物化实验(饱和蒸气压、皂化、蔗糖)2

1、实验一静态法测定液体的饱和蒸汽压 、实验目的、实验目的、实验原理、实验原理、药品仪器、药品仪器、实验步骤、实验步骤、数据处理、数据处理、思考题、思考题、注意事项、注意事项u 明确纯液体饱和蒸汽压的定义和气液两相平衡的概 念，深入了解纯液体饱和蒸汽压和温度的关系；u 学会用静态法测定液体的饱和蒸气压，初步掌 握低真空实验技术；u 学会图解法求被测液体在实验范围内的平均蒸发摩尔焓。. 实验目的实验目的. 实验原理实验原理2*/lnRTHdTppdmvapCRTHppmvap/ln* 由实验测定几个不同温度下的饱和蒸气压，用图解法求得直线的斜率，根据上式即可求出 。 测定饱和蒸气压的常用方法有动态法

2、和静态法两种，本实验采用后者。即在一定的温度下，直接测定体系的压力，测定时要求体系内无杂质气体。 实验测定的装置如图1所示。 mvapHCRTHppmvap/ln*图1 等压计示意图 球a中盛有被测液体，故a称之为样品池，U 形管bc部分以被测液体作为封闭液，这一部分称为等压计。实验装置实验装置 先将a与b之间的空气抽净，然后从c的上方缓慢放入空气，使等压计b、c两端的液面平齐，且不再发生变化时，则ab之间的蒸气压即为此温度下被测液体的饱和蒸气压，因为此饱和蒸气压与c上方的压力相等，而c上方的压力可由压力计得出。温度则由恒温槽内的温度计直接读出，这样可得到一个温度下的饱和蒸气压数据；当升高温度

3、时，因饱和蒸气压增大，故等压计内b液面逐渐下降，c液面逐渐上升。同样从c的上方再缓慢放入空气，以保持bc两液面的平齐，当恒温槽达到设定的温度且在bc 两液面平齐时，即可读出该温度下的饱和蒸气压；用同样的方法可测定其它温度下的饱和蒸气压。. 仪器和试剂仪器和试剂. 实验步骤实验步骤. 实验数据处理实验数据处理将上述的实验数据记录于下表中：将上述的实验数据记录于下表中： 作作 图，由图中直线的斜率求出样品在实验温度范图，由图中直线的斜率求出样品在实验温度范围内的摩尔气化焓围内的摩尔气化焓 和正常沸点和正常沸点. 注意事项注意事项 本实验共测定45个温度下乙醇的饱和蒸气压。人为因素造成的测定误差是影

4、响结果的主要原因。因此，在实验操作过程中应注意以下几点： 1、使恒温槽在恒温时具有较高的灵敏度。 2、要获得准确的饱和蒸气压数值，关键是要将等压计和样品 池之间的空气彻底抽净。在抽气即将结束之前，可松开夹在冷凝管上的夹子，轻轻摇晃压力计，以加速空气的排出。而空气的排净与否，只能根据经验和从实验数据上判断。3、在升温过程中，要及时向体系中放入空气，以保持等压计两液面平齐，不要等温度升高4 后再放气，以免使等压计内的乙醇沸腾，使封闭液减少。4、最初将样品加入样品池后，残留在等压计U型管内的乙醇要适量，以U型管体积的三分之二左右为宜。过多时会影响抽气，过少时乙醇很快被抽尽。另外，抽气速率要适中，避免

5、抽气速率过快，等压计液体沸腾剧烈，乙醇被很快被抽尽的情况出现。 . 思考题思考题1、如果测定乙醇水溶液的蒸气压，本实验的方法是、如果测定乙醇水溶液的蒸气压，本实验的方法是否适用？否适用？答：如果测定乙醇水溶液的蒸气压，本实验的方法不适用。因为对二组分体系，即使在同一温度下，蒸气压还与组分的浓度有关，在抽气过程中肯定会引起组成的改变。 2、在本实验中，如果空气未被抽净，所测定的蒸气、在本实验中，如果空气未被抽净，所测定的蒸气压与标准值相比，是偏大还偏是小？压与标准值相比，是偏大还偏是小？答：如果空气未抽净，等压计内存有一定量的空气，所测量的蒸气压值偏高。 实验二乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定 、

