教育技术的发展简史物理化学课件

1、基础实验部分8/10/20221实验一恒温水浴的组装及其性能测试实验一恒温水浴的组装及其性能测试 一、实验目的 1.了解恒温水浴的构造及其工作原理，学会其装配技术 2.测绘恒温水浴的灵敏度曲线 3.掌握贝克曼(Beckmann)温度计的使用方法 二、实验原理 恒温水浴的装置如图11所示。各部件的构造、作用及要求等详见仪器4，恒温槽的工作原理是通过温度调节器(水银接点温度计)和继电器对加热器的自动调节来实现恒温的(仪器4)。恒温水浴通常以蒸镏水为工作介质。 衡量恒温水浴槽品质优劣的标志是恒温水浴的灵敏度、又称恒温水浴的精度，灵敏度S通常以实测的最高温度值tmax和最低温度值tmin之差的一半来表

2、示： 8/10/20222实验一恒温水浴的组装及其性能测试 S值愈小，表示该恒温水浴性能愈好，测定灵敏度(S)的方法是：在设定温度ts下，采用贝克曼温度计来观察恒温水浴温度随时间的变化情况，以温度为纵坐标，与温度相应的时间为横坐标，绘制灵敏度曲线，通过对曲线的分析，可以对恒温水浴的灵敏度作出评价。较典型的灵敏度曲线如图12所示，其中(a) 表示灵敏度较高；(b) 表示灵敏度较低；(c) 表示加热器功率太大；(d) 表示加热器功率太小或散热太快。 影响恒温水浴灵敏度(即精确度)的因素很多，例如，搅拌器的性能(转速、形状)，加热器的功率大小，继电器的物8/10/20223实验一恒温水浴的组装及其性

3、能测试 因此，在组装恒温水浴时应遵循以下几点：(1) 根据控制温度ts的高低，选择合适的加热器功率、继电器及搅拌器等部件。(2) 开动搅拌器，确定水流动方向后，停止搅拌。然后根据水先经过加热器再经过温度控制器的原则安装这两个元件。(3) 加热器和搅拌器应放得较近, 以使热量放出立刻能传到恒温槽之各区域，温度调节器应放在它们的附近(这区域温度变化幅度最大)。 三、实验仪器与试剂 玻璃缸 10dm3或20dm3 (1个) 加热器250W、500W (各1支) 水银接点温度计0-100 (1支) 调压变压器2kVA (1台) 1/10水银温度计0-100 (1支) 贝克曼温度计(1支) 搅拌器(带变

4、速)40W (1台) 6301型继电器(1台) 5-10倍放大镜(1个) 秒表(1只)8/10/20224实验一恒温水浴的组装及其性能测试8/10/20225实验一恒温水浴的组装及其性能测试 四、实验步骤 1.组装恒温水浴。将蒸馏水灌入容积的4/5处. 进行接线和装配. 2.将贝克曼温度计的水银柱调至刻度2.5左右。 3.调节恒温水浴至设定温度。若设定温度为25。 4.恒温水浴各区域精确度比较。待浴槽在25下恒温5min后，在槽内选取具有代表性的5个点，用贝克曼温度计观察这些点温度变化。记下温度变化的最大和最小值。 5.恒温水浴灵敏度曲线的测定。选取恒温性能最差的一点利用功率不同的加热器测定2

5、5下恒温水浴槽的灵敏度曲线。每隔一定时间(如2min)记录一次贝克曼温度计的读数，每条灵敏度曲线作5-6个峰即可。实验完毕，切断电源，拆下接线及各部件。8/10/20226实验一 恒温水浴的组装及其性能测试 五、数据处理及讨论 1.图示恒温水浴内各部件的布局，并在图中标明所选五个点的位置。 2.用表列出五个点最高与最低温度及相应的平均温度、平均最高和最低温度之差值。对恒温水浴精确度进行评价。 3.列出贝克曼温度计读数与时间的数据表，绘制加热器的灵敏度曲线，并讨论加热器功率对恒温水浴灵敏度的影响。 六、问题思考 1. 说明恒温槽主要构造及其作用和恒温槽的恒温原理。 2. 影响恒温水浴灵敏度因素有

6、哪些？ 试作简要分析。 3. 提高恒温水浴的即灵敏度 ，应采取那些措施？ 4. 组装恒温槽应注意哪些问题？8/10/20227实验二燃烧热的测定实验二 燃烧热的测定一、实验目的 1.用氧弹卡计测定萘的燃烧热，掌握氧弹卡计量热的基本原 理及实验技术 2.明确摩尔燃烧焓的概念，了解恒压摩尔燃烧焓cHm和恒容摩尔燃烧焓cUm的差别及相互关系 3.学会使用奔腾公式和雷若图解法校正不同温度改变值二、实验原理 根据化学热力学，所谓物质的燃烧焓是指在一定的条件下，物质完全燃烧时所放出的热量，所以又称为摩尔燃烧焓或摩尔燃烧焓热。需要注意的是“完全燃烧”是对燃烧产物有明确的规定。通过燃烧焓的测定，不仅可以求算化

