè)凝固點(diǎn)。

五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及處理

室溫：大氣壓力：苯的密度：冰槽溫度：

物質(zhì)凝固點(diǎn)T/凝固點(diǎn)降低值票的分子量誤差

質(zhì)量測(cè)量值平均

值

苯

蔡

1.按苯的密度計(jì)算所取溶劑苯的質(zhì)量（苯的密度查附錄）。

2.由溶劑、溶液凝固點(diǎn)計(jì)算蔡的分子量。

3.計(jì)算測(cè)定值與理論值的相對(duì)誤差。

六、思考題

1.根據(jù)什么原則考慮加入溶質(zhì)的量，太多太少有何影響？

2.什么因素影響△!＞的測(cè)定？

3.冰槽為何調(diào)到2℃一3℃,過(guò)高或過(guò)低有什么不好？

實(shí)驗(yàn)四液體飽和蒸氣壓的測(cè)定

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.掌握一種測(cè)定液體飽和蒸氣壓的方法。

3.測(cè)定丙酮在不同溫度下的飽和蒸氣壓并計(jì)算在實(shí)驗(yàn)溫度范圍內(nèi)丙酮的平均摩爾汽化熱。

二、實(shí)驗(yàn)原理

液體的飽和蒸汽壓與溫度的關(guān)系可用克拉貝龍方程式表示：

dp_'、apHm

~dT~T\Vm

設(shè)蒸汽為理想氣體，在實(shí)驗(yàn)溫度范圍內(nèi)摩爾汽化熱為常數(shù)，忽略液體體積，對(duì)上一式積分

可得克一克方程式：

1gp=_-"pHm+C

2.303奴

式中，p為液體在溫度T時(shí)的飽和蒸汽壓，C為積分常數(shù)。

根據(jù)克-克方程，以Igp對(duì)T/T作圖，得一直線，其斜率01=-4、叩耳?/2.30311,由此可求得

測(cè)定液體飽和蒸汽壓的方法：

1.靜態(tài)法：在某一溫度下直接測(cè)量飽和蒸氣壓。

2.動(dòng)態(tài)法：在不同的外界壓力下測(cè)定其沸點(diǎn)。

3.飽和氣流法：在一定溫度和壓力下，使干燥的惰性氣體緩慢地通過(guò)被測(cè)物質(zhì)，并使其為被

測(cè)物質(zhì)的蒸氣所飽和。然后測(cè)定所通過(guò)的氣體中被測(cè)物質(zhì)蒸氣的含量，就可由分壓定律計(jì)算出被測(cè)

物質(zhì)在該溫度下的飽和蒸氣壓。

本實(shí)驗(yàn)采用動(dòng)態(tài)法，在大約300imnHg?760nunHg的范圍內(nèi)對(duì)液體改變壓力，測(cè)其相對(duì)應(yīng)的沸點(diǎn)。

三、實(shí)驗(yàn)儀器與試劑

0℃~10050（1/10）刻度溫度計(jì)1支：抽濾瓶1個(gè)；磁力加熱恒溫?cái)嚢杵?臺(tái)；500mL三頸瓶1

個(gè)；低壓瓶（附防護(hù)罩）1個(gè)；玻璃T形管1個(gè)；水銀雙管壓力表1個(gè)；真空泵1臺(tái)（公用）；球

形冷凝器1個(gè)；兩路活塞3個(gè)；250mL蒸儲(chǔ)瓶1個(gè)：丙酮。

四、實(shí)驗(yàn)步驟

1.本法通過(guò)測(cè)定液體在不同外壓時(shí)的沸點(diǎn)來(lái)求液體的蒸氣壓，裝置儀器圖如圖4―1所示，在三

頸瓶中盛1/3體積的丙酮。

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圖4—1純液體飽和蒸氣壓測(cè)定裝置圖

1.恒溫水?。?.溫度計(jì)；3.攪拌；4.平衡管；5.冷凝管；6.水銀壓力計(jì)：7.緩沖瓶；8.進(jìn)氣活塞;