6、实验目的、实验目的、实验原理、实验原理、药品仪器、药品仪器、实验步骤、实验步骤、数据处理、数据处理、思考题、思考题、注意事项、注意事项 1.掌握测定乙酸乙酯皂化反应速率常数及反应活 化能的物理方法-电导法； 2.了解二级反应的特点，学会用作图法求二级反 应的速率常数及其活化能； 3.熟悉电导测量方法和电导率仪的使用。. 实验目的实验目的 乙酸乙酯皂化反应是个典型的二级反应。设反应物起始浓度均为C0，经时间t后产物的浓度为x。 OHHCCOONaCHNaOHHCOOCCH523523t=0 C0 C0 0 0t=t C0-x C0 -x x xt= 0 0 C0 C0 该反应的速率方程为：20)

7、(xCkdtdx积分得： -（1）0011cktxc. 实验原理实验原理 本实验采用电导法测量皂化反应中电导本实验采用电导法测量皂化反应中电导L随时间随时间t的变化。的变化。设L0、Lt、L分别代表时间为0、t、时溶液的电导。在稀溶液下，乙酸乙醋皂化反应，在不同反应时刻，其电导率与浓度的满足以下关系：)()()()0(0000ttxxCLtCLtCLt式中：、-与温度、溶剂、电解质NaOH及NaAc的 性质有关的比例常数； L0、L-反应开始和终了时溶液的总电导率； Lt-时间t时溶液的总电导率。-（2）由（由（2 2）式得：）式得： -（3）000)(CLLLLxt将（将（3 3）式代入（）

8、式代入（1 1）得：）得：LtLLkCLtt001tLLLtt0作直线关系图，从斜率求出作直线关系图，从斜率求出反应速率常数。反应速率常数。 根据阿仑尼乌斯（rrhenius)公式，反应活化能a可由下式求出：211212)(lnTRTTTEkka式中：k1、k2分别为温度1、2时反应的速率常数。或者：CTREka1ln采用电导率法的依据：（1）溶液中参与导电的离子只有OH-、Na+和 CH3COO- ，随着反应进行，Na+浓度保持不变， OH-则不断减少，而CH3COO-不断增多，由于OH- 的摩尔电导比离子的摩尔电导大得多，因此，随 着反应的进行，溶液电导不断减少。（2）在很稀溶液中，每种强

9、电解质的电导率L与浓度 成正比，而且溶液的总电导率等于溶液中各电解 质电导率之和。1. 电导率仪；2. 恒温槽一套；3. 反应管；4. 移液管、大试管、容量瓶等；5. 乙酸乙醋(AR) (0.02mol/L)； 氢氧化钠(AR)(0.02mol/L)；6. 等等。. 仪器和试剂仪器和试剂恒温槽一套控温仪控温仪玻璃温度计玻璃温度计接触温度计接触温度计电动搅拌器电动搅拌器加热器加热器反应管混合前恒温混合前恒温混合过程混合过程混合后测定混合后测定开启恒温槽开启恒温槽调节温度调节温度洗涤试管反洗涤试管反应器并烘干应器并烘干恒温恒温反应过程的反应过程的电导率测定电导率测定量取被测量取被测溶液于试溶液于试

10、管反应管管反应管测定初始测定初始电导率电导率L L0 0配制乙酸配制乙酸乙醋溶液乙醋溶液. 实验步骤实验步骤恒温槽装置 连接好恒温槽装置，打开电动搅拌器、控温仪的开关，调节接触温度计的温度(以玻璃温度计为准，30或35)，加热至恒温。 注意：加热器的插头，应插在控温仪的插孔上，不得直接插到 其它电源插座上。乙酸乙酯溶液的配制 乙酸乙醋溶液的浓度应与氢氧化钠溶液的浓度相同（均为0.02mol/L）； 配制100ml 0.02mol/L的乙酸乙醋，需乙酸乙醋m=0.17622g（m/M=0.1*0.02，M为乙酸乙醋的分子量88.11g/mol）； 即：乙酸乙醋的体积为V=m/； 乙酸乙醋密度与温

