物化实验思考题.doc

实验一 燃烧热的测定1.指出公式中各项的物理意义。答：（1）Qp,m=Qv,m+B(g)RT式中 B(g)为反应中产物气体物质的总物质的量与反应物气体物质总物质的量之差；R为气体常数；T为反应的绝对温度。 （2）-Qv,m-m点火丝Q点火丝-m棉线Q棉线=C量热计T式中 C量热计为量热计的热容，表示量热计每升高1所需吸收的热量；T为样品燃烧前后量热计温度的变化值；m为待测物质的质量；M为待测物质的相对摩尔质量；Qv,m为待测物质的恒容燃烧热；m点火丝为点火丝的质量；Q点火丝为点火丝的燃烧热；m棉线为棉线的质量；Q棉线为棉线的燃烧热。2.数字贝克曼温度计的使用方法是什么？数字贝克曼温度计与普通温度计的主要区别是什么？答：使用方法：操作前准备，将探头插入被测物，并打开电源开关；温度测量：先将“温度温差”置于“温度”，其次将面板“测量保持”置于测量位置；温差测量：先将“温度温差”置于“温差”位置，其次将面板“测量保持”置于测量位置，再次，按被测物的实际温度调节到“基温选择”使读数的绝对值尽可能小。区别：数字贝克曼温度计是用热电耦做的.利用的热电耦原理；普通温度计利用的是物质密度的变化。3.在本实验装置中那些为体系？那些为环境？体系和环境通过那些途径进行热交换？这些热交换对结果影响怎样？答：体系：内筒水，氧弹，温度计，内筒搅拌器。环境；外筒水实验过程中，由于对流和辐射，存存在热消耗，如：内桶水温与环境温差过大，内桶盖有缝隙会散热，搅拌时搅拌器摩擦内筒内壁使热容易向外辐射。采取措施:（1）量热计上方加盖，减少对流；（2）外筒内壁和内筒外壁皆镀成镜面，减少热辐射。这些热辐射将会降低被测物的燃烧热。4.使用氧气要注意哪些问题？答：使用前要检查连接部位是否漏气，可涂上肥皂液进行检查，调整至确实不漏气后才进行实验；由于氧气只要接触油脂类物质，就会氧化发热，甚至有燃烧、爆炸的危险。因此，必须十分注意，不要把氧气装入盛过油类物质之类的容器里，或把它置于这类容器的附近或火源附近；使用时，要把钢瓶牢牢固定，以免摇动或翻倒；开关气门阀要慢慢地操作，切不可过急地或强行用力把它拧开。5.搅拌过快或过慢有何影响？答：搅拌太快则散热过多，测得反应热偏低；搅拌过慢则热量分布不均匀，误差较大。6.为什么实验测量到的温度差值要经过作图法校正？答：因为热量的散失无法完全避免，这可以是由于环境向量热计辐射进热量而使温度升高，也可以是由于是由于量热计向环境辐射出热量而使量热计温度降低。因此，燃烧前后温度的变化值不能直接测量准确，所以必须用作图法进行校正。实验二 溶解热的测定1.温度和浓度对溶解热有无影响？答：溶解热指在一定温度及压力下(通常是温度为298K，压力为100kPa的标准状态)，一摩尔的溶质溶解在大体积的溶剂时所发出或吸收的热量。在等压状态下，溶解热等同于焓值的变化，因此也被称为溶解焓。焓是只是温度的函数因此温度对溶解热有关，浓度无关。2.本实验为什么要测量体系的热熔？答：减少由体系吸收热量儿产生的误差。3.可否利用本实验的仪器测量中和反应等其他反应的热效应？答：可以。本实验装置除测定溶解热外，还可以用来测定中和热、水化热、生成热及液态有机物的混合热等总效应，但要根据需要，设计合适的反应器，如中和热的测定，可将溶解热装置的漏斗部分换成一个碱贮存器，以便将碱液加入（酸液可以直接从瓶口加入），碱贮存器下端为一胶塞，混合时用玻璃棒捅破，也可以为涂凡士林的毛细管，混合时可用吸耳球吹气压出。实验四 凝固点降低法测相对摩尔质量1.为什么要先测近似凝固点？答：因为凝固点的确定比较困难，先测一个近似凝固点，精确测量时，在接近近似凝固点时，降温速度要减慢，到凝固点时快速搅拌。2.根据什么原则考虑加入溶质的量？太多或太少影响如何？答：根据溶液凝固点的下降值考虑加入溶质的量。太多就不是稀溶液，太少凝固点下降值太小，误差大。3.如何选择溶剂？答：溶剂要能很好的溶解溶质，当溶质在溶液里有解离、缔合、溶剂化或形成配合物等情况下不适用，一般只用于电解质稀溶液；凝固点不应太高或太低，在常温下易达到。实验七、八 原电池电动势及化学反应的热力学函数变化值的测定1.