9.三通活塞；10.安全瓶。

2.檢查儀器是否漏氣，關(guān)閉活塞，使真空泵不與體系相通，(注意活塞氣孔方向)開動(dòng)真空泵，

再慢慢旋轉(zhuǎn)活塞使體系與真空泵相通，待壓力計(jì)上水銀柱高度差為50cm?60cm時(shí)，旋轉(zhuǎn)活塞，使

真空泵與體系斷開。觀察壓力計(jì)，若壓力計(jì)水銀柱在4分鐘?5分鐘內(nèi)無(wú)顯著變化，表示體系不漏

氣，可以開始實(shí)驗(yàn)。若水銀柱差有明顯變化，則表示漏氣，應(yīng)檢查漏氣處，重新密封。

3.檢查完畢，接通回流冷凝水及加熱電源。當(dāng)蒸得瓶中液體平穩(wěn)地沸騰并且溫度穩(wěn)定不變時(shí)記

下蒸播瓶中液體的溫度、壓力計(jì)兩側(cè)水銀柱高度。

4.慢慢打開活塞，使體系的壓力增加3cm,關(guān)閉活塞，繼續(xù)加熱至沸騰，當(dāng)溫度恒定時(shí)，記錄

溫度及壓力計(jì)水銀柱的高度。

5.依次增加體系壓力(每次使壓力計(jì)水銀柱高度差約減小3cm)。并且按步驟4進(jìn)行測(cè)定與記錄。

最后一次使體系與大氣相通，即位當(dāng)時(shí)大氣壓下的沸點(diǎn)。

6.切斷電源及冷凝水源。

五、數(shù)據(jù)記錄及處理

實(shí)驗(yàn)記錄：

室溫________大氣壓

溫度水銀壓力計(jì)讀數(shù)(mmHg)丙酮的飽和蒸氣壓(mmHg)

1/hh

XAh=|h|-h21P=Po-Ahlogp

Ti2

數(shù)據(jù)處理：

1.將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)按上表要求填入。

2.作Igp?1/T圖，由圖求出丙酮的平均摩爾汽化熱和丙酮的正常沸點(diǎn)。

六、思考題

1.克——克方程在什么條件下才能應(yīng)用？本實(shí)驗(yàn)方法能否用于測(cè)定溶液的蒸氣壓？為什么？

2.說(shuō)明飽和蒸氣壓、正常沸點(diǎn)、氣液平衡溫度的含義。

3.何時(shí)讀取水銀壓力計(jì)的讀數(shù)？所讀的數(shù)是否就是丙酮的飽和蒸氣壓？

4.溫度和壓力一直不平衡是什么原因造成的？

實(shí)驗(yàn)五化學(xué)平衡常數(shù)及分配系數(shù)的測(cè)定

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.測(cè)定碘和碘離子反應(yīng)的平衡常數(shù)。

2.測(cè)定碘在CCL,和水中的分配系數(shù)。

3.了解溫度對(duì)平衡常數(shù)及分配系數(shù)的影響。

二、實(shí)驗(yàn)原理

在恒溫恒壓下，碘和碘離子在水溶液中建立如下平衡：

丁+七妥

(1)

其平衡常數(shù)Ka為

。XY

Ka=—4一=———?—「(2)

-X{X「

式中a,分別為活度、濃度和活度系數(shù)。在濃度不大的溶液中

’4?1(3)

也,//-

X「

故得K產(chǎn)——%—(4)

X仆X,

測(cè)定平衡常數(shù)必須測(cè)出平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度。

通常在化學(xué)分析中用碘量法測(cè)定水溶液中的心，但在本實(shí)驗(yàn)反應(yīng)系統(tǒng)中，當(dāng)用標(biāo)準(zhǔn)Na2s2O3溶

液滴定“時(shí)，反應(yīng)平衡向左移動(dòng)，直至〃一離解完畢，這樣測(cè)出的12量實(shí)際上是溶液中/2和/「的合

量。為了解決此問(wèn)題，本實(shí)驗(yàn)用溶有適量碘的四氯化碳和K/溶液充分混合振蕩(廠和不溶于

CC14)，達(dá)成復(fù)相平衡。當(dāng)溫度和壓力一定時(shí)，復(fù)相平衡即式(1)的化學(xué)平衡和碘在四氯化碳層和

K/溶液水層的分配平衡同時(shí)達(dá)成。K/的溶液中的A的不僅與水層中的廠、■成平衡，而且與CC14

層中的，2也建立平衡，如圖5-1所示。

圖5-1八在水和CC。中的平衡

由于在一定溫度壓力下，碘在水和CC7,兩種溶劑中平衡濃度比是一個(gè)常數(shù)即分配系數(shù)。

K,(5)

式中，均稱為分配系數(shù)，C'為八在四氯化碳中的濃度，。為A在水中的濃度.

