相等的乙酸乙酯溶液.ppt

基础化学实验,目的要求,了解极化曲线的意义和应用；掌握恒电位仪的使用方法。,掌握稳态恒电位法测定金属极化曲线的基本原理和测试方法；,实验十一极化曲线的测定,实验原理,1.极化现象与极化曲线,图1极化曲线A-B：活性溶解区；B：临界钝化点B-C：过渡钝化区；C-D：稳定钝化区D-E：超(过)钝化区,由于电流通过电极而导致电极电势偏离平衡值的现象称为电极的极化，描述电流密度与电极电势之间关系的曲线称作极化曲线，如图1所示。,实验十一极化曲线的测定,金属的阳极过程是指金属作为阳极时在一定的外电势下发生的阳极溶解过程，如下式所示：MMn+ne此过程只有在电极电势正于其热力学电势时才能发生。阳极的溶解速度随电位变正而逐渐增大，这是正常的阳极溶出，但当阳极电势正到某一数值时，其溶解速度达到最大值，此后阳极溶解速度随电势变正反而大幅度降低，这种现象称为金属的钝化现象。,实验原理,实验十一极化曲线的测定,图1中曲线表明。从A点开始，随着电位向正方向移动，电流密度也随之增加，电势超过B点后，电流密度随电势增加迅速减至最小，B点对应的电势称为临界钝化电势，对应的电流称为临界钝化电流。电势到达C点以后，随着电势的继续增加，电流却保持在一个基本不变的很小的数值上，该电流称为维钝电流，直到电势升到D点，电流才有随着电势的上升而增大，表示阳极又发生了氧化过程，DE段称为过钝化区。,实验原理,2.极化曲线的测定,(1)恒电位法恒电位法就是将研究电极依次恒定在不同的数值上，然后测量对应于各电位下的电流。在实际测量中，常用的控制电位测量方法有以下两种：,静态法：将电极电势恒定在某一数值，测定相应的稳定电流值，如此逐点地测量一系列各个电极电势下的稳定电流值，以获得完整的极化曲线。,动态法：控制电极电势以较慢的速度连续地改变(扫描)，并测量对应电位下的瞬时电流值，以瞬时电流与对应的电极电势作图，获得整个的极化曲线。,实验原理,实验十一极化曲线的测定,(2)恒电流法恒电流法就是控制研究电极上的电流密度依次恒定在不同的数值下，同时测定相应的稳定电极电势值。采用恒电流法测定极化曲线时，由于种种原因，给定电流后，电极电势往往不能立即达到稳态，不同的体系，电势趋于稳态所需要的时间也不相同，因此在实际测量时一般电势接近稳定(如1min3min内无大的变化)即可读值，或人为自行规定每次电流恒定的时间。,实验原理,实验十一极化曲线的测定,仪器试剂,(1)仪器：恒电位仪1台；数字电压表1只；毫安表1只；电磁搅拌器一台；饱和甘汞电极1支；碳钢电极2支(研究电极、辅助电极各1支)；三室电解槽1只(见图2)(2)试剂：2moldm-3(NH4)2CO3溶液；0.5moldm-3H2SO4溶液；0.5moldm-3H2SO4+5.010-3moldm-3KCl混合溶液；0.5moldm-3H2SO4+0.1moldm-3KCl混合溶液；N2。,实验十一极化曲线的测定,碳钢在碳酸铵溶液中的极化曲线,实验步骤,碳钢预处理：用金相砂纸将碳钢研究电极打磨至镜面光亮，在丙酮中除油后，留出1cm2面积，用石蜡涂封其余部分。以另一碳钢电极为阳极，处理后的碳钢电极为阴极，在0.5moldm-3H2SO4溶液中控制电流密度为5mAcm-2，电解10min，去除电极上的氧化膜，然后用蒸馏水洗净备用。,实验十一极化曲线的测定,碳钢在碳酸铵溶液中的极化曲线,2.