试验恒温槽的装配和性能测试

1、物理化学实验教案新乡学院物理化学教研室实验名称目录绪 论 2实验一 恒温槽的调节及液体粘度的测定 10实验二 凝固点降低法测摩尔质量 12实验三 液体饱和蒸汽压的测定 14实验四 电导分析 17实验五 电极制备及电池电动势的测定 18实验六 蔗糖水解反应速率常数的测定 21实验七 乙酸乙酯皂化反应 23实验八 溶液表面张力的测定 （最大气泡压力法 ） 25实验九 固体在溶液中的吸附 29实验十 胶体制备和电泳 30实验十一 溶解热的测定 33实验十二 燃烧热的测定 35实验十三 粘度法测定水溶性高聚物相对分子质量 39实验十四 分配系数与化学平衡常数的测定 45实验十五 偶极矩的测定 实验十四

2、 磁化率络合物的结构测定2绪论1、物理化学实验的目的与要求 物理化学实验是一门相对独立的综合性的基础实验课程。物理化学实验的主要目的是 使学生掌握物理化学实验的基本方法和技能；培养学生正确记录实验数据和现象、正确处 理实验数据和分析实验结果的能力；掌握有关物理化学的原理，提高学生灵活运用物理化 学原理的能力。认真做好物理化学实验，对培养学生独立从事科学研究的工作能力具有重要的作用。 在实验的过程中，学生应以提高自己的实际工作能力为目的，要勤于动手、动脑，钻研问 题，做好每一个实验。（1）实验预习 在实验前要充分预习，预先了解实验的目的和原理，所用仪器的构造和使用方法，对 实验操作过程和步骤，做

3、到心中有数。在认真预习的基础上写出实验预习报告，其内容包 括：实验目的和原理；主要的实验步骤；设计一个原始数据记录表，以便记录实验时所要 记录的数据；画出必要的实验装置图。（2）实验记录 记录实验数据和现象必须忠实、准确。不能用铅笔记录数据，不能只捡“好”的数据 记，不能随意涂抹数据。所有数据都应记录在实验记录本上。实验过程中出现的现象应认真观察和真实地记录， 这样有助于深入了解实验内容和发 现问题。对培养学生敏锐洞察力也是大有益处的。实验条件也是必须记录的内容。 实验结果与实验条件是紧密相关的， 它提供了分析实 验中所出现问题和误差大小的重要依据。实验条件一般包括环境条件和仪器药品条件：前

4、者，如室温、大气压等；后者，包括使用药品的名称、纯度、浓度和仪器的名称、规格、 型号和实际精度等。数据记录要表格化， 字迹要整齐清楚。 养成一个良好的记录习惯是物理化学实验的基 本要求之一。（3）实验报告 完成实验报告是本课程的基本训练，它将使学生在实验数据处理、作图、误差分析、 问题归纳等方面得到训练和提高。实验报告的质量在很大程度上反映了学生的实际水平和 能力。物理化学实验报告的内容大致包括：实验题目，姓名（包括同组者的名字） ，日期， 实验目的，实验原理，实验装置，实验条件（室温、大气压等） ，实验步骤，原始实验数 据，数据的处理和作图，结果和讨论等。实验讨论部分主要结合实验现象及发现的

5、问题， 讨论误差的主要来源，对实验中出现的某些现象做出解释，提出对实验方法、使用的仪器 及操作方法的改进意见。一份好的实验报告应该符合实验目的明确、原理清楚、数据准确、作图合理、结果正 确、讨论深入和字迹清楚等要求。实验报告必须个人独立完成。此外，对实验室的安全操作应予以高度重视。学生应严格按照仪器操作规程使用仪器。在实验过程中，应保持台面的整洁和遵守实验室的各项规定。2、误差分析和数据处理物理化学实验是研究物质的物理性质以及这些物理性质与其化学反应间关系的一门实验科学。在实验研究工作中，一方面要拟定实验的方案，选择一定精度的仪器和适当的 方法进行测量；另一方面必须将测得的数据加以整理归纳、科

6、学地分析，并寻求被研究体 系变量间的关系规律。但由于仪器和感觉器官的限制，实验测得的数据只能达到一定程度 的准确性。因此，在着手实验之前了解测量所能达到的准确度，以及在实验后合理地进行 数据处理，都必须具有正确的误差概念。在此基础上通过误差分析，寻找适当的实验方法,选用最适合的仪器及量程，得出测量的有利条件。可见，在测量过程中误差问题是十分重 要的，如缺乏误差的观点，实验者在测量过程中将带有一定的盲目性，往往得不到合理的 实验结果。2.1有关数据处理的基本概念2.1.1测量值、真值和平均值通过仪器测量某种物理量，仪器所示值即为测量值，在一定条件下，被测物理量客观 存在的值成为真实值(真值)。真

7、值在不同场合下有不同的含义。包括理论真值、规定真 值和相对真值。对于被测物理量，真值通常是个未知量，由于误差的客观存在，真值一般是无法测得 的。测量次数无限多时，根据正负误差出现的概率相等的误差分布定律，在不存在系统误 差的情况下，它们的平均值极为接近真值。故在实验科学中真值的定义为无限多次观测值 的平均值。但实际测定的次数总是有限的，由有限次数求出的平均值，只能近似地接近于真值，可称此平均值为最佳值(或可靠值)。常用的平均值有下面几种：设Xi、X2、Xn为各次的测量值，n代表测量次数。(1) 算术平均值 这种平均值最常用。(2) 均方根平均值（3）几何平均值67图1-2偶然误差的正态分布曲线