为什么不能用伏特计量测电池电动势？答：电池的电动势不能用伏特计测量，其原因是：(1)用伏特计测量，有电流流过电池，电池的内阻电压降使所测电动势偏低；(2)有较大电流通过电极时，电极极化作用使电极电势偏离平衡电极电势，测得的电动势小于电池的可逆电动势；(3)有电流通过电池时，电池会发生化学反应使溶液的浓度改变，导致电动势的改变，从而破坏了电池的可逆性。2.对消法测量电池电动势的主要原理是什么？答：利用对消法（即补偿法）可以使电池在无电流（或极微弱电流）通过的条件下测得两极间的电势差，这时电池反应是在接近可逆条件下进行的，这一电势差即为该电池的平衡电动势。3.电势差计、标准电池、检流计及工作电池各有什么作用？答：电位差计：利用补偿法测定被测电极电动势；标准电池：提供稳定的已知数值的电动势EN，以此电动势来计算未知电池电动势。检流计：指示通过电路的电流是否为零；工作电池：为整个电路提供电源，其值不应小于标准电池或待测电池的值。4. 什么是盐桥？盐桥有什么作用？应选用什么样的电解质做盐桥？答：（1）常用于原电池试验，材料：琼脂+饱和氯化钾溶液或饱和硝酸铵溶液.（2）对于双液电池电动势的测定需用盐桥消除液体接界电势。（3）选择盐桥中电解质的要求是：高浓度（通常是饱和溶液）；电解质正、负离子的迁移速率接近相等；不与电池中的溶液发生反应。具体选择时应防止盐桥中离子与原电池溶液中的物质发生反应，如原电池溶液中含有能与Cl-作用而产生沉淀的Ag+、Hg 离子或含有能与K+离子作用的ClO离子，则不可使用KCl盐桥，应选用KNO3或NH4NO3盐桥。5.为什么用本法测定电池反应的热力学函数变化值，电池内进行的化学反应必须是可逆的，电动势又必须用对消法测定？答：因为Gibbs-Helmholtz方程是建立在可逆过程上的。只有利用对消法，可以使电池在无电流（或极微弱电流）通过的条件下测得两极间的电势差，这时电池反应是在接近可逆条件下进行的，这一电势差即为该电池的平衡电动势。实验九 蔗糖转化反应速率常数的测定1.蔗糖转化反应的速率与哪些条件有关？该反应作为一级反应的必要条件是什么？答：温度影响化学反应速度。浓度也影响反应速度（注意，这些条件不影响反应速率常数）；催化剂影响反应速度。（通过影响反应速率常数改变反应速度）由于有大量溶剂存在，反应过程中溶剂的浓度变化很小，可以把反应看作一级反应。2.为什么可以用蒸馏水来校正旋光仪的零点？在本实验中，若不进行校正，对实验结果是否有影响，为什么？答：用蒸馏水进行校正是因为蒸馏水是没有旋光性的。以蒸馏水的旋光度作为0点就能够知道蔗糖在何时旋光度降至零。若不进行校正对实验没有影响，在蔗糖转化反应过程中，所测的旋光度t不需要零点校正，因为数据处理要求ln(t)对t作图，若t和对零点都有一个偏差，t可以抵消。3.配制蔗糖溶液时，蔗糖浓度配制准确与否对求出的反应的速率常数K有无影响？答：无影响，K只与温度有关4.当把蔗糖溶液和盐酸溶液相互混合时，你认为是把盐酸倒入蔗糖好呢，还是把蔗糖倒入盐酸更好？请说明理由。答：第一，那要看谁的比重大，比重大的倒入比重小的，因为稀释是一个放热过程；第二，本反应中氢离子为催化剂，如果将蔗糖溶液加到盐酸溶液中，在瞬间体系中氢离子浓度较高，导致反应速率过快，不利于测定。5.使用旋光仪测定旋光度是以三分视野分界线消失且较暗的位置读数，可否以三分视野分界线消失且较亮的位置读数？哪种方法更好？答：可以。第一种方法好，因为在亮视场不易辨别三分视界的消失。实验十 乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定1.本实验为什么需要在恒温下进行？答：温度会影响化学反应的速率常数，因此实验需要保持恒温，才能测定该温度下的速率常数K值。2.为什么在测定ko时要用0.0100moldm-3的NaOH溶液，测定k要用0. 0100moldm-3的CH3COONa溶液？答：0是反应：CH3COOC2H5NaOH CH3COONaC2H5OH 体系t=0时的电导率，但是CH3COOC2H5与NaOH混合的瞬间就已开始反应，因而混合后第一时间测的也不是t=0时的电导率。