7、合物的生成焓、键焓，还具有判别工业用燃料的质量等实际应用。8/10/20228实验二燃烧热的测定 一般说来，燃烧热的测定可有两种不同的条件，一是在恒压条件下测量，测量得到恒压燃烧热Qp，二是在恒容条件下测量，测量得到恒容燃烧热Qv。根据热力学第一定律在不做其它功的条件下QpH、QvU，对于同一反应若把参加反应的气体和生成的气体都作为理想气体处理，则cHm和cUm应有如下关系： cHm cUm BRT 式中B中是化学反应方程中气体物质B的化学计量数，对于反应物B取负值，对生成物B取正值。 测定热效应的仪器称作热量计。热量计的种类很多，本实验选用的是WHR-15微机型氧弹式热量计，它是一种视为环境

8、恒温式热量计图21为热量计安装示意图，图22为氧弹剖面图。氧弹热量计的基本原理是能量守恒定律，样品完全燃烧时所放出的 8/10/20229实验二燃烧热的测定图21 热量计安装示意图图 图22 氧弹剖面图8/10/202210实验二燃烧热的测定 热量使得氧弹本身及其周围得介质和热量计有关的附件温度升高，测量整个体系在燃烧前后温度的变化值，根据体系的热容，就可以计算出代测样品的恒容摩尔燃烧焓。 为了保证样品完全燃烧，氧弹中必须充以高压氧气或其它氧化剂，因此氧弹因有很好的密封性能，耐高压和耐腐蚀，氧弹应放在一个与室温基本一致的恒温套壳中，盛水桶和恒温套壳之间有一个高度抛光的挡板，以减少热辐射与空气的

9、对流。 三、实验仪器与试剂 WHR-15微机型氧弹式热量计(1套) 点火丝(1518cm) HR-15B多功能控制箱(1套) 氧气钢瓶(1套)充氧器(1套) 干燥器(1个) 压片机(1台)8/10/202211实验二燃烧热的测定 四、实验步骤 1.测量体系得热容C体 样品制作 用台秤称取标准苯甲酸约1g左右,用压片机压片，稍压得紧些，在分析天平上准确称其质量。 装样并充气 首先用1015cm左右的棉线捆扎样品，在将一根点火丝从棉线和样品间穿过，最后都绕成十字架型，并将点火丝两端固定在两个电极上，点火丝和样品均勿接触坩锅。拧紧氧弹上的盖，使氧弹中充人1.62.0MPa的氧气,放开操纵手柄。 测量

10、 将装有样品并充气的氧弹放入已装有3000mL蒸馏水的量热容器中，若要求精确测量，则应将蒸馏水的温度调至比室温低0.71.0，在两电极接上点火丝，将测温探头插入内桶，使其末端处于氧弹高度12处，盖上盖子。 8/10/202212实验二燃烧热的测定最后处理 小心的取出测温探头，再取氧弹，放出氧弹内的氧气，旋开氧弹盖，检查样品是否完全燃烧，若氧弹内有黑色残渣，则应重做实验。最后倒出氧弹内的水，用毛巾、酒精、电吹风处理热量计各部件，确保干燥，以防生绣。2. 萘的燃烧热测定称取0.50.7g左右的萘，同上述方法进行测定。五、实验数据处理 1.的测定结果按下式计算：8/10/202213实验二燃烧热的测

11、定 式中:cUm（苯甲酸）3231.56kJmoL-1， Q铁丝2.9Jcm-1l铁丝 Q棉线 16.736 kJg-1m棉线 T: 直接观测到的燃烧阶段温度开始下降时的第一个温度 T0 :直接观测到的点火时的温度（初期的最后一个温度） T:温差校正值 萘的恒容燃烧热按下式计算8/10/202214实验二燃烧热的测定 由cUm计算萘的恒压燃烧热cHm值。 六、问题思考 在这一实验中哪些为体系？哪些为环境？有无热交换？若不进行温差校正对实验结果有何影响？ 根据误差分析，指出本实验的最大误差何在？ 使用氧气钢瓶及氧气减压阀应注意哪些问题？ 固体样品为什么要压成状？8/10/202215实验三纯液体

12、饱和蒸气压的测定实验三 纯液体饱和蒸气压的测定 一、实验目的 1.明确纯液体饱和蒸气压的定义和气液两相平衡的概念，深入了解纯液体饱和蒸气压和温度的关系克劳修斯克拉贝龙方程式； 2.用等压计和数字式气压计测定不同温度下纯乙醇的饱和蒸气压，初步掌握有关的低真空实验技术； 3.学会用图解法和最小二乘法求被测液体在实验温度范围内的平均摩尔气化焓(VapHm)与正常沸点。 二、实验原理 在一定的温度下，与纯液体处于平衡状态时的蒸气压力，称为该温度下的饱和蒸气压。密闭容器的液体，在一定的温度下，有动能较大的液体分子从表面逃逸成蒸气，也有动能较小的液体8/10/202216实验三纯液体饱和蒸气压的测定 分子

13、因碰撞而凝结成液相，当两者速率相等时，就达到了动态平衡，此时气相中的蒸气密度不再改变，因而具有一定的饱和蒸气压。 纯液体的饱和蒸气压是随温度而改变的，当温度升高时有更多的高动能的分子由液面逸出，蒸气压增大；反之，温度降低时，蒸气压减少。液体的饱和蒸气压与温度的关系可用克劳修斯克拉贝龙(ClausiusClapeyron)方程式来表示：8/10/202217实验三纯液体饱和蒸气压的测定 式中：P*纯液体温度T时的饱和蒸气压(kPa)； T热力学温度(K)； vapHm为液体摩尔汽化焓(Jmol-1)； R为气体常数，即8.314Jmol-1K-1。 在温度较小时的范围内vapHm可视为常数，可看