8、2.1.2误差的分类、特点及消除。根据误差的性质和来源，测量测量值与真值之间的差值称为测量误差（简称误差） 误差一般可分为系统误差、偶然误差和过失误差。（1 ）系统误差系统误差是由某些固定不变的因素引起的，这些因素影响的结果永远朝一个方向偏 移，其大小及符号在同一组实验测量中完全相同。实验条件一经确定，系统误差就是一个 客观上的恒定值，多次测量的平均值也不能减弱它的影响。误差随实验条件的改变按一定 规律变化。系统误差主要是因为实验方法本身的限制，使用的仪器不够精确以及实验者个 人的习惯所引起的主观误差等因素所造成的，通过改进仪器和实验装置，以及提高测试技 能等方法可以减小系统误差。（2 ）偶然

9、误差它是由某些不能预料的因素所造成的。在 相同条件下做多次测量，其误差数值是不确定 的，时大时小，时正时负，没有确定的规律， 这类误差称为随机误差或偶然误差。这类误差 产生原因不明，因而无法控制和补偿。若对某 一量值进行足够多次的等精度测量，就会发现 偶然误差服从统计规律，这种规律可用正态分 布曲线表示。如图1-2所示。随着测量次数的增加，偶然误差的算术平 均值趋近于零，所以多次测量结果的算术平均 值将更接近于真值。（3 ）过失误差过失误差是一种与实际事实明显不符的误差，过失误差明显地歪曲实验结果。误差值 可能很大，且无一定的规律。它主要是由于实验人员粗心大意、操作不当造成的，如读错 数据，记

10、错或计算错误操作失误等。在测量或实验时，只要认真负责是可以避免这类误差的。存在过失误差的观测值在实 验数据整理时应该剔除。2.1.3误差的表示测量的质量和水平可以用误差概念来描述，根据误差表示方法的不同，有绝对误差和 相对误差。（1 ）绝对误差绝对误差是指测量值与真值之差：绝对误差=测量值-真值对于多次测量的结果，使用平均误差的概念：nz Xi Xn绝对误差能表示测量的数值是偏大还是偏小以及偏离程度，但不能确切地表示测量所达到的准确程度。准确程度可以用相对误差来表示。（2）相对误差相对误差是指绝对误差与被测真值的比值：相对误差=（绝对误差/真值）X100%同样对于多次测量，相对平均误差：=ix

11、lOOX（3）标准误差用数理统计方法处理实验数据时，常用标准误差（均方根误差）来衡量精密度。标准误差：2.1.4精密度和准确度精密度是指测量值重复性的程度。它可以反映偶然误差的影响程度，偶然误差越小, 数据重复性就好，测量的精密度就高。准确度是指测量值与真值符合的程度。它是测量中 所有系统误差和偶然误差的综合影响结果，系统误差和偶然误差都小，测量值的准确度就 高。在一组测量中，尽管精密度很高，但准确度不一定很好；反之，若准确度好，则精密 度一定高。换句话说，高的精密度不能保证有高的准确度，但高的准确度必须有高的精密 度来保证。2.1.5可疑测量值的舍弃在测量过程中，经常发现有个别数据很分散，如

12、果保留它，则计算出的误差将较大， 但又无法证明是否由于过失误差造成，此时只有根据误差理论决定数据的取舍。由正态分布曲线的积分计算可知，一组数据包含偏差大于3 (T(6为标准偏差)的点的可能性(几率)小于 1%所以在一组相当多的数据中，偏差大于 3 6的数据，可以认为 是由于过失误差所造成的，应予舍弃。并有99%上的把握认为这个数据是不合理的。另一个舍弃可疑值的近似方法是乔文涅(Chauve net)原理。该原理指出，某数据与包括这个数据在内的平均值的偏差，大于这组数据或然误差的K倍时，此数据可舍弃。这个原理只有当包括可疑值在内，至少有 4个以上数据时才能应用。2.2误差分析一切物理量的测定，

13、可分为直接测量和间接测量两种。直接表示所求结果的测量称为直接测量，如用天平称量物质的质量，用量筒测量液体的体积等。若所求结果为数个测量 值以某种公式计算而得，则这种测量称为间接测量。在间接测量中，每个直接测量值的准 确度都会影响最后结果的准确性。通过误差分析，我们可以查明直接测量的误差对结果的影响情况，从而找出误差的主 要来源，以便于选择适当的实验方法，合理配置仪器；寻求测量的有利条件。2.2.1仪器的精密度误差分析限于对结果的最大可能误差的估计，因而对各直接测量的量只要预先知道其最大误差范围就够了。当系统误差已经校正，而操作控制又足够精密时，通常可以用仪器 读数精密度来表示测量误差范围。如果

14、没有精度表示，对于大多数仪器来说，最小刻度的1/5可以看作其精密度，如玻璃温度计、液柱式压力(压差)计等。2.2.2误差传递(1)平均误差与相对平均误差的传递设有物理量N,由直接测量值 U1, U2,. .Un决定：N =f ( U1, U2,. .U n)cNNNdN -()U2,U3. du1() U1 ,U3. du2. ()U1,U2. dunU1U2Un直接测量值的平均误差为： U1, U2,. Un ,那么 N可由如下方法求得。用各自变量的平均误差 Ui代替dUi,并考虑最不利的情况下，直接测量的误差不能抵消，从而引起误差的累积，故取绝对值。上式变为：运用上式可以讨论直接测量值与结