根据CH3COOC2H5与NaOH体积和浓度都相等，二者混合后浓度均稀释一倍，若忽略CH3COOC2H5的电导率，0.0100moldm-3NaOH所测即为0。是上述反应t=t时的电导率，当反应完全时，CH3COONa的浓度和t=0时NaOH浓度相同，若忽略C2H5OH的电导率，0.0100moldm-3的CH3COONa所测即为。3.为什么NaOH溶液和CH3COOC2H5溶液要足够稀？答：因为在稀溶液中，每种强电解质的电导与其浓度成正比，而且溶液的总电导等于溶液中各离子电导之和。溶液中乙酸乙酯和乙醇不具有明显的导电性，它们的浓度变化不致影响电导的数值。同时反应过程中Na+的浓度始终不变，它对溶液的电导有固定的贡献，而与电导的变化无关。因此参与导电且反应过程中浓度改变的离子只有OH-和CH3COO-。 由于OH-的导电能力比CH3COO-大得多，随着反应的进行，OH-逐渐减少而CH3COO-逐渐增加，因此溶液的电导随逐渐下降。4.本实验为什么可用测定反应液的电导率的变化来代替浓度的变化？答：因为随着反应的进行，导电能力很强的OH-离子逐渐被导电能力弱的CH3COO-离子所取代，致使溶液的电导逐渐减小，而且系统导电率的减少量与OH-浓度的减少量成正比，所以可用测定反应液的电导率的变化来代替浓度的变化。5.本实验为什么要求NaOH溶液和CH3COOC2H5溶液混合一半时就开始计时？反应液的起始浓度应该是多少？答：因为反应刚开始时NaOH浓度大，使反应速率快，所以混合一半时就开始计时。反应液的起始浓度应该是0.0100moldm-3。6.利用反应物、产物的某物理性质间接测量浓度进行动力学研究应满足哪些条件？答：随着反应的进行物理性质随着浓度的变化而成正比变化，且容易通过实验仪器检测到。实验十六 用热分析法作Pb-Sn合金相图1.何谓热分析法？用热分析法测绘相图时应该注意些什么？答：热分析法是通过观察体系在冷却（或加热）时温度随时间的变化关系，来判断有无相变的发生。通常的做法是先将体系全部熔化，然后让其在一定环境中自行冷却，并每隔一定的时间记录一次温度，以温度（T）为纵坐标，时间（t）为横坐标，画出称为步冷曲线的T-t 图。用热分析法测绘相图时，被测体系必须时时处于或接近相平衡状态，因此体系的冷却速度必须足够慢。2.用相率分析在各条步冷曲线出现平台的原因。答：单组分(纯Pb、纯Sn)时f=C1=1-2+1=0 出现平台；双组分(PbSn)时f=C1=2-3+1=0 出现平台。3.为什么在不同组分熔融液的步冷曲线上最低共熔点的水平线段长度不同？答：因为最低共熔混合物各组分含量不同，完全凝固所用时间不同，故水平线段不同，含量大的，平台长；组成越接近低共熔，析出越多，平台越长。4.用加热曲线是否可以作相图？答：可以。但在实验过程中需有均匀的升温速率，这样，实验设备和条件要求较高，因此一般均用步冷曲线的方法来绘制固液体系的相图。5.本实验应注意什么？答：第一，冷却速度不应太快，控制适当的降温速度6.纯物质的步冷曲线上应是平台还是拐点，为什么？答：平台。用相率分析：单组分(纯Pb、纯Sn)时f=C1=1-2+1=0 出现平台。7.每个样品的加热温度如何确定？如何确定何时停止记录？答：当样品完全融化成液态时即为加热温度，当步冷曲线出现平台后下降时可停止计时。8.什么叫最低共熔点？答：低共熔点：在一些二元体系中，在升温过程中，两组分能以任何比例互相熔成一个液相。如果两个组分以适当比例混合，在某一温度下两个固体组分可同时熔化，且这个温度通常低于每一纯组分的温度，该温度叫低共熔温度。由低共熔温度和低共熔组分所决定的点叫低共熔点9.步冷曲线上的水平线段的长短说明了什么？答：二组分混合物的步冷曲线，当温度降至低共熔温度时出现水平线段，此水平线段的长短与所出的低共熔物的量成正比，对于相同重量的不同组成混合物，其组成愈接近共熔物组成，它能构成低共熔混合物的量就越多，故其析出的时间愈长，亦即步冷曲线中水平线段愈长。（即析出低共熔混合物的时间）实验十八 临界胶束浓度测定1.结合自己的设计及实验操作讨论不同方法的特点。