14、作平均摩尔汽化热。积分上式得：8/10/202218实验三纯液体饱和蒸气压的测定 式中：b为积分常数,此数与压力P*的单位有关。 由上式可知，在一定的温度范围内，测定不同温度下的饱和蒸气压，以 ln（ P* /p）1/T 作图，可得一直线，直线的斜率 m = -vapHm/R ，所以就可求得出摩尔气化焓。 当外压为101.325kPa时，液体的蒸气压与外压相等时的温度称为该液体的正常沸点。从图中也可求得其正常沸点。 测定饱和蒸气压的方法通常有静态法、动态法和饱和气流法三种方法，本实验是用静态法，即将被测液体放在一个密闭的体系中，直接测定不同温度下液体的饱和蒸气压。 8/10/202219实验三

15、纯液体饱和蒸气压的测定 三、仪器及试剂 蒸气压测定装置 (1套) 恒温装置 (1套) 数字式气压计 (1台) 吸收塔 (1个) 缓冲瓶 (1个) 真空泵 (1台) 等压计(带冷凝管) (1套) 无水乙醇(A、R) 四、实验步骤 1.实验装置如图（31）所示。 2.所有接口必须封闭严密,等压计中的液体 。 3.系统检漏。 4.排空气 。 5.测定不同温度下纯乙醇的饱和蒸气压 。8/10/202220实验三纯液体饱和蒸气压的测定8/10/202221实验三纯液体饱和蒸气压的测定 五、数据处理 1.设计实验记录表格，记录温度、气压值等原始数据。 2.做温度和压力校正，并将1/T和ln（ P* /p）

16、值填入表中。 3.作ln（ P* /p）1/T 作图，由直线的斜率计算出乙醇在实验温度区间的平均摩尔气化焓vapHm。 4.应用最小二乘法，计算结果，并与作图法进行比较。 六、问题思考 1.如何判断A球上的空气已排除？如未排除，有何影响？ 2.在开启活塞放空气进入系统时，放得太多应怎么办？ 3.在体系中安置缓冲瓶和应用毛细管放气的目的是什么？ 4.使用气压计、真空泵应注意哪些问题？8/10/202222实验四 完全互溶双液系气-液平衡相图的测绘实验四完全互溶双液系气-液平衡相图的测绘 一、实验目的 1.绘制在标准压力下正丙醇-水双液系的沸点-组成图，了解相图和相律的基本概念 2.掌握测定双组分

17、液体的沸点及正常沸点的方法 3.掌握阿贝折光仪的原理和使用方法 4.掌握用折光率确定二元液体组成的方法 二、实验原理 两种液态物质混合而成的二组分体系称为双液系，两个组分若能按任意比例互相溶解，称完全互溶双液系。液体的沸点，是指液体的蒸气压与外界压力相等时的温度。双液系的沸点，不仅与外压有关，而且还与两种液体的相对含量有关。根据相律公式8/10/202223实验四 完全互溶双液系气-液平衡相图的测绘 自由度组分数相数2。只要我们保持外压不变，对一个气 液共存的二组分体系，体系的状态可由2个独立变量(T和xB所决定)，即通过测定不同组成双液系沸腾时的温度和气、液相组成就可绘制Tx图。 完全互溶双

18、液系的温度组成的相图，分为三类：(1) 溶液沸点介于两纯组分之间；(2) 具有最低恒沸点的双液系相图；(3) 具有最高恒沸点的双液系相图。其图形分别如图41的(a) 、(b)、(c)所示。对于第(a)类体系，可以通过反复蒸馏，而使双液系的两个组分完全分离，对 (b)、(c)类通过简单蒸馏，只能获得某一纯组分和组成为恒沸点的相应混合物。体系的最低和最高恒沸点，即为恒沸温度，恒沸温度对应的组成即为恒沸组成。正丙醇水体系属于具有最低恒沸点的类体系，如图4-1(c)。8/10/202224实验四 完全互溶双液系气-液平衡相图的测绘图41 完全双液系的温度组成的相图8/10/202225实验四 完全互溶

19、双液系气-液平衡相图的测绘 本实验是采用回流冷凝法来绘制相图，即取不同组成的溶液在沸点仪(见图4-2)中回流，测定其沸点及气、液相组成。沸点数据可直接由温度计获得，平衡时的气-液组成通过测定其折光率然后由组成-折光率标准曲线确定。 压力不同时，双液系相图将略有差异，本实验要求将实验压力下的沸点校正到标准压力下的沸点。 三、仪器和试剂 沸点仪(2的电阻丝，1套) 阿贝折光仪1套) 移液管5mL、10mL、50mL (各1支) 重蒸馏水 调压变压器0.5kVA (1台) 正丙醇(AR) 1/10温度计(50-100，1支) 超级恒温水浴(1台) 8/10/202226 四、操作步骤 1.配制含正丙

20、醇摩尔分数约为0.05、0.10、0.20、0.30、0.45、0.55、0.65、0.75、0.90的正丙醇-水溶液。 2.调水浴至20.000.05。 3.依次测定不同浓度的沸点及平衡气液两相折光率。 五、数据处理 1.绘制浓度-折光率标准曲线：已知20 时正丙醇水二组分体系的折光率与浓度的对应关系如表41： 2.沸点温度校正(1) 温度露茎校正，除了温度计的零点和刻8/10/202227实验四 完全互溶双液系气-液平衡相图的测绘1.00000.89530.79150.69180.59350.5030 1.38561.38311.38271.38201.38051.3785 0.40473

21、.30320.20030.10100.00001.37501.37221.36501.35531.3325表41 20时正丙醇-水二组分体系折射率与浓度的关系8/10/202228实验四 完全互溶双液系气-液平衡相图的测绘 度误差等因素外，露茎也对温度计读数有一定的影响。这是由于玻璃水银温度计未能完全置于被测体系而引起的，校正公式为： 式中： tA为实验测得的温度值；tB为露茎部位的温度值；h为露出在体系外的水银柱长度，即温度计的观察值与沸点仪软木塞处温度计读数之差并以温度差为单位)；1.6104为汞的膨胀系数。 (2) 压力校正：在下测得的沸点称为正常沸点。但通常外界压力并不恰好等于101.