因此，當(dāng)測(cè)定了碘在四氯化碳層的濃度后，并可以通過(guò)預(yù)先測(cè)定的分配系數(shù)K”求出碘在K/溶液

中的濃度c。而分配系數(shù)q可借助于A在CC/彳和純水中的分配來(lái)測(cè)得：

⑹

式中，。〃純水中A的濃度。設(shè)K/溶液中的總碘量為b,廠的初始濃度為品。

當(dāng)通過(guò)分配系數(shù)K”求隹12在K/溶液中的濃度。后，又在已知Co及測(cè)得b的情況下，可知1~的

濃度等于b-c,由于形成一個(gè)要消耗一個(gè)廠的濃度為C0一（bv）,代入式（4）即得平衡常數(shù)

Ka?X.=b?_（7）

c[C0—（b—c）]

三、實(shí)驗(yàn)儀器與試劑

恒溫槽1套；量筒（25mL、100mL）各1個(gè)；滴定管（25mL、5mL）各1支；洗耳球1個(gè)：

碘量瓶（250mL）2個(gè)；移液管（25mL、5mL）各2支；錐形瓶（150mL）4個(gè)；0.02mol?L“七的

11

CC14溶液;0.02%12的水溶液；O.lOOOmobL-KI水溶液;2.4%KI（滴定代水）0.0200mobL

Na2s2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液；0.5%淀粉溶液。

四、實(shí)驗(yàn)步驟

1.控制恒溫槽水溫為25℃.

2.取兩個(gè)250mL碘量瓶，標(biāo)上號(hào)碼，用量筒按下表配制溶液，隨即蓋好。

3.將配好的溶液劇烈振蕩十分鐘，然后置于恒溫槽里并時(shí)常搖動(dòng)，使系統(tǒng)溫度均勻，恒溫半小

時(shí)以上。待系統(tǒng)兩液層分層后（如水層表面還有CCL輕輕搖動(dòng)使之沉下），按表列數(shù)據(jù)取樣進(jìn)行分

析。

4.水層分析：先用Na2s2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至淡黃色時(shí)加2ml淀粉溶液作指示劑，然后仔細(xì)滴至

蘭色恰好消失。

5.四氯化碳層分析：先在錐形瓶中加5〃遼水和5機(jī)入2.4%K/溶液（容易滴定），再取CCL層5

mL（移液管穿過(guò)水層時(shí)要輕壓洗耳球使其鼓泡，以免水層進(jìn)入移液管中）置于錐形瓶?jī)?nèi)，滴至水層

呈淺黃色，CCL層呈粉紅色，加2ml淀粉溶液，用Na2s2O3滴定，滴定過(guò)程中必須充分振搖，以使

CCL,層中心進(jìn)入水層，細(xì)心滴至水層蘭色消失，四氯化碳層不再現(xiàn)紅色。

滴定后的CC14溶液以及實(shí)驗(yàn)完成時(shí)碘量瓶剩余的溶液要倒入指定回收瓶中。

五、數(shù)據(jù)記錄及處理

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄：

室溫：大氣壓力：Na2s2O3溶液

滴定所需

CC"層Na2s2O3溶液體積

混合液組成（ml）水層體積數(shù)

體積數(shù)（ml）

編號(hào)

水層CCL層

123平

HOCCl4（I）KICCl“2。層CClfs123平均

2244均

12002500505

25020505105

30251000105

數(shù)據(jù)處理:

碘在各液層中的濃度

樣品編號(hào)123

“2。層

CS層

分配系數(shù)K=平衡常數(shù)

K?=焰=

K平均值=

1.計(jì)算碘在水和四氯化碳溶液中的分配系數(shù)

2.計(jì)算碘和碘離子反應(yīng)的平衡常數(shù)

六、思考題

1.測(cè)定平衡常數(shù)及分配系數(shù)為什么要在同一溫度下恒溫？

2.本實(shí)驗(yàn)為什么要通過(guò)分配系統(tǒng)的測(cè)定求化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)？

3.配制1、2、3號(hào)溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的目的何在？如何由滴定數(shù)據(jù)計(jì)算平衡時(shí)KI、卜、Kb的濃度

（mol/L）?