15、果的不同函数关系时，误差传递的计算。 加、减法： N =ui 比比 .A N A u | + A u 2 | + 4 u 3 Nu - u - u 3.乘、除法：N =ui . U2或 N =ui/u 2乘方、开方：N=uN I u |(2)间接测量结果的标准误差估计设函数为U=f( a , 3 .),式中a , 3的标准误差分别是 ba,(TB .,则U的标准误差应为:2.2.3测量结果的正确记录和有效数字实验测量中所使用的仪器仪表只能达到一定的精度，因此测量或运算的结果不可能 也不应该超越仪器仪表所允许的精度范围。通常称所有确定的数字(不包括表示小数点位置的“0”)和最后不确定的数字一起为

16、有效数字。有效数字只能具有一位可疑值。例如：用最小分度为1 cm的标尺测量两点间的距离 ，得到:9140 mm 914.0 cm 9.140 m 0.009140 km，其精确度相同，但由于使用的测量单位不同，小数点的位置就不同。有效数字的表示应注意非零数字前面和后面的零。0.009140km前面的三个零不是有效数字，它与所用的单位有关。非零数字后面的零是否为有效数字，取决于最后的零是否用于定位。有效数字的运算规则：1）加、减法运算 位数最小的相同。有效数字进行加、减法运算时，各数字小数点后所取的位数与其中2）乘、除法运算数字位数最少的相同。两个量相乘（相除）的积（商） ，其有效数字位数与各因

17、子中有效3）乘方、开方运算其结果可比原数多保留一位有效数字。4）对数运算对数的有效数字的位数应与其真数相同。在所有计算式中，常数 n ,e的数值的有效数字位数，认为是无限制，需要几位就取几 位。表示精度时，一般取一位有效数字，最多取两位有效数字。数值取舍规则（有时称之为“四舍六入五留双”） ，常用的“四舍五人”的方法对数 值进行取舍，得到的均值偏大。而用上述的规则，进舍的状况具有平衡性，变大的可能性 与变小的可能性是一样的。2.3 物理化学实验中的数据表达方法实验数据中各变量的关系的表示可为列表法，图示法和经验公式法。 列表法：将实验数据制成表格。它显示了各变量间的对应关系，反映出变量之间的

18、变化规律。它是进一步处理数据的基础。图示法：将实验数据绘制成曲线，它直观地反映出变量之间的关系，而且为整理成 数学模型（方程式）提供了必要的函数形式的直观表达。经验公式法：借助于数学方法将实验数据按一定函数形式整理成方程，即数学模型。（1） 列表法 在科学试验中一系列测量数据都是首先列成表格，然后再进行其他的处理。表格法简 单方便，但要进行深入的分析，表格就不能胜任了。首先，尽管测量次数相当多，但它不 能给出所有的函数关系；其次，从表格中不易看出自变量变化时函数的变化规律，而只能 大致估计出函数是递增的、 递减的或是周期性变化的等。 列成表格是为了表示出测量结果， 或是为了以后的计算方便，同时

19、也是图示法和经验公式法的基础。列表法的基本要求：a. 应有简明完备的名称、数量单位和因次；b. 数据排列整齐（小数点） ，注意有效数字的位数；c. 选择的自变量如时间，温度、浓度等，应按递增排列；d. 如需要，将自变量处理为均匀递增的形式，这需找出数据之间的关系，用拟合的方法处 理。（2）图示法 图示式的最大优点是一目了然，即从图形中可非常直观地看出函数的变化规律，如递 增性或递减性，是否具有周期性变化规律等，也可从图上获得如：最大值、最小值，作出 切线，求出曲线下包围的面积等。但是，从图形上只能得到函数变化关系而不能进行数学 分析。图解的基本要点为：a. 在直角坐标系中绘制测量数据的图形时，

20、应以横坐标为自变量，纵坐标为对应的函 数量。b. 坐标纸的大小与分度的选择应与测量数据的精度相适应。分度过粗时，影响原始数 据的有效数字，绘图精度将低于试验中参数测量的精度；分度过细时会高于原始数据的精 度。坐标分度值不一定自零起，可用低于试验数据的某一数值作起点和高于试验数据的某 一数值作终点，曲线以基本占满全幅坐标纸为宜，直线应尽可能与坐标轴成450 角。横坐标与纵坐标的实际长度应基本相等。c. 坐标轴应注明分度值的有效数字和名称、单位，必要时还应标明试验条件，坐标的 文字书写方向应与该坐标轴平行，在同一图上表示不同数据时应该用不同的符号加以区 别。d. 实验点的标示可用各种形式，如点、圆

21、、矩形、叉等，但其大小应与其误差相对应。e. 连曲线，作出各代表点后，用曲线板或曲线尺，连出尽可能接近于诸实验点的曲线， 曲线应光滑均匀，细而清晰，曲线不必也不可能通过所有各点。但各点在曲线两旁之分布， 在数量上和远近程度应近似于相等。 代表点和曲线间的距离表示了测量的误差， 曲线与代表 点间的距离应尽可能小， 并且曲线两侧各代表点与曲线间距离之和亦应近于相等。 在作图时 也存在着作图误差，所以作图技术的好坏，也将影响实验结果的准确性。作图完成后，写上清楚完备的图名。(3) 经验公式法 测量数据不仅可用图形表示出数据之间的关系，而且可用与图形对应的一个公式(解 析式)来表示所有的测量数据，当然