22、325kPa，因此，应对实验测得的沸点进行压力校正，校正公式是从特鲁顿规则及克劳修斯克拉佩龙方程推导而得。其公式为：8/10/202229实验四 完全互溶双液系气-液平衡相图的测绘 3.设计表格记录原始数据和实验结果 4.绘制沸点组成数据Tx图，确定恒沸组成和恒沸点。 六、问题思考 1.如何判断气液相已达平衡？ 2.测定时是否需要每次把仪器烘干？ 3.若气相冷凝液收集槽过大或过小，以及连接冷凝管和圆底烧瓶之间的连管过短或过长对实验结果有何影响？ 4.试讨论本实验的主要误差来源。8/10/202230实验五旋光法测定蔗糖转化反应的动力学参数实验五旋光法测定蔗糖转化反应的动力学参数 一、实验目的

23、1.了解旋光仪的基本原理，掌握其正确使 用方 法及在化学反应动力学测定中的应用 2了解反应物浓度与悬光度之间的关系 3.测定蔗糖水溶液在酸催化作用下的反应速率常数和半衰期 二、实验原理 蔗糖在水溶液中的转化反应为: 此反应为二级反应，在纯水中此反应的速率极慢，通常需要在H+离子的催化作用下进行。此反应的速率与温度、蔗糖浓度、水的8/10/202231实验五旋光法测定蔗糖转化反应的动力学参数 浓度及催化剂H+浓渡均有关。当蔗糖含量不很高时，水是大量的，尽管部分水分子参加了反应，但仍可近似认为整个反应过程中水的浓度是恒定的。H+是催化剂，其浓度也保持不变。所以蔗糖转化反应可以作为一级反应处理(准一

24、级反应)，即反应速率方程为： 式中 就是我们要测定的表观速率常数。一级反应的动力学方程为： 8/10/202232实验五旋光法测定蔗糖转化反应的动力学参数 式中c。表示反应开始时蔗糖的浓度，ct表示反应进行到t时刻蔗糖的浓度。 当Ct = c0/2 时,时间用t表示，即为反应的半衰期： 测得不同温度下的k值，由下式求活化能： 测定体系各物质浓度的方法，要根据体系的具体性质来选取。本反应中的反应物、产物均为旋光性物质,可以用体系旋光8/10/202233 设最初(t=0)体系的旋光度为0，蔗糖起始浓渡为c。，由以上式可知，旋光度与浓度成正比，则有0=A c。最终时(t=)体系的旋光度为，生成物的

25、浓度也为c。，同样有 = Bc。当时间为t时，蔗糖浓度为ct，此时旋光度t为:t= Ac。+ B(coct) 式中A、B分别为旋光度与反应物、生成物相关的比例常数。以上三式联合可解得： 将(10-10)和(10-11)两式代入(10-2)式即得: 上式就是旋光度法测定速率常数七的基本关系式，依据此式常采用 三种不同的数据处理方式. 8/10/202234实验五旋光法测定蔗糖转化反应的动力学参数 三、仪器与试剂 旋光仪(1套) 秒表(1只) 台称(1个) 50mL容量瓶(2个) 25mL移液管(2支) 1OOmL磨口锥形瓶(2个) 蔗糖(化学纯)4moldm-3HCl溶液 四、实验步骤 1仔细阅

26、读旋光仪说明书或本书仪器，了解仪器原理，熟悉旋光仪使用方法及操作要点。 2仪器零点校正 将蒸馏水(非旋光物质)装入洁净的旋光管内(无气泡)，放入旋光仪中。打开光源，按清零键。校正是必须手续。 3配制约30的蔗糖水溶液 用台称称取约15克蔗糖溶于少量蒸馏水，倾入50mL容量瓶中，加水稀释至刻度。 8/10/202235实验五旋光法测定蔗糖转化反应的动力学参数 4测定旋光度 用移液管取25.00mL蔗糖移入50mL容量瓶中，在用另一移液管取25.00mL 4moldm-3的盐酸溶液，放入蔗糖溶液中(放入一半时开始记时)，并摇荡混匀(注意：此往返动作一要快，)。迅速用此液淌洗旋光管2-3次后，再用此

27、液装满旋光管(无气泡)，放入旋光仪中测出旋光度。由于初始阶段旋光度 变化较快，应每隔3min测定一次，15min后可延长时间间隔。观察的时间间隔可根据t变化情况由实验者调整选择，但总的连续观察时间不少于1小时。 五、实验数据处理 1列出tt表，并作出相应的tt图； 2从tt图曲线上读出等间隔时间l(如5min)和t t(可取30min)分别对应的t和tt8/10/202236实验五旋光法测定蔗糖转化反应的动力学参数 3以ln(tt+t)对t作图，由直线斜率求出速率常数k。并计算半衰期t。 六、问题思考 1为什么配制蔗糖溶液时可用台称称量? 2蔗糖转化反应的速率常数与哪些因素有关? 3混合蔗糖和

