物理化学实验指导书

1、指导书实验十 原电池电动势的测定 参阅 复旦大学等编 庄继华等修订 物理化学实验第三版 P68、目的要求1、测定CuZn电池的电动势和Cu、Zn电极的电极电位。2、了解可逆电池，可逆电极，盐桥等概念。3、学会一些电极的制备和处理方法。 、仪器与试剂NDM-1 精密数字直流电压测定仪 标准电池(惠斯登电池) 铜棒电极，锌棒电极玻璃电极管2个，饱和甘汞电极（SCE）洗耳球，小烧杯，细砂纸 ZnSO4(0.100moldm-3),CuSO4(0.100 moldm-3) ，KCl(0.100 moldm-3),饱和KCl溶液，稀硫酸、稀硝酸。、实验原理 、实验步骤一、电极制备1、锌电极用砂纸轻轻打磨

2、锌电极表面上氧化层，再用稀硫酸浸洗，然后用水洗涤，再用蒸馏水淋洗后放入玻璃电极管，管内加入ZnSO4(0.100moldm-3)溶液。2、铜电极用砂纸轻轻打磨铜电极表面上氧化层，再用稀硝酸浸洗，然后用水洗涤，再用蒸馏水淋洗后放入玻璃电极管，管内加入CuSO4(0.100moldm-3)溶液。二、电池的组合及其电动势的测量（重复测量3次，取平均）1、 ZnZnS04(0.1000M)CuS04(0.100M)Cu 2、 ZnZnS04(0.1000M)KCl(饱和)Hg2Cl2Hg 3、 HgHg2Cl2KCl(饱和)CuS04(0.1000M)Cu 、数据记录和数据处理 实测电动势（V）电动势

3、平均值（V）电池 1电池 2电池 3据P69-701、据附录五的表V-5-24，确定饱和甘汞电极（SCE）的电极电势。2、计算铜电极和锌电极的电极电势。3、据附录五的表V-5-30，查找ZnSO4(0.100moldm-3)和CuSO4(0.100 moldm-3)的平均活度系数，计算活度a，计算实验温度下铜电极和锌电极的标准电极电势。4、计算298K时铜电极和锌电极的标准电极电势，并计算测量误差。电极电势(V)TK标准电极电势(V)298K标准电极电势(V)298K标准电极电势(V) 文献值误差铜电极锌电极、思考问题1、电位差计、标准电池、检流计及工作电池各有什么作用?如何保护及正确使用?

4、2、参比电极应具备什么条件?它有什么功用? 3、若电池的极性接反了有什么后果? 4、盐桥有什么作用?选用作盐桥的物质应有什么原则?I 注意事项：1. 甘汞电极使用时应将上面的塞子拔开。2. 注意甘汞电极的保护和轻放。3. 实验结束，将电压测定仪正负接线夹短路，关闭电源。实验十三镍在硫酸溶液中的钝化行为参阅 复旦大学等编 庄继华等修订 物理化学实验第三版 P81 目的要求一、测定镍在硫酸溶液中的恒电势阳极极化曲线及其钝化电势。二、了解金属钝化行为的原理和测量方法。、仪器与试剂PS-168B型电化学测量系统，电脑电解池（三颈瓶）研究电极：镍电极参比电极：双液接饱和甘汞电极（SCE）辅助电极：铂电极

5、0.5 moldm-3 H2SO4溶液饱和氯化钾溶液 实验步骤1、开启电脑电源。开启PS-168B型电化学测量系统的电源（开关在仪器背面），按下“恒电位”，预热待用。2、洗净电解池，注入约0.5 moldm-3 H2SO4溶液，检查饱和甘汞电极中KCl溶液的液面高度。在甘汞电极在外套管中滴入约0.5MH2SO4溶液并套在甘汞电极上，安装于电解池上。用蒸馏水洗净铂电极，安装于电解池上。用细砂纸将镍片电极的一面打磨至光亮，再将镍片电极置于H2SO4溶液中浸泡2分钟，安装于电解池上。电化学系统与3个电极连接。3、3-1 双击电脑桌面上的“PS-168B型电化学测量系统软件”。3-2 点击“1 自定义

6、系统”。输入文件名，文件名为实验者的姓名。其余位置无需输入内容。点击“1 控电位”。点击“确认”。进入下一层界面。3-3 点击“参数设置”。A/D采样周期“10000”毫秒。图形输出方式“E-I”。点击“确认”。进入下一层界面。3-4 点击“波形选择”。点击“1 E vs Eref”。点击“锯齿波”。幅值u1 mV “-250”。 幅值u2 mV “1500”。周期T（s）“1750”。周期个数“1”。点击“确认”。进入下一层界面。3-5 点击“开始运行。点击“进入下一步”。实验开始。4、电压上升至1500mV后，阳极极化完毕。数据存盘。把3个电极从电解池中取出，洗净。5、数据存入U盘。关闭电