22、这个公式不可能完全准确地表达全部数据。因此，常 把与曲线对应的公式称为经验公式，在回归分析中则称之为回归方程。把全部测量数据用一个公式来代替，不仅有紧凑扼要的优点，而且可以对公式进行必 要的数学运算，以研究各自变量与函数之间的关系。建立公式的步骤大致可归纳如下：a. 描绘曲线。用图示法把数据点描绘成曲线。b. 对所描绘的曲线进行分析，确定公式的基本形式。c. 曲线化直。 如果测量数据描绘的曲线被确定为某种类型的曲线， 尽可能地将该曲线方 程变换为直线方程，然后按一元线性回归方法处理。d. 确定公式中的常量。代表测量数据的直线方程或经曲线化直后的直线方程表达式为 y=a+bx ，可根据一系列测量

23、数据用各种方法确定方程中的常量a 和 b。e. 检验所确定的公式的准确性， 即用测量数据中自变量值代入公式计算出函数值， 看它 与实际测量值是否一致， 如果差别很大， 说明所确定的公式基本形式可能有错误， 则应建立 另外形式的公式。如果测量曲线很难判断属何种类型，则可按多项式回归处理。(4) 回归分析的基本原理和方法若两个变量x和y之间存在一定的关系，并通过试验获得x和y的一系列数据，用数学处理的方法得出这两个变量之间的关系式，这就是回归分析，也称拟合。所得关系式称 为经验公式，或称回归方程、拟合方程。如果两变量x和y之间的关系是线性关系，就称为一元线性回归或称直线拟合。如果 两变量之间的关系

24、是非线性关系，则称为一元非线性回归或称曲线拟合。这里只介绍一元 线性回归的原理和方法。直线拟合即是找出x和y的函数关系y=a+bx中的常数a,b。通常粗略一点可用作图法、 平均值法，准确的作法是采用最小二乘法计算或应用计算机软件处理。a. 作图法把实验点绘到坐标纸上，根据实验点的情况画出一条直线，尽量让实验点与此直线的偏差之和最小，然后在图上得到直线的斜率b和截距a。计算斜率量要尽可能从直线两端点求得。这种方法显然有相当的随意性。b. 平均值法当有 6 个以上比较精密的数据时，结果比作图法好。将实验数据代入方程：yi=a+bxi,把这些方程尽量平均地分为两组，每组中各方程相加成一个方程，最后成

25、一个二元一次方 程组，可解得 a 和 b。c. 最小二乘法计算这是最准确的处理方法，其根据是残差平方和最小。这种方法需要7 个以上的数据，计算量比较大。d. 计算机软件应用随着计算机的广泛使用，用计算机处理数据已经是必然的趋势。实现最小二乘法的程 序和软件已经广运用于数据处理中，现在比较常用的是 Excel 、 Origin 和 Matlab 通用软 件，也有些用专用的实验数据处理程序来处理。由于数据处理与图形的结合，使我们的实 验数据处理变得非常方便，而且获得的结果更为客观。而对于不易变换为线性关系的实验 数据，能很方便地用多项式拟合出解析式，以便于进一步处理，或得出经验公式。实验一 恒温槽

26、的调节及液体粘度的测定、实验目的1. 掌握恒温槽的调节；2. 掌握液体粘度测定的一种方法，测定乙醇的粘度。、实验原理粘度是流体的一种重要性质。它反映了流体流动与各点流速不同而产生的剪切应力大小。液体粘度的大小，一般用粘度系数（n表示。当用毛细管法测定液体粘度时，则可通过泊肃叶（Porseuiue）公式计算粘度系数（简称粘度）4n n Pit/8VL式中：v在时间t内流过毛细管的液体体积；P管两端压力差;L 管长r管半径；在SI单位制中粘度单位为（Pa s）。按上式由实验来测定液体的绝对粘度是件困难的工作，但测定液体对标准液体（如水）的相对粘度则是简单实用的，在已知标准液体的绝对粘度时，即可算出

27、被测液体的绝对粘度。设两种液体在本身重力作用下分别流经同一毛细管，且流出的体积相等，则44n= nPi r ti/8VLn= nPr t2/8VL从而n / n=Piti/P2t2式中P=p gh p液体密度；g重力加速度；h推动液体流动的液位差；如果每次取用试样的体积一定，则可保持h在实验中的情况相同。因此，n /pti/ pt2已知标准液体的粘度和它们的密度，则被测液体的粘度可按上式算得。三、仪器和试剂恒温槽i套、乌氏粘度计i支、20ml移液管2支、秒表i块、玻璃砂漏斗（3#） 2 个、洗耳球 1个、MD I型上皿式电子台秤1台、 乙醇 四、实验步骤1. 调节恒温槽温度为 25.00土 0

28、.05C :将恒温槽各部件装置妥当。 打开电源开关, 调节搅拌速度；设置“目标温度”为 25C，按下“移位/加热“按键，加热器开始工 作。将待测区域温度持续加热到“目标温度” ，至“当前温度”所显示的值稳定。2. 用洗液及蒸馏水洗净粘度计，然后烘干。3. 将粘度计的B、C两管上端分别套上一段乳胶管，然后垂直放入恒温槽并使球G没入水中，固定好，调节搅拌器使转速适中，不要产生剧烈振动，安装好后， 用移液管吸取20ml待测溶液（经3#玻璃砂蕊漏斗过滤过）从 A管加入粘度计，恒 温15分钟。用弹簧夹夹住 C管上的乳胶管使之不漏气，用洗耳球由B管慢慢抽气，待液面升至球 G的中部时，停止抽气，取下洗耳球，