28、盐酸时，我们是将盐酸加入蔗糖中，若反向加入，有何影响?8/10/202237实验六分配系数和化学反应平衡常数的测定实验六 分配系数和化学反应平衡常数的测定 一、实验目的 1.通过测定碘在四氯化碳和水中的分配系数，从而求得碘和碘离子的反应平衡常数 2.了解温度对分配系数和平衡常数的影响 二、实验原理 碘和碘化物(如KI)在水中有如下反应平衡存在： 或Kc为:8/10/202238实验六分配系数和化学反应平衡常数的测定 其平衡常数: 本实验采用化学分析法测定各物质的平衡浓度，然后根据上式计算平衡常数。如果用Na2S2O3标准溶液来滴定溶液中的I2的浓度时，随着I2的消耗，三碘化钾会分解成碘化钾和碘

29、。反应的平衡向左移动，直至KI3分解完毕，因此最终测得是溶液中I2和KI3的总量。为了测得其中的碘的量，实验时用适量的溶有碘的四氯化碳和碘化钾水溶液混合振荡，达成复相平衡。静置分层，因在 图6-1 I2在CCl4溶液中的平衡8/10/202239实验六分配系数和化学反应平衡常数的测定 四氯化碳层中只有I2能溶，碘化钾和三碘化钾不溶。所以，温度、压力一定时，I2不仅与水层的碘化钾、三碘化钾平衡，而且与四氯化碳层中的碘也建立平衡，如图6-1所示。 在一定温度下达到分配平衡时，分配系数Kd为常数，即： 所以 8/10/202240实验六分配系数和化学反应平衡常数的测定 分配系数Kd可借助于碘在四氯化

30、碳和纯水中的分配来测定。 在复相平衡中吸取上层(KI)溶液，用标准Na2S2O3溶液滴定 其中碘的总浓度。 所以：8/10/202241实验六分配系数和化学反应平衡常数的测定 由于形成一个I3-要消耗掉一个I-，所以平衡时的浓度应为: 则： 三、仪器与试剂 恒温槽(1台) 250mL碘素瓶(3只) 100mL溶量瓶(2只) 50mL移 液管(3支) 0.1moldm-3标准Na2SO3溶液(1瓶) 0.1moldm-3标准KI溶液(1瓶) 0.5%淀粉指示剂 (1瓶) 纯CCl4(分析纯)(1瓶)8/10/202242 0.06moldm-3 I2 的CCl4 溶液(1瓶) 固体KI(分析纯,

31、1瓶) 四、实验步骤 1. 调节恒温槽温度至25.000.05。 2.配制反应体系按表1所列比例在预习时配好于碘素瓶中，标 上编号。再小心用力振荡(避免振荡时溶液冲出)。实验时再置于恒温槽内恒温1小时，恒温期间每间隔10分钟取出摇动一次，每次不要超过半分钟，以免温度改变，影响实验结果。最后一次振荡后，须将附在水层表面的四氯化碳振荡下去，待两层充分分离后，再吸取样品进行分析。 3. 样品分析 (1) 在各号样品瓶中准确吸取50mL水溶液层样品三份(注意不能将四氯化碳溶液吸入)，放入干净的250mL的三角瓶中，用标准Na2S2O3溶液滴定(1号溶液要用微量滴定管滴定)。滴至淡黄色时加入5-10滴淀

32、粉指示剂。此时溶液呈深兰色。继续用Na2S2O3溶液滴至兰色刚消失为止。记下所消耗的的Na2S2O3体积。每份样品平行滴定三次，取其平均值。8/10/202243实验六分配系数和化学反应平衡常数的测定实验编号123混合溶液的组成VH2O/mL2001000VI2的CCl4溶液/mL252025VKI溶液/mL0100200VCCl4 /mL050表1 反应体系的配制(2) 在各号样品的四氯化碳层准确吸取5mL样品三份。放入盛有10mL蒸馏水的三角瓶中。加入少许固体KI或少量浓KI溶液，以保证四氯化碳层中的碘完全提取到水层中。同样用标准Na2S2O3溶液滴定，记下所消耗的Na2S2O3体积。每份

33、样品平行滴定三次，取其平均值。 8/10/202244实验六分配系数和化学反应平衡常数的测定 五、数据处理 1.用公式计算四氯化碳层和水层中I2的分配系数Kd。 2.用公式计算反应的平衡常数Kc。 3.设计数据记录表记录测量数据和实验结果，写出详细的计算过程并完成思考题。 六、思考问题 1.配制溶液时，那种试剂需准确计量其体积？ 2.配制1、2、3号溶液进行实验的目的何在？ 3.根据实验的结果能否判断反应已达平衡？ 4.在实验过程中如何加速平衡的到达? 5.用标准Na2S2O3溶液滴定各样品中水溶液中的碘时，1号样品为什么要用微量滴定管? 8/10/202245实验七分光光度法测定丙酮碘化反应