4.如何加速平衡的到達(dá)？分析水層和CCL,層時(shí)應(yīng)注意些什么？

5.由實(shí)驗(yàn)結(jié)果，你能得到哪些結(jié)論？

實(shí)驗(yàn)六部分互溶的雙液體系相互溶解度曲線的測(cè)定

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.測(cè)定酚一水二組分部分互溶體系相互溶解度曲線：

2.測(cè)定該體系的臨界溶解溫度與該溫度下體系的組成。

二、實(shí)驗(yàn)原理

在指定溫度下部分互溶的雙液體系，?般若升高溫度其相互溶解度增大，達(dá)某溫度以上時(shí)可以

完全互溶，此溫度稱為臨界溶解溫度。本實(shí)驗(yàn)測(cè)定常壓下，酚一水體系的相互溶解度曲線和臨界溶

解溫度。

三、實(shí)驗(yàn)儀器與試劑

1000mL燒杯一個(gè)；10mL刻度移液管一支；5mL刻度移液管一支，分析純的苯酚，帶加熱的磁

力攪拌器，玻璃套管一套，數(shù)顯式溫度計(jì)一支，玻璃攪拌器一支。

四、實(shí)驗(yàn)步驟

1.稱取4g苯酚（準(zhǔn)確到0.1g）放入盛液管內(nèi)管。用刻度移液管加入4mL水。按照?qǐng)D6-1所示裝

配儀器。

圖6—1測(cè)量裝置

A一盛液試管B—溫度計(jì)C、D-攪拌器E—玻璃套管F—作為加熱水槽的燒杯G—溫度計(jì)

2.接通加熱電源，使外部水浴溫度達(dá)到85℃,攪拌內(nèi)管中的液體。使兩層充分混合。記下混合

物由混濁變?yōu)榍辶習(xí)r的溫度，即酚和水完全互溶的溫度。

3.將內(nèi)管連同套管提出水浴，繼續(xù)攪拌，溫度下降。記錄混合物由清亮變?yōu)榛鞚釙r(shí)的溫度與前

面所測(cè)溫度對(duì)照。兩次溫度的讀數(shù)應(yīng)十分接近。否則要重復(fù)整個(gè)測(cè)定操作幾次至滿意為止。

4.依次再加入1mL水，重復(fù)以上操作。

5.達(dá)到最高溫度后又下降，改為依次加2mL、4mL、6mL水操作3次。

五、數(shù)據(jù)記錄及處理

室溫℃氣壓mmHg苯酚量克

實(shí)驗(yàn)記錄

每次所加水的總水的重量百加熱清亮冷卻混濁平均

0.水重重量分?jǐn)?shù)溫度溫度溫度

數(shù)據(jù)處理：

1.計(jì)算各混合物中水的重量百分?jǐn)?shù)，填入上表中。

2.以重量百分?jǐn)?shù)為橫坐標(biāo)，作出酚一水體系的相互溶解度曲線。

3.在曲線上找出臨界溶解溫度。

4.找出該臨界溶解溫度卜的體系組成。

實(shí)驗(yàn)七雙液系的氣液平衡相圖

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.用沸點(diǎn)儀測(cè)定在常壓下苯-乙醇雙液系的氣液平衡相圖，確定其恒沸溫度和恒沸組成。

2.了解沸點(diǎn)的測(cè)定方法，通過(guò)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步理解分儲(chǔ)原理。

3.掌握阿貝折射儀的測(cè)量原理及使用方法。

二、實(shí)驗(yàn)原理

在常溫下，任意兩種液體混合組成的二組分系統(tǒng)稱為雙液體系。若兩液體能按任意比例相互溶

解，則稱完全互溶雙液體系；若只能部分互溶，則稱部分互溶雙液體系。

液體的沸點(diǎn)是指液體的蒸氣壓與外界大氣壓相等時(shí)的溫度。在一定的外壓下，純液體有確定的

沸點(diǎn)。而雙液體系的沸點(diǎn)不僅與外壓有關(guān)，還與雙液體系的組成有關(guān)。圖7-1是一種最簡(jiǎn)單的完全

互溶雙液系的圖。圖中縱軸是溫度（沸點(diǎn)）T,橫軸是液體B的摩爾分?jǐn)?shù)招（或質(zhì)量百分組成），

上面一條是氣相線，下面一條是液相線，對(duì)應(yīng)于同一沸點(diǎn)溫度的二曲線上的兩個(gè)點(diǎn)，就是互相成平

衡的氣相點(diǎn)和液相點(diǎn)，其相應(yīng)的組成可從橫軸上獲得。因此如果在恒壓下將溶液蒸儲(chǔ)，測(cè)定氣相儲(chǔ)