29、松开C管上的夹子，使空气进入球 F,在毛细管内形成气悬液柱，液体流出毛细管下端就沿管壁流下，此时，球内液面逐渐下降，当液面恰好到达刻度线a时，立即按下秒表，开始计时，待液面下降到 刻度线b，再按下秒表，记录溶液流经毛细管的时间，至少重复三次，取其平均值（每次 测得的时间不应相差 0.3S）。4. 将粘度计中溶液由 A管倒入回收瓶，及时用已过滤的蒸馏水约10ml洗涤粘度计并至少抽洗G、E球35次，倒出蒸馏水。同上法再洗涤两遍，然后加入20ml蒸馏水，恒温后，测其流出的时间，为了节约实验时间，可将已过滤好的蒸馏水及待测溶液同时放在恒温槽中恒温备用。 实验完毕，倒出蒸馏水，将粘度计倒置晾干。五、实验

30、记录与数据处理室温:液体粘度的测定恒温槽温度测定液体名称水待测液体最高温度（C）最低温度（C）流经毛细 管时间（s）平均值（s）恒温槽平均温 度（C）粘度(mPa- s)恒温槽温度波 动（C）将测定结果代入计算公式进行计算，计算结果填入记录表中。（25 C时水的绝对粘度 n=8904mPas）六、思考题1、为什么测定时要保持温度恒定？2、为什么应先测定乙醇的粘度？若先测定水的粘度有什么不便?3、如何调节恒温槽到指定温度？实验二凝固点降低法测摩尔质量、实验目的1. 用凝固点降低法测定萘的摩尔质量。2. 掌握溶液凝固点的测量技术。、实验原理当溶液与溶剂不生成固溶体，而且浓度很稀时，溶液的凝固点降低

31、与溶质的质量摩尔浓度成正比:Tf=Tf* Tf =Kf X)b :=(Kf XmB)/MBmA(1)式中：Kf-一凝固点降低常数（Kmol 1); Tf凝固点降低（Tf-一稀溶液的凝固点;Tf* 纯溶剂的凝固点Mb 溶质的相对摩尔质量mol 1)；mB-溶质质量（g）bB溶质的质量摩尔浓度 （mol1）；mA 溶剂质量 （g）实验测出稀溶液的凝固点降低厶Tf后，代入上式即可求出溶质的摩尔质量。纯溶剂的凝固点是它的液相和固相共存时的平衡温度，若将纯溶剂逐步冷却，其冷却曲线如图2.1（1）。但在实际冷却过程中会发生过冷现象，即出现过冷液体，但开始析出固体后，温度才回升并会稳定一定时间，当液体全部凝

32、固后，温度再逐渐下降，其冷却曲线如图2.1（11）形状。溶液的凝固点是该溶液的液相和溶剂的固相共存时的平衡温度。若将溶液逐步冷却，其冷却曲线与纯溶剂不同，其形状如图2.1QII），由于部分溶剂凝固析出，使剩余溶液的浓度逐渐增大，因而剩余溶液与溶剂固相共存的平衡温度也逐渐下降。如过冷现象不严重，冷却曲线如图2.1（IV），这时对相对分子质量的测定无明显影响；若过冷严重时，冷却曲线如图 2.1（V），所测得凝固点偏低，会影响相对分子质量的测定，因此在测定过程中必须设法控制 过冷程度，一般可通过控制寒剂的温度、搅拌速度或加晶种等方法实现。图2.1步冷曲线三、仪器与试剂凝固点测定装置1套、精密温差测量

33、仪1台、分析天平 1台温度计（o50C） 1支、移液管（25ml） 1支、 萘（AR）、环己烷（AR）四、实验步骤1. 调节寒剂的温度调节冰、水的量使寒剂的温度为 44.5 C。实验过程中应经常观察寒剂的温度，间断地 补充少量的碎冰，使寒剂温度基本保持不变。测量时要将盛有环己烷的凝固点管插入寒剂中， 寒剂的液面应高于环己烷液面。2. 纯溶剂环己烷的凝固点测定：首先测定环己烷的近似凝固点，取25ml注入测定管，按要求装配好装置。注意：要求环己烷完全浸没在冰水浴环境中；搅拌器1不能与感应器和测定管管壁磨擦。打开电源开关，使搅拌器进行缓慢搅拌，使之逐渐冷却。当有固体环己烷 开始析出时，停止搅拌，迅速

34、取出测定管，擦去测定管外的水，插入空气套管中，缓慢均 匀搅拌，观察精密温差测量仪的数显值，直至温度稳定，记下读数，此即为环己烷的近似 凝固点。取出测定管，温热之，使环己烷之结晶全部融化，再次将测定管插到水浴中，缓慢搅拌，使之冷却，并观察温度计，当环己烷液的温度降至高于近似凝固点0.3 0.5 C时，取出测定管，擦去水，移到空气管中，停止搅拌，待温度达到低于近似凝固点0.20.3 C左右时，急速搅拌，大量结晶出现，温度开始回升。此时应改为缓慢搅拌。注意观察温差测 量仪的变化，直到温度达到最高点稳定，此即为纯溶剂环己烷的精确凝固点，重复测定三次，要求环己烷凝固点的绝对平均误差小于土0.003C，取

35、其平均值即为 Tf* .4 溶液凝固点的测定：取出测定管，温热之，使环己烷之结晶全部融化，用压片机制成重约0.20.3g的萘片，精确称量至 0.002g，由加样口投入测定管内的环己烷液中，防止粘着于管壁、温度感应器或搅拌器上。待溶质全部溶解后，依上述操作步骤测定溶液的近似凝固点及精确凝固点。重复三次，取平均值，即为Tf.。如果液体过冷超过0.3C,快速搅拌仍不结晶，则可用玻璃棒沾一小粒环己烷晶种（由冰水浴中另一小试管制得）从 支管加到提起的搅拌器上，继续搅拌则可促使结晶。五、数据记录与处理用式p=（0.9001 1.0636）g cm3（式中p为温度t时环己烷的密度），计算实验温度时环己烷的密