11、度关系：2631095. 110168. 192454. 0tt式中：密度的单位为g/ml; 温度t的单位为。 用移液管量取20ml0.02mol/LNaOH溶液和20ml蒸馏水放于100ml烧杯中，混均后倒入大试管中（盖上橡皮塞）。 在反应管的小管中加入20ml0.02mol/L乙酸乙醋溶液，大管中加入20ml0.02mol/L NaOH溶液（均盖上橡皮塞）。 把它们同时放入恒温槽中，恒温15分钟。 溶液在恒温槽中恒温15min后，即可以进行测定。 电导率仪的量程设置在10ms档； 对温度进行补偿（根据室温）； 对仪器进行校正，把“校正测量”转换开关置于“校正”处，调节常数校正旋钮至示值为电

12、导电极常数； 把“校正测量”转换开关置于“测量”处，即可开始测量。 用蒸馏水冲洗电导电极，用滤纸吸干电极上的水，把电极插入大试管中(恒温15 min后)，测得的电导率即为初始电导率0 。初始电导率0的测定电导率t的测定： 用蒸馏水冲洗电导电极，用滤纸吸干电极上的水，电极挂在架上待用。 待反应管溶液恒温15分钟后，混合，开始计时。 插入电极，测量t的值，从计时开始每5分钟记录一次，30分钟后第10分钟记录一次，到60分钟为止。 按照上述方法，测定30或35时的L0及Lt的数值。实验日期： ；(1)第一次恒温温度： ；L0= ms/cm(2)第二次恒温温度： ；L0= ms/cm时间(min)电导

13、率Lt时间(min)电导率Lt. 实验数据处理实验数据处理将实验数据记录于下表中：将实验数据记录于下表中： 1.计算 ；2.作 关系图； 3.计算直线斜率k，反应速率常数K；4.求出皂化反应的a；5.文献值。tLLt0tLLLtt0 Lt(ms/cm)0AB Lt1 Lt2 的关系图tLLLtt0第一次恒温温度 30 Lt(ms/cm)0AB Lt1 Lt2 的关系图tLLLtt0第二次恒温温度 35 直线斜率k1、k2用下式计算：102012)()(tLLtLLLLktt反应速率常数1、2用下式计算：kCK01文献值： 在25 下，氢氧化钠浓度，乙酸乙酯浓度均为0.02mol/L，其反应速率

14、常数: K=6.4（molL-1）-1min-1其中反应速率常数与温度的关系式为：54. 400754. 01780lgTTK乙酸乙酯皂化反应的活化能:Ea=27.3KJ/mol1.电导率仪要进行温度补偿及常数校正；2.反应液在恒温时都要用橡胶塞子盖好；3.混合过程既要快速，又要小心谨慎，不要把溶液挤出反应管；4.严格控制恒温的温度，因为反应过程温度对反应速率常数影响很大；5.严格配制溶液的浓度，保证氢氧化钠与乙酸乙酯的浓度相等，否则反应速率常数计算公式将发生变化。. 注意事项注意事项 1.为什么本实验要在恒温下进行？而且氢氧化 钠与乙酸乙酯溶液混合前要预先恒温？ 2.各溶液在恒温和操作过程中

15、为什么要盖好？ 3.如何从实验结果验证乙酸乙酯皂化反应为二 级反应？ 4.如果氢氧化钠和乙酸乙酯起始浓度不相等， 则应怎样计算值？ 5.被测溶液的电导是哪些离子的贡献？反应过 程中溶液的电导为何发生变化？. 思考题思考题实验三蔗糖水解反应速率常数的测定、实验目的、实验目的、实验原理、实验原理、药品仪器、药品仪器、实验步骤、实验步骤、数据处理、数据处理、思考题、思考题、注意事项、注意事项 1.测定蔗糖转化反应的速率常数和半衰期； 2.了解该反应的反应物浓度与旋光度之间的 关系； 3.了解旋光仪的基本原理，掌握旋光仪的正 确使用方法。. 实验目的实验目的 蔗糖是从甘蔗内提取的一种纯有机化合物，也是