出液和液相蒸偏液的組成就能繪出圖。

如果液體與拉烏爾定律的偏差不大，在圖上溶液的沸點(diǎn)介于A、B二純液體的沸點(diǎn)之間（見(jiàn)

圖7-1）,實(shí)際溶液由于A、B二組分的相互影響，常與拉烏爾定律有較大偏差，在圖上會(huì)有最

高或最低點(diǎn)出現(xiàn)，如圖7-2所示，這些點(diǎn)稱為恒沸點(diǎn)，其相應(yīng)的溶液稱為恒沸點(diǎn)混合物。恒沸點(diǎn)混

合物蒸儲(chǔ)時(shí)，所得的氣相與液相組成相同，靠蒸鐳無(wú)法改變其組成。如HC1與水的體系具有最高恒

沸點(diǎn)，苯與乙醇的體系則具有最低恒沸點(diǎn)。

圖7-1完全互溶雙液系的圖7-2完全互溶雙液系的另一種類型相圖

為了繪制沸點(diǎn)組成圖，要求同時(shí)測(cè)定溶液的沸點(diǎn)及氣液平衡時(shí)的兩相組成。本實(shí)驗(yàn)是利用回流

及分析的方法，測(cè)定不同組成溶液的沸點(diǎn)及氣液平衡組成。沸點(diǎn)數(shù)據(jù)可直接獲得，而氣液組成則利

用其組成與折光率之間的關(guān)系，應(yīng)用阿貝折射儀間接測(cè)得，即通過(guò)液體折光率的測(cè)定來(lái)確定其組成。

折光率是物質(zhì)的一個(gè)特征數(shù)值，溶液的折光率與組成有關(guān)，因此測(cè)定一系列已知濃度的溶液折

光率，作出在一定溫度下該溶液的折光率一組成工作曲線，即可按內(nèi)插法得到未知溶液的組成。

物質(zhì)的折光率與溫度有關(guān)，大多數(shù)液體有機(jī)化合物折光率的溫度系數(shù)為-0.0004,因此在測(cè)定時(shí)

應(yīng)將溫度控制在指定值的±0.2℃范圍內(nèi)，才能將這些液體樣品的折光率測(cè)準(zhǔn)到小數(shù)點(diǎn)后四位。對(duì)揮

發(fā)性溶液或易吸水樣品，加樣品時(shí)動(dòng)作要迅速，以防止揮發(fā)或吸水而影響折光率的測(cè)定結(jié)果。

沸點(diǎn)的定義雖簡(jiǎn)單明確，但是，沸點(diǎn)的測(cè)定卻不是一件容易的事情，原因是沸騰時(shí)常易發(fā)生過(guò)

熱暴沸現(xiàn)象，而在氣相中又易出現(xiàn)分儲(chǔ)效應(yīng)。本實(shí)驗(yàn)所用沸點(diǎn)儀如圖7-3所示，是一只帶有回流冷

凝管的長(zhǎng)頸圓底燒瓶，冷凝管底部有一球形小室D,用以收集冷凝下來(lái)的氣相樣品，液相樣品則通

過(guò)燒瓶上的支管L抽取。溫度計(jì)的安裝須注意使水銀球一半浸在液面下，一半露在蒸氣中，并在水

銀球的外圍套一個(gè)玻璃管C,這樣，溶液沸騰時(shí)，在氣泡的帶動(dòng)下，使氣液不斷噴向水銀球而自玻

管上端溢出；另外，小玻管C還可以減少沸點(diǎn)周圍環(huán)境（如風(fēng)或其它熱源的輻射）對(duì)溫度計(jì)讀數(shù)可

能引起的波動(dòng)，因此這樣測(cè)得的溫度就能較好地代表氣液兩相的平衡溫度。

分析平衡時(shí)氣相和液相的組成，須準(zhǔn)確取得氣相和液相的樣品。沸點(diǎn)儀中蒸氣的分儲(chǔ)作用會(huì)影

響氣相的平衡組成，使取得的氣相樣品的組成與氣液平衡時(shí)氣相的組成產(chǎn)生偏差，因此要減少氣相

的分儲(chǔ)作用。本實(shí)驗(yàn)中所用沸點(diǎn)儀是將平衡的蒸氣凝聚在小球D內(nèi)，在容器A中的溶液不會(huì)濺入小

球D的