36、度，进而计算所用环己烷的质量。然后由（1）式计算萘的摩尔质量，并与理论值比较。六、思考题1. 凝固点降低的公式在什么条件下才适用？2 .为什么要使用空气套管？过冷太甚有何弊病？3 .测定环己烷和萘的质量时，精密度要求是否相同？为什么？实验三 液体饱和蒸汽压的测定一、实验目的1. 了解纯液体的饱和蒸气压与温度的关系，理解Clausius- Clapeyron 方程的意义；2. 掌握静态法测定不同温度下乙醇饱和蒸气压的方法，学会用图解法求被测液体在实验温度范围内的平均摩尔蒸发焓；3. 初步掌握真空实验技术、进一步熟悉恒温槽及气压计的使用方法。二、实验原理饱和蒸气压：在真空容器中，液体与其蒸气建立动

37、态平衡时(蒸气分子向液面凝结和液 体分子从表面逃逸的速率相等)液面上的蒸气压力为饱和蒸气压。温度升高，分子运动加剧,单位时间内从液面逸出的分子数增多，所以蒸气压增大。饱和蒸气压与温度的关系服从Clausius- Clapeyron 方程:dp VapHmdT T Vm对包括气相的纯物质两相平衡系统，因Vm ( g ) ? Vm(|),故 g Vm ( g) o若气体视为理想气体，则 Clausius- Clapeyron方程式为：* dp P ：vapHm dT 一 RT 2式中：p为液体的饱和蒸气压；AvapH*m为温度T时液体的摩尔蒸发焓，在小的温度变化范围可视为常数；R摩尔气体常数。因温

38、度范围小时，AzapH*m可以近似作为常数，将上式积分得:p H ln p =vapHm CpRT作In(p/ p)1/T图，得一直线，斜率为A H*5 H m，由斜率可求算液体的A/apH m。R饱和蒸气压测定：有静态、动态、饱和气三种方法。本实验米用静态法，以等压计在不同温度下测定乙醇的饱和蒸气压。装置：见图3.1。被测样装入小球9中，以样品作U型管封闭液。某温度F若小球液面上方仅有被测物的蒸气，则等压计 U型管右支n 4ffiH蒸气压测定號置I不锈钢曲空包 2.抽3”直空包捕气阀；4.进气阀;5DP川数字压力表汕玻璃(HiU水丁温度计；&尊扭 iti 试样IX咸空橡皮th啦加拌口液面上所

39、受到的压力就是其蒸气压。当该压力与 U型管左支液面上的空气的压力相平衡(U型管两臂液面齐平)时，就可从与等压计相接的压力计测出在此温度下的饱和蒸气压。三、仪器试剂饱和蒸气压实验装置(ZP- B) 1台、饱和蒸气压实验装置玻璃1套、恒温水浴1套、真空泵及附件、无水乙醇。四、实验步骤1 .装样：从加样口加将2/3体积的无水乙醇，并在U型管内装入一定体积的无水乙醇。2. 按图安装仪器。3. 打开数字压力计电源开关，预热5 min，按下复位”键，调单位至 mmHg ”。4. 关闭进空气口 4，打开阀门2，3和真空泵，抽真空 2 min3 min，关闭阀门3,若数 字压力计上的数字基本不变，表明系统不漏

40、气，可进行下步实验。否则应逐段检查，消除漏气因素。5. 打开阀门3，继续抽真空。这时试样球与U型管之间的空气呈气泡状通过U型管中的液体逸出。当发现气泡成串逸出时，迅速关闭抽气阀门3 （若沸腾不能停止，可缓缓打开进气门4,使少许空气进入系统），2 min5 min后关闭抽气阀门2。打开恒温水浴的加热开 关，将水温升高至 20C 25C。升温时可看到有气泡通过U型管逸出。6 慢慢打开真空包抽气阀 3，使等压计内的溶液缓缓沸腾1 min左右。缓缓打开进气门4, 使少许空气进入。待等压计左右支管中液面相平时，迅速关闭阀门4,同时读出压力和温度。计算出所测温度下的饱和蒸气压（p饱和=p大气一p 表）,并

41、与标准数据比较，误差控制在5mmHg以内。若大于此误差，重复此步骤。7.每次升温2 C 3 C，重复上述操作，测定乙醇在不同温度下的蒸气压。& 实验结束后，打开阀门 3、4,关闭气压计、恒温水浴的开关。先将系统排空，然后 关闭真空泵。五、注意事项1. 排净等压计小球上面的空气，使液面上空只含液体的蒸气分子（如果数据偏差在正 常误差范围内，可认为空气已排净）。但要注意抽气速度不要过快，以防止液封溶液被抽干。2. 等压计中有溶液的部分必须放置于恒温水浴中的液面以下，否则所测溶液温度与水 浴温度不同。3. 待等压计左右支管中液面调平时，一定要迅速关闭阀门4,严防空气倒灌影响实验的进行。4. 在关闭真