答：电导法：仅对离子型表面活性剂实用，但对CMC值较大、表面活性低的表面活性剂因转折点不明显而不灵敏，过量的无机盐会大大降低测定的灵敏度。该方法用电导率仪直接测电导率，装置简单，系统误差小。表面张力法：对于高表面活性还是低表面活性的表面活性剂，其CMC值的测定都具有相似的灵敏度，不受无机盐的干扰，亦适合于非离子型表面活性剂。但有少量有极性机物存在时，p-Inc曲线上出现最低点，不易确定转折点。粘度法：粘度法测定CMC值，虽然溶液浓度变化较小，溶液流出时间较接近，且表面活性剂溶液易气泡，实验误差大，操作相对复杂。密度法：密度法适用范围同表面张力法，装置简单、操作简便。若溶液浓度差别不大，曲线转折点和准确性不如电导法和表面张力法，所以密度法需拉大相邻两溶液的浓度差。2.你设计的操作步骤还有哪些需要改进的？答：准确配制不同浓度SDS溶液这个步骤需改进。3.查阅文献，还有哪些方法可用来测定表面活性剂的临界胶束浓度？怎样设计实验？答：原则上只要溶液性质随溶液中胶束的产生而发生改变，就存在一个与浓度曲线的转折点，从而通过作图得到临界胶束浓度.实验二十 乙醇性质的测定乙醇蒸发焓的测定1.静态法测蒸气压的原理是什么？答：把待测物放在一个封闭体系中，在不同温度下，直接测量蒸汽压或在不同外界压力下测液体的沸点。2.能否在加热情况下检查是否漏气？答：不能。因为温度升高，使气体的压力增大（因体系的体积不变），会弥补因漏气使压力的减小，造成假不漏气或漏气程度很小。3.如何判断等压计中试样球与等压计间空气已全部排出？如未排尽空气对实验有何影响？答：应使试样球内液体沸腾3-5 分钟，可认为其中空气已被赶净；在试样球与等压计间有空气会使所测蒸汽压降低，导致所测沸点降低。4.实验时抽气及漏入空气的速度应如何控制，为什么？答：抽气速度以使气泡一个一个地逸出为宜，如发现气泡成串上窜，缓缓打开进气活塞漏入空气为防止液体大量挥发儿影响实验进行；漏入空气时也要缓缓打开进气活塞，因为要是有空气倒灌入a、b管中蒸汽压测量值将会降低。5.升温时如液体急剧汽化应做何处理？答：缓缓打开进气活塞，漏入少量空气6.每次测定前是否需要重新抽气？答：不需要。因为不同温度，其饱和蒸汽压也不同。而且饱和蒸汽压随着温度梯度升高而升高。即压力计的测量值在减小。设计温度升高梯度，可以避免每次测定需要重新抽气这一步骤。7.等压计的U形管内所贮液体起何作用？答：使液面相平判断饱和蒸汽压与外压相等而后用以记录数据。双原子的气夜平衡相图1.做乙醇-环己烷标准溶液的折光率-组成工作曲线的目的是什么？答：用于测这两个成分混合物的组成。只要测一下样液的折光率，对应于工作曲线，就可以查到组成。2.每次加入烧瓶中的乙醇或环己烷是否应严格按记录表规定的精确值来进行？答：不是，如果加入量发生了微小的偏差，对相图的绘制无影响，因为最终液体的组成是通过对折光率的测定，在工作曲线上得出，所以无影响3.测定纯乙醇和环己烷的沸点是为什么要求烧瓶内必须是干燥的，而测定混合液的沸点和组成时则可不必将原先附在瓶壁的混合液绝对除净？答：纯乙醇和环己烷能和水形成共沸物，沸点降低，影响正常的测定。实验只要测不同组成下的沸点、平衡时气相及液相的组成即可，所以混合体系具体总的组成没必要精确。4.如何判定气、液相已达平衡状态？收集气相冷凝液的小球过大或过小对实验结果有何影响？答：溶液正好处于沸腾状态，且温度计的读数稳定并维持35分钟系统达到平衡。收集气相冷凝液的小球容积过大，可造成溶液的分馏，过小则会因取样太少而给测定带来一定困难。5.为什么工业上常生产95%酒精？只用精馏含水酒精的方法是否可能获得无水酒精？答：当乙醇达到95%时就形成了乙醇-水共沸物，再蒸馏只能蒸出比例仍为95%的酒精和5%水。因此不能只用精馏含水酒精的方法获得无水乙醇。最大气泡压力法测定溶液的表面张力1.液体表面张力的大小与哪些因素有关？答：液体的表面张力与液体的成分、溶质的浓度、温度、表面气氛、毛细管是否干净及毛细管的尖端是否与液面相切等因素有关。2.表面张力仪的清洁与否对所测数据有何影响？答：有，如果测定管中有杂质，将会影响溶液浓度从而影响表面张力。3.为什么不能将毛细管插进液体里去？答：