7、源。 实验数据处理1、 新建一个Excel文件，选择工具栏上“数据”“导入外部数据”“导入数据”选择相关实验数据文件（“文件类型”选择“所有文件”）2、 点击“导入起始行”输入“10”，文件原始格式选择“Windows（ANSI）”点击“下一步”“逗号”前打“”，“Tab键（T）”前的“去掉，点击“下一步”，完成，确定。3、 选择相关实验数据作极化曲线。确定峰值电流和钝化电位区间。4、 保存文件名为实验小组成员中的一个学号、姓名。 注意事项1、 镍片一定要打磨。2、 要仔细检查甘汞电极。甘汞电极外套管中装0.5 moldm-3 H2SO4 约1/2高，内管中装饱和KCl溶液。3、 连接U盘拷贝

8、数据时需耐心等待。实验十六旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数参阅 复旦大学等编 庄继华等修订 物理化学实验第三版 P94、目的要求 一、 测定蔗糖转化反应的速率常数和半衰期。二、 了解该反应的反应物浓度与旋光度之间的关系。三、 了解旋光仪的基本原理，掌握旋光仪的正确使用方法。、仪器与试剂WZZ-2B自动旋光仪，样品管，秒表恒温槽，量筒，锥形瓶蔗糖水溶液 20克/100ML；盐酸水溶液 3 moldm-3、实验原理 、实验步骤 1、从烘箱中取出锥形瓶。恒温槽调至55。2、开启旋光仪电源。按下“光源”和“测量”。预热10分钟后，洗净样品管，然后在样品管中装人蒸馏水，测量蒸馏水的旋光度，之后清零。3、

9、量取蔗糖和盐酸溶液各50毫升至干净干燥的锥形瓶，盐酸倒入蔗糖中，摇匀，然后迅速用此溶液洗涮样品管3次，再装满样品管，放入旋光仪中，开始记时。将锥形瓶放入恒温槽中加热，待30分钟后取出，冷却至室温。4、记时至2分钟时，按动“复测”，记录。如此，每隔2分钟测量一次，直至30分钟（注意：数值为正值时使用“+复测”，数值为负值时使用“-复测”）。5、倒去样品管中的溶液，用加热过的溶液洗涮样品管3次，再装满样品管，测其旋光值，共测5次，求平均值。6、实验结束，洗净量筒和锥形瓶，放入烘箱中干燥。严格洗净样品管，注入蒸馏水，放入旋光仪。、实验数据记录实验室温度： 压强：时间/min.246810121416

10、t/度时间/min.830t/度、 、 、 、 、 。I、数据处理新建一个Excel文件，填入t、t和数据，再计算Ln（t -），作tt曲线和Ln（t -）t直线，由Ln（t -）t直线的斜率求出速率常数k，进而求出反应的半衰期t1/2，如图。时间/min.242830t/度Ln（t -）实验十八电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数参阅 复旦大学等编 庄继华等修订 物理化学实验第三版 P1031、目的要求 一、用电导法测乙酸乙脂皂化反应速度常数，了解反应活化能的测定方法。 二、了解二级反应的特点，学会用图解法求二级反应的速率常数。 三、掌握电导仪的使用方法。 2、仪器与试剂超级恒温槽DDS30

11、7电导率仪大试管两支10毫升移液管三支洗耳球双管皂化池0.0200N乙酸乙酯0.0200N NaOH0.0100N 乙酸钠秒表滤纸铂电极3、实验原理 4、实验步骤 1、 熟悉仪器的使用方法。 恒温槽调至30.0。开启电导率仪的电源，预热10分钟。调节电导率仪的“温度”至30；调“常数”至1;调“量程”至“IV”。2、G0的测定: 在 一支干燥大试管中先后加入10.00毫升0.02N NaOH和10.00毫升H2O，摇匀。用H2O轻轻淋洗电导电极，再用滤纸将电极表面的水分吸干，放入大试管。恒温10分钟后调电导率仪“校正”旋钮，使电导率仪的读数为200。3、G的测定: 干燥大试管中加入约5毫升0.