电解线路连接：将2moldm-3(NH4)2CO3溶液倒入电解池中，按照图2中所示安装好电极并与相应恒电位仪上的接线柱相接，将电流表串联在电流回路中。通电前在溶液中通入N25min10min，以除去电解液中的氧。为保证除氧效果可打开电磁搅拌器。,实验步骤,实验十一极化曲线的测定,图2三室电解槽1.研究电极;2.参比电极;3.辅助电极,开启恒电位仪，先测“参比”对“研究”的自腐电位(电压表示数应该在0.8V以上方为合格，否则需要重新处理研究电极)，然后调节恒电位仪从+1.2V开始，每次改变0.02V，逐点调节电位值，同时记录其相应的电流值，直到电位达到-1.0V为止。,3.恒电位法测定阳极和阴极极化曲线：,静态法,实验步骤,实验十一极化曲线的测定,(1)测试仪器以LK98-II为例。(2)将测试体系的研究电极、辅助电极和参比电极分别和仪器上对应的接线柱相连(3)在windows98操作平台下运行“LK98BII”，进入主控菜单；打开主机电源开关，按下主机前面板的“RESET”键，主控菜单显示“系统自检通过”。否则应重新检查各连接线。(4)选择仪器所提供的方法中的“线性扫描伏安法”。“参数设定”中，“初始电位”设为1.2V，“终止电位”设为1.0V，“扫描速度”设为10mV/s，“等待时间”设为120s。选择“控制”子菜单中的“开始实验”，记录并保存实验结果。(5)依次降低扫描速度至所得曲线不再明显变化。保存该曲线为实验测定的稳态极化曲线。,动态法,实验步骤,实验十一极化曲线的测定,4.恒电流法测定阳极极化曲线采用恒电位仪，电路连接同上静态法。恒定电流值从0mA开始，每次变化0.5mA，并测量相应的电极电势值，直到所测电极电势突变后，再测定数个点为止。,实验步骤,实验十一极化曲线的测定,1.按照实验要求，严格进行电极处理。2.将研究电极置于电解槽时，要注意与鲁金毛细管之间的距离每次应保持一致。研究电极与鲁金毛细管应尽量靠近，但管口离电极表面的距离不能小于毛细管本身的直径。3.考察Cl-对镍阳极钝化的影响时，测试方式和测试条件等应保持一致4.每次做完测试后，应在确认恒电位仪或电化学综合测试系统在非工作的状态下，关闭电源，取出电极。,注意事项,实验十一极化曲线的测定,1.对静态法测试的数据应列出表格。2.以电流密度为纵坐标，电极电势(相对饱和甘汞)为横坐标，绘制极化曲线。3.讨论所得实验结果及曲线的意义，指出钝化曲线中的活性溶解区，过渡钝化区，稳定钝化区，过钝化区，并标出临界钝化电流密度(电势)，维钝电流密度等数值。4.讨论Cl-对镍阳极钝化的影响。,数据处理,实验十一极化曲线的测定,1.比较恒电流法和恒电位法测定极化曲线有何异同，并说明原因。2.测定阳极钝化曲线为何要用恒电位法？3.做好本实验的关键有哪些？,思考题,实验十一极化曲线的测定,用电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数和活化能。掌握测量原理和电导率仪的使用方法。,目的要求,实验十二二级反应乙酸乙酯皂化反应,乙酸乙酯皂化反应是二级反应，其反应方程式为：CH3COOC2H5OHCH3COOC2H5OH当乙酸乙酯与碱(NaOH)溶液起始浓度相同时，如均为a，则反应速率表示为,实验原理,式中，x为时间t时反应物消耗掉的浓度，k为反应速率常数。将上式积分得,实验十二二级反应乙酸乙酯皂化反应,起始浓度a为已知，因此只要由实验测得不同时间t时的x值，以x/(ax)对t作图，若所得为一直线，证明是二级反应，并可以从直线的斜率求出k值。