16、和生活关系最密切的一个天然碳水化合物。 蔗糖经酸性水解后，产生一分子D-葡萄糖和一分子D-果糖： 蔗糖 葡萄糖 果糖612661262112212OHCOHCOHOHCH. 实验原理实验原理 该反应是一个三级反应，在纯水中此反应的速率极慢，通常需要在H+离子催化作用下进行。由于反应时水是大量存在的，尽管有部分参与了反应，仍可近似地认为整个反应过程中水的浓度是恒定的；而且H+是催化剂，其浓度也保持不变。因此蔗糖反应可看作为假一级反应。一级反应的速率方程为：kCdtdC式中：C为时间t时的反应物浓度，0lnlnCktC积分可得：式中：C0为反应开始时反应物浓度。K：t，tt，CC2ln212121

17、0即为反应半衰期表示可用时间时当k为反应速率常数。（1） 因为蔗糖及其转化产物都具有旋光性，而且它们的旋光能力不同，故可以利用体系在反应进程中旋光度变化来度量反应进程。本实验通过测定反应液的旋光度来求得蔗糖水解反应的速率常数k和半衰期t1/2。 溶液的旋光度与溶液中所含旋光物质的旋光能力、溶剂性质、溶液浓度、样品管长度及温度等均有关系。当其它条件均固定时，旋光度与反应物浓度呈线性关系，即：=C 式中：比例常数与物质旋光能力、溶剂性质、样品管长度及温度等有关。 物质的旋光能力用比旋光度来度量，比旋光度用下式表示：ADCl10020).100/(),(,),589(,2020020mlgCdmln

18、mDDCAD为浓度为样品管长度为测得的旋光度即线的波长是指用钠灯光源表示实验时温度为右上角的反应物蔗糖是右旋性物质，比旋光度D20=66.6o；生成物葡萄糖也是右旋物质，比旋光度D20=52.5o；生成物果糖是左旋性物质， 比旋光度D20=-91.9o。 由于生成物中果糖的左旋性比葡萄糖右旋性大，所以生成物呈左旋性质。因此随着反应的进行，体系的右旋角不断减少，反应至某一瞬间，体系的旋光度可恰好等于零，而后就变成左旋，直至蔗糖完全水解，这时左旋角达到最大值。设体系最初的旋光度为：00C反（t=0，蔗糖尚未转化）当时间为t时，蔗糖浓度为C，此时旋光度为t，即：体系最终的旋光度为：0C生（t=，蔗糖

19、已完全转化）)(0CCCt生反（2）（3）（4）将(2)、(3)和(4)式代入(1)式即得：)ln()ln(0ktt 显然，以ln(t-)对t作图可得一直线，从直线斜率即可求得反应速率常数K。为避免测可用古根亥姆法得到 ctkttt1)ln( 旋光管使用示意1. 旋光仪一台；2. 恒温水浴锅；3. 移液管、锥形瓶、容量瓶等；4. 蔗糖(AR)、HCl(2mol/L)；5. 秒表. 仪器和试剂仪器和试剂开启恒温器开启恒温器旋光仪开关旋光仪开关称取蔗糖配称取蔗糖配制盐酸制盐酸调节温度调节温度仪器调零仪器调零水解过程的水解过程的旋光度测定旋光度测定完全水解的完全水解的旋光度测定旋光度测定蔗糖盐酸恒蔗

20、糖盐酸恒温温1515分分. 实验步骤实验步骤温度设定及旋光仪零点校正 温度设定：调节恒温器的接点温度计，至20（以玻璃温度计为准） 旋光仪零点校正：用蒸馏水清洗样品管后，向管内倒满蒸馏水（不产生气泡），用滤纸吸干管外壁的水，将样品管放入旋光仪中，调整旋光度的刻度值为零或其零刻度附近。 移取25ml 20%蔗糖溶液到150ml烧杯中，移取25ml HCl溶液到另一150ml烧杯中，然后将HCl溶液倒入蔗糖溶液。混合液体在两烧杯中反复对倒几次即混合均匀。用混合液润洗旋光管几次，然后灌满旋光管。记录旋光度0，每隔4min记录数据，得4 8 1260。实验日期： ；恒温器温度： ；旋光仪零点： 。t的测定：最终旋光度= 。 时间(min)旋光度t. 实验数据处理实验数据处理将实验数据记录于下表中：将实验数据记录于下表中： 1.计算t-和ln(t-)；2.作ln(t-)t关系图； 3.计算直线斜率k，反应