12、01N 乙酸钠，恒温10分钟，读数。共读三次。4 、Gt的测定: 干燥皂化池A管内加10.00毫升0.02N NaOH ，B管内加10.00毫升0.02N乙酸乙酯，塞上橡皮塞，恒温10min之后，用洗耳球通入B管上口将乙酸乙脂溶液压入A管，与NaOH混合。当溶液压入一半时，开始记录反应时间。反复压几次，使溶液混合均匀，并立即开始测量其电导值，每隔2mmin读一次数据，直至电导数值变化不大时可停止测量。5、恒温槽调至40.0，按照步骤1、2、3、4再测定G0、G、Gt。6、洗净大试管和皂化池， 放入烘箱内干燥。5、实验数据记录30: G0 = G=40: G0 = G=t(min)2462628

13、30Gt（30）Gt（40）调用Excel专用程序计算速率常数和活化能。实验二十四最大泡压法测定溶液的表面张力参阅 复旦大学等编 庄继华等修订 物理化学实验第三版 P1311. 目的要求1-1 了解表面张力的性质，表面、表面自由能的意义以及表面张力和吸附的关系。1-2 掌握用最大气泡压法测定表面张力的原理和技术。 1-3 测定不同浓度正丁醇/水溶液的表面张力，计算表面吸附量和正丁醇分子的横截面积。2. 原理3. 仪器和试剂表面张力测定装置一套DPA精密数字压力计蒸馏水H2O洗耳球，滴管，1000mL烧杯 ，100mL小烧杯0.05、0.1 、0.2 、0.3 、0.4 、0.5 、0.7 mo

14、ldm-3 正丁醇水溶液4. 实验操作步骤4-1 开启DPA精密数字压力计的电源开关，预热5min。减压瓶内注入水，开启减压瓶上方的旋塞使系统与大气相通，按DPA精密数字压力计的“采零”键，使读数为零，然后再将减压瓶上方的旋塞关闭。4-2 测定管中注入蒸馏水，使管内液面刚好与毛细管口相接触，慢慢打开抽气瓶活塞排水，当气泡形成的速度保持稳定时，记录最大的压强差，重复测量3遍，记录。4-3 同上法，测量0.05、0.1 、0.2 、0.3 、0.4 、0.5 、0.7 moldm-3正丁醇水溶液。4-4 实验结束，彻底洗净测定管，注入蒸馏水到和毛细管相切位置。关闭仪器的电源。整理实验台面。5. 原

15、始数据记录 实验温度 25.0浓度/ moldm-3水0.050.10.20.30.40.50.7p1/kPap2/kPap3/kPap平均/kPa/10-3N.m-171.976. 数据处理调用Excel专用程序计算各溶液的表面张力，绘制ln c等温线，根据等温线斜率计算表面吸附量。7.注意事项7-1 抽气瓶放水的速率不能过快，抽气瓶中的蒸馏水小于一半时应将烧杯中的水注入抽气瓶中。7-2 测定管润洗时弯管口中不能进水。7-3 加入待测液时应从测定管的弯管口对侧加入，并且尽量不要使待测液进入到弯管里面。7-4 测定管和毛细管在进行测量的时候应该垂直向下。实验二十六粘度法测定水溶液高聚物相对分子

16、质量参阅 复旦大学等编 庄继华等修订 物理化学实验第三版 P1401. 目的要求1-1掌握用乌倍路德粘度计测定粘度的方法。1-2掌握用粘度法测定高聚物分子量的基本原理。1-3. 实验测定聚乙烯醇的粘均分子量。2. 原理分子量是表征化合物特征的基本参数之一。但高聚物分子量大小不一，参差不齐，一般在103107 之间，所以通常所测高聚物的分子量是平均分子量。测定高聚分子量的方法很多，本实验采用粘度法测定高聚物分子量。高聚物在稀溶液中的粘度，主要反映了液体在流动时存在着内摩擦。在测高聚物溶液粘度求分子量时，常用到下面一些名词。如果高聚物分子的分子量愈大，则它与溶剂间的接触表面也愈大，摩擦就大，表现出

17、的特性粘度也大。特性粘度和分子量之间的经验关系式为： 式中，M 为粘均分子量；K为比例常数；alpha是与分子形状有关的经验参数。K和alpha值与温度、聚合物、溶剂性质有关，也和分子量大小有关。K 值受温度的影响较明显，而alpha值主要取决于高分子线团在某温度下，某溶剂中舒展的程度，其数值解与0.51 之间。K 与alpha 的数值可通过其他绝对方法确定，例如渗透压法、光散射法等，从粘度法只能测定。在无限稀释条件下因此我们获得的方法有二种；一种是以sp/C对C 作图，外推到C0 的截距值；另一种是以lnr/C对C作图，也外推到C0 的截距，两根线会合于一点。方程为：测定粘度的方法主要有毛细