不同时间下生成物的浓度可用化学分析法测定，也可以用物理化学分析法测定（如测量电导）。本实验用电导法测定x值。测定的依据是：(1)溶液中OH-离子的电导率比CH3COO-离子的电导率大很多。因此，随着反应的进行，OH-离子的浓度不断降低，致使溶液的电导率逐渐减小。(2)在稀溶液中，每种强电解质的电导率与其浓度成正比，而且溶液的总电导率就等于组成溶液的电解质的电导率之和。,实验原理,实验十二二级反应乙酸乙酯皂化反应,实验原理,依据上述两点，对乙酸乙酯皂化反应来说，如果是在稀溶液下反应，则,0A1a(3)A2a(4),tA1(ax)+A2x(5),A1，A2是与温度、电解质性质，溶剂等因素有关的比例常数，0，分别为反应开始和终了时溶液的总电导率。t为时间时的溶液的总电导率。,由此可得：,实验十二二级反应乙酸乙酯皂化反应,由（3），（4），（5）三式可得：,代入（2）式得：,实验原理,实验十二二级反应乙酸乙酯皂化反应,因此，以t(0t)t作图应得一直线，直线的斜率为1/ak，由此便求出某温度下的反应速率常数k值。,如果知道不同温度下的反应速率常数k(T1)和k(T2)，根据Arrhenius公式，可计算出该反应的活化能E,重新排列即得：,实验原理,实验十二二级反应乙酸乙酯皂化反应,(1)仪器：电导率仪1台（附铂黑电极）；电导池1只；恒温水浴1套；停表1只；移液管(50mL)1支；移液管(25mL)2支；容量瓶(100mL)1个；磨口三角瓶(200mL)3个。(2)试剂：NaOH(0.0200moldm-3)；乙酸乙酯(A.R.)；电导水。,仪器试剂,实验十二二级反应乙酸乙酯皂化反应,1.调节恒温槽温度及溶液的配制将恒温槽的温度调至(25.00.1)或(30.00.1)。准确配制与NaOH浓度(约0.0200moldm-3)相等的乙酸乙酯溶液。2.溶液起始电导率0的测定在干燥的200mL磨口三角瓶中，用移液管加入50mL0.0200moldm-3的NaOH溶液和同数量的电导水，混合均匀后，恒温数分钟，用DDS-308A数字式电导率仪测定溶液电导率，直至不变为止，此数值即为0。,实验步骤,实验十二二级反应乙酸乙酯皂化反应,3.反应时电导率t的测定用移液管移取25mL0.0200moldm-3的乙酸乙酯溶液，加入到干燥的200mL磨口三角瓶中，用另一只移液管移取25mL0.0200moldm-3的NaOH溶液，加入到另一干燥的200mL磨口三角瓶中。将两个三角瓶置于恒温槽中恒温数分钟。取出后将NaOH溶液迅速倒入盛有乙酸乙酯溶液的三角瓶中，同时开动停表，作为反应的开始时间，并将溶液混合均匀，同时用少量混合液洗涤电导池和电极，然后将溶液倒入电导池，测定其电导率t，在6min、8min、10min、12min、15min、20min、25min、30min、35min、40min时各测电导率一次，记下kt和对应的时间t。,实验步骤,实验十二二级反应乙酸乙酯皂化反应,4.另一温度下0和t的测定调节恒温槽温度为(35.00.1)或(40.00.1)，重复上述步骤测定另一温度下的0和t。但在测定t时，按反应进行4min、6min、8min、10min、12min、15min、18min、21min、24min、27min、30min时测其电导率。,实验步骤,实验十二二级反应乙酸乙酯皂化反应,1.本实验需用电导水，并避免接触空气及灰尘杂质落入。2.