34、速率方程 实验十一分光光度法测定丙酮碘化反应的速率方程 一、实验目的 1.掌握用孤立法测定反应级数、速率常数和活化能的方法 2.了解用分光光度法研究反应的动力学规律及熟悉分光光度计的使用 3.加深对复合反应特征的理解 二、实验原理 1.大多数化学反应是由若干基元反应组成的。这类复合反应的反应速率方程，一般不能用质量作用定律来表示，但可采用一系列的实验方法获得可靠的实验数据，并据此建立反应速率方程式，以此为基础，推测反应的机理，提出反应模式。 孤立法(或称过量浓度法)是化学动力学中测定反应级数常用的一种方法。它是在一组实验中保持除E以外的F等反应物大大过8/10/202246实验七分光光度法测定

35、丙酮碘化反应速率方程 量，则反应过程中只有E的浓度有变化，而F、等反应物的浓度基本保持不变；或者在各次实验中用相同的F、等反应物起始浓度，而只改变E的起始浓度，这时速率公式就转化为: r kE (k=kF) 然后用积分法或微分法先求。再按上述思路，求出，余类推，则反应级数为 n = + 2.本实验以丙酮碘化为例，说明如何用孤立法和稳定态近似条件来推得速率方程以及可能的反应机理。丙酮碘化反应是一个复合反应，初始阶段反应为 CH3COCH3 + I2 = CH3COCH2I + H+ + I- H+离子是反应的催化剂，因丙酮碘反应本身有H+离子生成，所以这是这是一个自动催化反应。 8/10/202

36、247实验七分光光度法测定丙酮碘化反应速率方程 对于上述反应，首先假定其反应速率方程为： 式中c丙酮、cH+、cI2分别为丙酮、酸、碘液的浓度(moldm-3)，k为速率常数，指数x、y、z分别为丙酮、酸、 碘的级数。为了控制丙酮碘化反应在一元碘化阶段，可使丙酮和酸的浓度大大过量于碘的浓度，且用初始速率来计算反应级数和速率常数。 因碘溶液在可见光区有宽的吸收带，而在此吸收带中盐酸、丙酮及生成的产物均无明显吸收，所以可采用分光光度法直接观察碘浓度的变化，从而度量反应的进程。 根据Lambert-Beer定律，吸光光度A或透光率T与碘浓度cI2有如下关系8/10/202248实验七分光光度法测定丙

37、酮碘化反应速率方程 式中a为吸光系数，l为溶液厚度(光程)，在一定的溶质、溶剂、波长及溶液厚度下，a、l均为常数，归并为b。 将上式两端对时间t微分得: 在恒温、定波长下测定已知浓度碘溶液的吸光度,由式上式计算b值。再在同温、同波长、同比色皿中进行丙酮碘化反应， 测定不同反应时间t后吸光度，作At 曲线，曲线在 t = 0点切线的斜率即为初始反应的(dA/dt )，然后，由上式计算反应的初始速率 .8/10/202249实验七分光光度法测定丙酮碘化反应速率方程 为了确定碘化反应对某一反应物的级数，至少在同温度下需做两次实验，当两次实验 H+离子和碘的初始浓度相同，即c0,2(I2) = c0,

38、1(I2) ,c0,2(H+) = c0,1(H+)，而丙酮的初始浓渡不同， 即 c0,2(丙酮) = Uc0,1(丙酮)，此时，两次实验的初始速率分别为 r1和r2 ，则 8/10/202250实验七分光光度法测定丙酮碘化反应速率方程 同理,采用丙酮和碘初始浓渡相同,而H+离子初始浓渡不同；丙酮和H+初始浓渡相同而碘初始浓渡不同的各两组实验测定，可分别求得级数y和z。反应的总级数 nx + y + z 。 反应级数确定后，由反应的初始速率(r0) 和各反应物的初始浓度，用速率方程式可计算反应的速率常数k 。一旦n 和k测得后,该反应的速率方程就随之建立,并可根据反应级数对该反应机理作某些推测

39、。 测得两个不同温度下的速率常数k1和k2，根据下式可计算反应的活化能Ea 8/10/202251实验七分光光度法测定丙酮碘化反应速率方程 三、仪器与试剂 722型分光光度计(1套) 比色皿恒温套(1个) 0.01moldm-3标准碘液(含2%KI) 超级恒温槽(1套) 1.00moldm-3标准HCl溶液 5mL和10mL移液管(各3支) 2.00moldm-3标准丙酮溶液 四、实验步骤 1.仔细阅读分光光度计说明书或本书仪器-9部分内容，了解仪器原理，熟悉分光光度计使用方法及操作要点。 2.调节恒温槽至25.000.05，然后将分光光度计比色皿的恒温夹套与恒温槽的输出水相连接。8/10/2

40、02252实验七分光光度法测定丙酮碘化反应速率方程 3.对光将分光光度计波长调到500nm处。在光径长2.0cm比色皿中注入蒸馏水并放入恒温夹套内。把光路闸门拨向“黑”点，将检流计电源打开并调透光率到零点。然后闸门拨向 “红”点，调节光量调节器使透光率在“100 ”的位置上，反复调整“0”点和“100”点直至完全稳定。 4.测 b 值在50mL容量瓶中配制浓度约0.001moldm-3碘液，在2.0cm比色皿中反复三次测定此液的吸光度，取其平均值，再由上式求出b值。 5.测定四种不同溶液的At值按下表分别配制四个不同的溶液,配制溶液时，应先将碘液与盐酸及适量蒸馏水放入容量瓶中置于恒温槽，同时将