18、管法、转筒法和落球法。在测定高聚物分子的特性粘度时，以毛细管流出发的粘度计最为方便若液体在毛细管粘度计中，因重力作用流出时，可通过泊肃叶公式计算粘度。(m=1)。对于某一只指定的粘度计而言，（4）可以写成下式省略忽略相关值，可写成：式中，t 为溶液的流出时间；t0为纯溶剂的流出时间。3. 仪器和试剂恒温槽1套乌贝路德粘度计1支移液管10mL2支；5mL1支秒表1个洗耳球1个乳胶管，弹簧夹各2个聚丙烯酰胺2.000gL-1硝酸钠3mol L-1和1mol L-14. 实验操作步骤本实验用的乌贝路德粘度计，如图，它的最大优点是可以在粘度计里逐渐稀释从而节省许多操作手续。4-1 调节恒温槽温度至30

19、.0。从烘箱中取出干净干燥的粘度计，在粘度计的B管和C管上套上乳胶橡皮管，然后将其垂直放入恒温槽，使水面完全浸没G球。将装有硝酸钠溶液（1mol L-1）的试剂瓶放入恒温槽使之恒温。4-2 溶液流出时间t的测定移取10mL聚丙烯酰胺原始溶液，由管注入粘度计内，再移取5 mL硝酸钠溶液（3mol L-1）由A管注入，在C 管处用洗耳球打气，使溶液混合均匀后，恒温10min，此时浓度记作10/(10+5)=2/3c0。用弹簧夹封闭管上的橡胶管，用洗耳球从管吸溶液使溶液上升至球G中下部。松开管的弹簧夹，使管溶液在重力作用下流经毛细管。记录溶液液面通过a标线到b标线所用时间，重复三次，任意两次时间相差

20、小于0.3s。移取5ml已恒温的硝酸钠溶液（1mol L-1），由管注入粘度计中内，在C 管处用洗耳球打气，使溶液混合均匀后，封闭管，并用洗耳球从管口多次吸溶液至G球，以洗涤毛细管和G球，此时浓度为10/(10+10)=1/2c0，再恒温5min。测量溶液液面通过a标线到b标线所用时间，重复三次，任意两次时间相差小于0.3s。同上，依次再加入10mL、10mL硝酸钠溶液（1mol L-1）,测定浓度为 10/(10+20)=1/3、和10/(10+30)=1/4 c0溶液液面通过a标线到b标线所用时间，重复三次，任意两次时间相差小于0.3s。4-3 溶剂流出时间t0的测定 取下BC管上的橡胶管

21、，倾出粘度计中的溶液，并把溶液置于回收瓶中。用硝酸钠溶液（1mol L-1）仔细洗涤粘度计4次。（毛细管需用溶液多次润洗，否则影响t0测定）然后移取10ml已恒温的硝酸钠溶液（1mol L-1），由管注入粘度计中内，再恒温5min。测定溶剂液面通过a标线到b标线所用时间，重复三次，任意两次时间相差小于0.3s。4-4 取下BC管上的橡胶管，倾出粘度计中的溶液，用蒸馏水清洗2次，（毛细管需多次清洗）放入烘箱干燥备用。5. 原始数据记录实验数据记录室温： 大气压力：pa 原始溶液浓度C0 (g.dm-3)；恒温温度 ； t0 = s 序号1246溶剂累计添加体积/mL5102030（1mol/L硝

22、酸钠） 相对浓度c02/31/21/31/40流经ab的时间/st1t2t3t46. 数据处理 应用专用程序处理数据。7. 结果与讨论8. 思考题8-1 乌贝路德粘度计中支管C有何作用？除去支管C是否可测定粘度? 8-2 粘度计的毛管太粗或太细有什么缺点? 8-3 为什么用来求算高聚物的分子量?它和纯溶剂粘度有无区别? 8-4 分析实验成功与失败的原因。9. 注意事项9-1 粘度计必须洁净9-2 实验过程中，恒温槽的温度要保持恒定。加入样品后待恒温才能进行测定。9-3 粘度计要垂直浸入恒温槽中，实验中不要振动粘度计【演示实验 一】参阅复旦大学物理化学实验第三版 p31化学反应的平衡常数及热力学