42、空泵前一定要先将系统排空，然后关闭真空泵。六、数据记录与处理室温t=C大气压p= kPa1. 实验数据见下表。编号温度厂C表压P/PaIn （P/P）丄 i/mmHgT1234562以In（P/P）对1/T作图，得直线，由直线的斜率求出A/apH*m。七、思考题1为什么要在实验前抽去贮料瓶与等压计U型管之间的空气？2为什么抽气时U型管内的液体会沸腾？3结合溶液、相平衡知识，试分析当乙醇不纯，若含有甲醇、凡士林或水时，对测定蒸气压数据会引入正的还是负的误差？实验四 电导分析一、实验目的1. 利用电导滴定测定 HCI溶液的浓度。2. 水样纯度分析。二、实验原理溶液的电导与溶液的组成和浓度有关， 根

43、据溶液电导的变化来指示溶液中离子浓度的变 化，此方法称为电导分析法。电导分析法可以分为两类：直接电导法和电导滴定法。直接电导法是直接根据溶液的电导与被测离子浓度的关系来进行分析的方法，其主要应用于水质纯度的鉴定以及生产中某些中间流程的控制及自动分析。一般先绘制一系列标准溶液“浓度与其对应的电导” 的标准曲线， 再测定试液的电导， 即可从标准曲线上查出其浓度， 但所测电导是溶液中所有电解质电导之和； 若溶液中只有一种电解质， 则测得的电导代表所 指定的电解质的浓度，例如：测定工业用水（如半导体生产需用高纯水），或工厂废水中溶解电解质成分； 或纯水制备用也常用电导连续监测水的质量， 它反映水中存在

44、电解质的总量。 （注意：非导电物质污染是测不出的） 。绝对纯水理论电导率为 5.5X 10-6 s m-1（25 C）；蒸馏水（因其与大气中 CO2平衡）为10-4 S m - 离子交换水为5 X 10-4 s m-1;电导水电导率应小于 10-4 S m-1 ；水样中总含盐量可用经验公式计算：水样中含盐量（mg/l） =0.72k8 =0.72 k/ 1+0.022（ t/ C- 18）（1）式中k为水样电导率（必cm1）； t:水样温度（C）。电导滴定法是利用滴定过程中被测溶液电导的变化来指示终点的方法，以酸碱滴定为例：由于和OH 离子迁移速率比其它离子高 ，故滴定过程中如有 和OH 参与

45、，在滴定 终点附近将发生电导突变，例如：NaOH+HCI t Na+C+H2O,滴定过程中,H+不断被中和 成H2O,由于日+被Na+所代替，故溶液电导逐渐下降； 终点过后，随着过量NaOH的加入，溶液 中 OH 积累起来 ，溶液电导又将快速上升。终点可用两条直线延长线的交点来确定。除了酸碱滴定外 ，沉淀滴定等凡是终点附近有电导突变的滴定都可以考虑电导法。电导滴定法是利用两条直线的延长线交点来获得的滴定终点，故终点附近盐类的水解并不能影响结果 ，因此可用电导法对较弱的酸碱及其盐和混合电解质进行滴定。电导滴定勿需选择指示剂；另外 ,电导法特别适用于稀溶液的滴定 （10-4mol/l）, 但由于电

46、导法测定的是所有 离子的总的电导 ,当溶液中存在较浓的其它电解质时, 滴定过程中电导的相对变化较小,效果较差。本实验用电导率仪直接测定水样的电导率,检验其纯度。 用电导滴定法测定 HCl 的含量。三、仪器与试剂电导率仪1台；10ml移液管1支；20ml量筒 1支；温度计（0 50C） 1支；100ml 烧杯 1 个；洗耳球 1 个； 0.1mol/lNaOH 标准溶液； 0.1mol/l 待测盐酸溶液； 铂黑电极，光亮电极各 1 支；碱式滴定管（ 50ml ） 1 支；滴定台 1 个。四、实验步骤1. 水样电导率的测定：取蒸馏水，自来水各适量，分别放入100ml 烧杯中，选择合适的电极和测量频

47、率；用电导率仪分别测出各水样的电导率。并测水样的温度。2. HCl 溶液浓度的测定：用 10ml 移液管取盐酸溶液于电导池中，加水20m l ，搅拌，开始滴加NaOH ,每滴加1mlNaOH ,充分搅拌后测一次电导率，滴定终点附近，每次加0.1ml。（每次加1 mlNaOH ）。1 ）分别计算水样中的总含盐量。NaOH 溶液的体积为横坐标作图，确定滴定滴定终点后（即开始回升后）再测 6 次结束， 重复上述操作一次。五、数据记录与处理1. 比较两水样电导率的大小；利用公式（2. 以测得电导率为纵坐标，以滴加的标准终点，计算 HCl 溶液的浓度。六、思考题1. 溶液的电导 ,电导率和摩尔电导率 ?

48、2. 强、弱电解质溶液的摩尔电导率与浓度的关系有何不同3. 何谓电导池常数 ? 如何测定 ?实验五 电极制备及电池电动势的测定一、实验目的1. 测定 Cu-Zn 电池的电动势及铜、锌电极的电极电势。2. 掌握电势差计的测量原理和使用方法。3 . 加深对原电池电动势，电极电势等概念的理解。二、实验原理电池由正、负两个电极组成，负极进行氧化反应，正极进行还原反应。如果电池反应是自发的，则电池的电动势为正。电池的书写习惯是左方为负极，右方为正极。符号“I”表 示相界面；表示盐桥。电池电动势为两电极电势的代数和。当电极电势均以还原电势表示时，E=E( +) E(-)(1)以 Cu -Zn 电池为例：Z