41、分别装满蒸馏水及约40mL丙酮溶液的两个容量瓶也置于恒温槽。15min后，再将已恒温的10mL丙酮溶液加入第一号碘液与盐酸的混合液中，然后用已恒温的蒸馏水稀释至迅速摇匀，立即测定不同时间的吸光度。在测定过程中用 8/10/202253实验七分光光度法测定丙酮碘化反应速率方程编号VI2/mLVH+/mLV丙酮/mLVH2O/mL110510252105530310101020455535蒸馏水多次校正透光率“0”点和“100”点。 依次在2-4号混合液中加入相应量的已恒温的丙酮溶液同上法进行测定。 6.在35下，重复上述实验。但在测定时改为每隔一分钟记录一次吸光度。8/10/202254实验七分

42、光光度法测定丙酮碘化反应速率方程 五、数据处理 1.设计表格，列出相应的测定及计算数据； 2.计算b值； 3.作每一组反应的At图，由图求初始速率及反应级数和反应速率常数； 4.计算不同温度的反应速率常数，求出反应的活化能； 5.写出该反应的实验速率方程。 六、问题思考 1.根据实验速率方程试推测丙酮碘化反应的机理，并说明碘 能否用溴来代替？ 2.在本实验中，将丙酮溶液加入含有碘、盐酸的容量瓶时，并不立即开始计时，注入比色皿时才开始计时，这样是否可以？ 3.影响本实验结果的主要因素有哪些？8/10/202255实验八电导法测定乙酸乙酯皂化反应动力学参数实验八电导法测定乙酸乙酯皂化反应的动力学参

43、数 一、实验目的 1.测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数和半衰期，掌握反应活化能的测定方法 2.了解二级反应特点，学会用图解法求二级反应的速率常数 3.熟悉电导率仪的使用方法 二、实验原理 乙酸乙酯皂化反应是一个二级反应，反应式如下： CH3COOC2H5 + OHCH3COO + C2H5OH 速率方程为：8/10/202256实验八电导法测定乙酸乙酯皂化反应动力学参数 由上式不难看出,当测得反应进行到t时体系中产物的浓度x或反应物的浓度(a-x)后，则通过图，从直线斜率(ka)即可求出其速率常数k 。若测得两个不同温度下(其它条件相同)的速率常数k，由Arrhenius公式: 可方便地得到反应

44、的活化能E。 通过间接测量反应过程中浓度改变，来计算速率常数k。本反应中NaOH和CH3COONa是强电解质，浓度很低时可以认为完全电离。反应过程中Na+离子的浓度始终不变，引起电导变化的是OH-和CH3COO-离子浓度的改变。而溶液中OH-离子导电能力约为CH3COO-离子的五倍，所以随着反应的进行，OH-离子逐渐被CH3COO-所代替，溶液导电能力明显下降。因此，可以用体系电8/10/202257实验八电导法测定乙酸乙酯皂化反应动力学参数 导G 或电导率变化来度量反应过程中浓度的改变。 在稀溶液中，强电解质的电导率与溶液的浓度成正比，溶液的电导率是各离子的电导率之和。设反应起始时(t =

45、0)体系的电导率为0。如果在稀溶液下反应，则： 反应终结时(t = )体系的电导率为 ，生成物的浓度也为 a，同样有： 当时间为t时，OH-离子的浓度为(a-x)，CH3COO-离子的浓度为x，此时的电导率为： 8/10/202258实验八电导法测定乙酸乙酯皂化反应动力学参数 式中A、B是与温度、溶剂、电解质OH-、CH3COO-的性质有关的常数。由以上三式可得： 作图可得一直线，由此可求出速率常数k。二级反应的半衰期三、仪器与试剂 DJS-308A型电导率仪(1台) 超级恒温槽(1套) 大试管(3支) 秒表(1只) 10mL移液管(3支) 电导水 浓度约0.0200moldm-3的NaOH溶

46、液和CH3COOC2H5溶液。 四、实验步骤8/10/202259实验八电导法测定乙酸乙酯皂化反应动力学参数 1.仔细阅读电导率仪说明书或本书仪器部分，了解仪器原理，熟悉电导率仪使用方法、操作要点及注意事项。 2.测定0调节恒温水浴至25.000.05， 用干净移液管取10mL浓度约 0.0200 moldm-3的 NaOH溶液放入干净的大试管中，再加10mL电导水摇荡混匀。将电极先用电导水淋洗干净，再用少量待测溶液淋洗数次后插入待测溶液中，恒温10-15min(最好加塞)，测定其电导率，每间隔2分钟读取一次数据，重复读数三次，取其平均值，即为0 。 3.测定t用两支移液管各取10mLNaOH

47、和浓度相等的CH3COOC2H5溶液分别于两支大试管中，塞好塞子置于恒温槽内恒温10-15min，然后取出两支试管迅速混合，两支试管来回往返倾倒数次使其混合均匀，将电极从恒温的电导水中取出并用该混合液淋洗数次。随即插入待测溶液进行电导率-时间测量。每隔2-4min测量一次，直至电导率变化缓慢时可停止测量。 8/10/2022604.同法测定35时0和t。 五、数据处理1.将实验原始数据和作图用数据列成规范表格；2.分别作出两个温度下的 图，从直线的斜率中求k25和 k35及相应的半衰期 t1/2 (25)和 t1/2 (35)。3.计算此反应的活化能。六、问题思考1.为什么本实验中乙酸乙酯与N