配好的NaOH溶液要防止空气中的CO2气体进入。3.乙酸乙酯溶液和NaOH溶液浓度必须相同。4.乙酸乙酯溶液需临时配制，配制时动作要迅速，以减少挥发损失。,注意事项,实验十二二级反应乙酸乙酯皂化反应,数据处理,1.将t、t、(0t)t数据列表。,2.用图解法绘制t(0t)t图。3.由直线的斜率计算各温度下的速率常数k。4.由两温度下的速率常数，根据Arrhenius公式计算该反应的活化能。,实验十二二级反应乙酸乙酯皂化反应,1.将NaOH溶液稀释一倍的目的是什么？2.若NaOH和乙酸乙酯溶液起始浓度不相等，试问应怎样计算k值？3.如果NaOH和乙酸乙酯溶液为浓溶液时，能否用此法求k值，为什么？4.为什么NaOH和乙酸乙酯溶液的浓度必须足够的稀？,思考题,实验十二二级反应乙酸乙酯皂化反应,实验十四胶体的制备和电泳,实验目的,1.掌握电泳法测定Fe(OH)3溶胶电动电势的原理和方法；2.学会制备和纯化Fe(OH)3溶胶。,实验十四胶体的制备和电泳,预习要求,明确求算电势公式中各物理量的意义；学习Fe(OH)3溶胶的制备及纯化方法；了解Fe(OH)3溶胶电动电势的测定方法。,实验原理,由于胶粒是带电的，所以在电场作用下，或在外加压力、自身重力下流动、沉降时产生电动现象，表现出溶胶的电学性质。电泳在外加电场作用下，带电的分散相粒子在分散介质中向相反符号电极移动的现象。外加电势梯度越大，胶粒带电越多，胶粒越小，介质的粘度越小，则电泳速度越大。,实验十四胶体的制备和电泳,实验原理,由于胶体本身的电离或胶粒对某些离子的选择性吸附，使胶粒的表面带有一定的电荷，荷电的胶粒与分散介质间的电势差称为电势。显然胶粒在电场中的移动速度，和电势的大小有关，所以电势也称为电动电势。溶胶的聚结不稳定性和它们的电势大小有关，因此无论制备胶体或破坏胶体，首先要了解有关胶体的电势。测定电势，对于解决胶体体系的稳定性具有很大意义。,实验十四胶体的制备和电泳,1.在电泳管内装入棕红色的Fe(OH)3溶胶；,2.在溶胶上面小心地放入无色的稀盐酸溶液使溶胶与溶液之间有明显的界面；,3.插入电极，接通电路，电泳；Fe(OH)3溶胶的棕红色界面向负极上升，而在正极则液面下降。这说明Fe(OH)3胶粒带正电荷。,4.测量溶胶界面移动距离。,实验原理,实验十四胶体的制备和电泳,实验原理,在指定条件下，的数值可根据亥姆霍兹方程式计算。,在本实验中胶粒均按棒形粒子看待，K=4；为介质的粘度(泊)；D为介质的介电常数；u为电泳速度(cms-1)；E为外电场在两极间的电位差(V)；L为两极间的距离(cm)；300为将伏特表示的电位改成静电单位的转换系数。由公式知，对于一定溶胶而言，若固定E和L测得胶粒的电泳速度(u=dt，d为胶粒移动的距离，t为通电时间)，就可以求算出电位。,实验十四胶体的制备和电泳,仪器药品,直流稳压电源1台；万用电炉1台；电泳管1只；电导率仪1台；直流电压表1台；秒表1块；铂电极2只；锥形瓶(250mL)1只；烧杯(800、250、100mL)各1个，超级恒温槽1台；容量瓶(100mL)1只。火棉胶；FeCl3(10%)溶液；KCNS(1%)溶液；AgNO3(1%)溶液；稀HCl溶液。0.5%酒石酸锑钾溶液；50%盐酸溶液；硫化铁。,实验十四胶体的制备和电泳,实验步骤,电泳仪器装置图1.Pt电极；2.HCl溶液；3.溶胶；4.电泳管；5.活塞；6.可调直流稳压电源；,实验十四胶体的制备和电泳,实验步骤,测定溶胶电