49、n | Zn2+ )| Cu(a2)I Cu-r2+-B 2+亠 2 +负极：Zn t Zn +2eE(-)=E (Zn /Zn) + RT/2F In azn(2)2+e 2+2+正极：Cu +2e t CuE( +)=E (cu /Cu)+ RT2 F In a(3)2 +2 +e电池反应：Zn + Cu t Cu + Zn E = E - RT2 F In aZn2+ / ac设+(4)ee式中：E (Zn2 + /Zn), E (Cu2 + /Cu )分别为锌电级和铜电极的标准电极电势。aZn2 + , ac +分别取为电解质溶液(即 ZnSO4, CUSO4)的平均活度。由于电极电势

50、的绝对值不能测量，在电化学中，通常将标准氢电极的电极电势规定为零，其它电极与之组成电池，并以标准氢电极为负极，测其电动势即可求得待测电极的相对电极电势。但标准氢电极使用条件苛刻，难以实现，故常用一些制备简单，电势稳定的可逆电极 作为参比电极来代替，如甘汞电极等。参比电极的电极电势已知，将其与待测电极组成电池，测电动势即可求得待测电极的电极电势。当通过电池的电流趋于零时，两极间电位差为电池电动势。因此电池电动势不能用伏特计直接测量，而要用电位差计测量。因为，当把电池与伏特计接通后，由于电池中发生的化 学反应，有电流继续流出，电池中溶液浓度不断变化，因而电池电动势也发生变化。另外电 池本身也存在内

51、阻，因此，伏特计量出的电池两极间的电势差较其电动势小。而电位差计利用对消法原理，可实现在无电流(或极小电流)通过时测量电池电动势。本实验先制备锌电极，铜电极，再将它们组成丹尼尔电池，用电位差计测量其电动势；然后用饱和甘汞电极作为参比电极分别测量这两个电极的电极电势。三、仪器和试剂数字式电位差计1套；标准电池，1个；电极管，二支；电极铜片，锌片(带有橡皮塞) 各一片；饱和甘汞电极，1支；铜片(作为镀铜的阳极)，1片；烧杯(50ml)二个，(100ml) 1个；低压直流电源，1台；毫安计(50mA), 一台；ZnSO4溶液(b=0.1000mol/kg )； CUSO4 溶液(b=0.1000mo

52、l/kg ) ； KCl 饱和溶液；HNO3 (C=6mol/dm 3 )； H2SO4 溶液(C=3mol/dm 3)四、实验步骤1电极制备(1) 铜电极：取一片待镀的电极铜片用细砂纸磨光，放在6mol/dm3的HNO3溶液中 浸洗，取出后先用自来水冲洗，再用蒸馏水淋洗。然后将其作阴极，另取一片铜片作阳极，装置好仪器，控制电流密度为20mA/cm 2,电镀约为30min，使电极铜片表面有一层新鲜的，紧密的铜镀层。镀完后，取出电极铜片用蒸馏水淋洗，用滤纸吸干。然后取一支清洁的虹吸 管已制好饱和KCl盐桥的电极管，用0.1000mol/kgCuSO4溶液荡洗三遍，取适量 0.1000mol/kg

53、CuSO 4加入电极管中，插入已处理好的电极铜片。(2) 锌电极：取一片电极锌片用 3mol/dm 3的H2SO4水溶液浸洗，除去表面的氧化物后，用蒸馏水淋洗。再将其浸入Hg2(NO3)2饱和溶液中2 3s,取出后，小心地用滤纸擦亮其表面，使锌表面有一层均匀的锌汞齐，再用蒸馏水淋洗。注意汞齐有毒，用过的滤纸应投入盛 有水的广口瓶中,以使统一处理(绝不允许随便丢在地上) 。汞齐化可消除金属应力及表面 副反应对电极电势的影响。 因饱和溶液中溶质的化学势与纯溶质的化学势相等, 故饱和锌汞 齐电极的电极电势与锌电极的电极电势是相同的。 把处理好的电极锌片插入经 0.1000mol/kg 的ZnSO4溶

54、液荡洗过的电极管内，加入适当的ZnSO4溶液(0.1000mol/kg )。2 电池的组合在 50ml 的小烧杯中,加入约 40mlKCl 饱和溶液,做为盐桥,将盐桥连接铜电极和锌电 极,组成丹尼尔电池。同法组成下列电池：(a) Zn 丨 ZnSO4 (0.1000mol/kg )| CUSO4 (0.1000mol/kg )| Cu(b) Zn | ZnSO4 ( 0.1000mol/kg )| KCl (饱和)| Hg2CI2 (S)| Hg(c) Hg | Hg2Cl2 (S)| KCl (饱和)11 CuSO4 (0.1000mol/kg )| Cu3 电动势的测定( 1 )外标校准：

55、将“功能选择”旋钮拨到“外标”档,红黑测量线分别插入“外标” 红黑端口,测量线另一端接入一标准电池,将测量拨盘至标准电池的标准值,按下“校准” 开关,使“平衡指示”读数为零。利用标准电池电动势温度校正公式Et/V=1.01862 4.06X 105 (t/C 20) 9.5X 107 (t/C 20) 2 计算室温下标准电池的电动势,以此值校正电位差计的工作电流。( 2)测量：将“功能选择”旋钮拨到“测量”档,红黑测量线分别插入“测量”端口, 测量线另一端接入一待测电池,观察“平衡指示” ,若“平衡指示”为正值,将拨盘由大到 小调节,直至“平衡指示”为零。若“平衡指示”为负值,将拨盘由小到大调节,直至“平 衡指示”为零。若“平衡指示”显示