23、函数变的测定(氨基甲酸铵的热分解) 实验目的1 用静态法测定氨基甲酸铵在不同温度下分解反应系统的平衡总压力；2 求氨基甲酸铵分解反应的热力学函数变； 3了解等压计的构造及压力的测量。实验原理对于化学反应 aA +bB = yY +zZ ，其标准平衡常数随温度的变化规律符合范特荷夫（vant Hoff）方程：yyy （3-11）当温度变化范围不大时，rHm（T）可视为常量，积分式（3-11）得：yy （3-12）yyyyB为积分常量。由式（3-12）可以看出，以 lnK（T）对1/T作图应为直线，斜率为，由此可求出反应的标准摩尔焓变rHm（T）。y yy由标准平衡常数的定义得：yyy rGm（T

24、）= -RTlnK （T） （3-13）yy由 rGm（T）=rHm（T） TrSm（T）y 得 rSm（T）= （3-14）氨基甲酸铵的分解反应为： NH2CO2NH4（s） 2NH3（g）+CO2（g） （3-15）当反应系统建立平衡时，标准平衡常数为：yyy （3-16）式中p（NH3）和p（CO2）分别为NH3（g）和CO2（g）的平衡压力，py =100kPa。设分解反应系统的总压力为P总，由氨基甲酸铵的分解反应式（3-15）知： p（NH3）= p总 ， p（CO2）= p总代入式（3-16）得：yyyy （3-17）实验时，将固体氨基甲酸铵放入一个抽成一定真空的容器里，在一定的温

25、度下使其发生分解并达平衡，测出系统总压力p总，就可以按式（3-17）计算氨基甲酸铵分解反应的标准平衡常数Ky ，从而计算其它热力学函数变。文献值：25时Hm159.32kJ/mol，仪器和药品 真空装置一套；等压计；恒温槽；调压器一台；放大镜一只；数字式大气压力计； 氨基甲酸铵；硅油或石蜡油。图3-13 静态法测定氨基甲酸铵分解压装置简图1 数字式低真空压差仪；2 等压计；3 氨基甲酸铵瓶；4 油封；5 恒温槽；6 稳压管7 搅拌器；8温度计；9调节温度计；10 加热器；11 真空泵；12 真空泵电机；13 电机开关；14 加热用调压器；a 三通活塞；b 抽气阀；c 压力调节阀b三通活塞a的A

26、、B位置A B实验步骤1将氨基甲酸铵放入瓶3中并按图3-13连接好等压计2，开启恒温槽使槽温恒定在30；2将三通活塞a置于位置A、打开抽气阀b、关闭压力调节阀c，开动真空泵抽真空，使压差仪的压差在500kPa，观察等压计内通过油封有气泡冒出，持续抽空15min以上；3关闭抽气阀b，将三通活塞a置于B位，停止抽气，切断真空泵电源。此时氨基甲酸铵将在298K温度下分解。4微微开启压力调节阀c，将空气放入系统中，直至等压计U-型管的两臂油封液面保持在同一水平且在10min内不变。读取压差仪的压差、大气压力计压力及恒温槽温度，计算分解压。5检查氨基甲酸铵瓶内的空气是否排净：关闭二通阀b和c，三通活塞a

27、置于A位，抽空2min，然后开启抽气阀b继续排气5min，关闭阀b，停泵。重新测量298K下氨基甲酸铵的分解压并与4中测的相比较，若两次测量结果相差小于260270Pa，可以进行下一温度下分解压的测量。6依次将恒温槽温度升至32、34、36、38、40、42和44，测量每一温度下的分解压。在升温过程中应该注意通过压力调节阀c十分缓慢的向系统中放入适量空气，保持等压计的两臂油封液面水平，既不要使氨基甲酸铵瓶3里的气体通过油封冒出，更不要让放入的空气通过油封进入氨基甲酸铵瓶。7结束实验：关闭恒温槽搅拌电机及继电器的电源；缓慢地从压力调节阀c向系统中放入空气，使空气以不连续鼓泡的速度通过等压计的油封

28、进入氨基甲酸铵瓶中。实验数据记录实验大气压/kPa温度/30.00 32.00 34.00 36.00 38.00 40.00 42.00 44.00 压强差/kPa数据处理将上述测量数据填入Excel表中，计算氨基甲酸铵在不同温度下的分解压并按式（3-17）计算氨基甲酸铵分解反应的标准平衡常数Ky。通过lnKy 1/T 图，求出拟合直线的斜率，计算氨基甲酸铵分解反应的平均摩尔反应焓rHym ，进而计算反应的rGym 和rSym 。思考题1怎样检查系统是否漏气？2为什么要抽干净氨基甲酸铵小瓶中的空气？抽不干净对测量数据有什么影响？3怎样判断氨基甲酸铵分解反应是否已达到平衡？4等压计中的油封液体为什么要用高沸点、低蒸气压的硅油或石蜡油？将硅油或石蜡油