48、aOH溶液浓度必须足够稀？8/10/202261实验九交流电桥法测定电解质溶液的电导实验九交流电桥法测定电解质溶液的电导 一、实验目的 1.掌握用电桥法测量溶液电导的实验方法和技术 2.用电导法测定醋酸的电离平衡常数 3.测定KCl溶液的摩尔电导率与浓度的关系式 二、实验原理 电解质溶液的导电能力由电导G(单位：S)电阻的倒数来度量。它们之间的关系为： 8/10/202262实验九交流电桥法测定电解质溶液的电导 式中:为两极的面积(m2)，L为两极的距离(m)，k称为电导率，即当 =1 m2 、 L=1 m时溶液的电导，称为电导池常数。 电解质溶液的电导率不仅与温度有关，而且还与浓度有关，因此

49、常用摩电导率来衡量电解质溶液的导电能力，摩尔电导率是指把含有1mol电解质的溶液置于相距为1m的电导池的两个平行电极之间，这时所具有的电导，其表达公式为： c为物质的量浓度(单位molm-3)，m的单位是Sm2mol-1，对强电解质m与浓度c满足下列关系： 8/10/202263实验九交流电桥法测定电解质溶液的电导 m为无限稀释时的摩尔电导率，可从m与的直线外推而得，弱电解度的m与没有直线关系，其m可根据Kohlrausch离子独立运动定律计算， m为无限稀释时的摩尔电导率。即: 弱电解质的电离度与摩尔电导率的关系为： 对1-1价弱电解质，若起始浓度c，则电离常数K为： 因此测定不同浓度下m可

50、计算出K。8/10/202264实验九交流电桥法测定电解质溶液的电导 由电导的概念可知，对电导的测量也就是对电阻的测量，但测定电解质溶液的电阻时有其特殊性，当直流电流通过电极时会引起电极的极化。因此必须采用较高频率的交流电，由音频振荡器供给，由耳机或示波器示零。所用电导池由两个镀铂黑的电极组成。以保证电极不与溶液发生反应(即减少电极的极化)。 交流电桥测溶液电阻的简单线路如图16-1所示。图中T用耳机(或示波器)，交流电源由音频振荡器(或讯号发生器)供给，R1为待测的溶液电阻，R2 为四钮或五钮的精密电阻箱，R3 和R4 常用SDC数字电位差综合测量仪中的电阻(见仪器-5-1)，在交流电路中，

51、欲使接A(滑线上接触点)、B两点的耳机真正无声(无电流通过，达到平衡)，必须满足 电桥平衡。 三、仪器与试剂 SDC型数字电位差测量仪(1台) YB1051高频信号发生器(1台)8/10/202265实验九交流电桥法测定电解质溶液的电导 图16-1交流电桥测溶液电阻线路8/10/202266实验九交流电桥法测定电解质溶液的电导 MOS-6xx示波器(1台) 精密五钮电阻箱(1个) 可变空气电容器(1个) 恒温槽(1套) 100mL容量瓶(2个) 50mL移液管(1个) 电导水 0.02000moldm-3标准KCl溶液 0.02moldm-3HAc溶液 四、实验步骤 1.调节恒温槽温度在25.

52、000.05。 2.按图16-1连接线路。音频振荡器的频率选1000Hz左右，打开电源开关，预热30分钟后即可使用。 3.标准KCl溶液及其系列KCl溶液的配制。 4.测定KCl系列溶液的电导。 5.用同样方法测定0.02moldm-3HAc溶液的电导。8/10/202267实验九交流电桥法测定电解质溶液的电导 五、数据处理 1. 求出电导池常数。 2.计算水及各KCl溶液及HAc溶液的电导率。由此求出KCl溶液和HAc溶液的摩尔电导率m(KCl)m(HAc)； 3.分别将(KCl)和m(HAc)对作图，将KCl的曲线外推至0，求出KCl的并与文献值比较。 4.求出KCl溶液的摩尔电导率与浓度

53、的关系式。 5.查出m(HAc)，并根据所测数据，计算HAc溶液在所测浓度下的离解度和离解常数K，求出的平均值并与文献值比较。 六、问题思考 2.为什么电桥选用1000Hz的频率？ 3.试用最小二乘法求(KCl)，并计算的误差。8/10/202268实验十原电池电动势的测定及应用实验十原电池电动势的测定及应用 一、实验目的 1.掌握补偿法测定电池电动势的原理和电位差综合测试仪的使用方法 2.熟悉用电动势法测定电极的标准电极电势、难溶盐的活度积及溶解度、溶液的pH值、强电解质溶液离子的平均活度系数等 3.学会Ag-AgCl电极和汞齐化电极的制备和预处理方法。 4.熟悉所用仪器的使用方法。 二、实

54、验原理 原电池是使化学能转变为电能的装置，是由两个“半电池”组成，每一个半电池中包含一个电极和相应的电解质溶液。不同的半电池可以组成各种各样的原电池。电池在放电过程中，正极上发生还原反应，负极则发生氧化反应，电池反应是两个电电极反 8/10/202269实验十原电池电动势的测定及应用 应的总和。其电动势是在用盐桥消除液接电势之后，组成该电池的两个半电池的电极电势的代数和。而通过测定电池电动势可求算某些反应的H，S，G等热力学函数，电解质的平均活度系数，难容盐的溶度积和溶液的PH值等数据。而要求出这些数据，必须能够设计成一个可逆电池，该电池反应就是所求的反应，但必须注意，首先要求电池必须在可逆情

55、况下工作，即放电和充电过程都必须在准平衡状态下进行，此时只允许有无限小的电流通过电池。因此，在用电化学方法研究化学反应的热力学性质时，所设计的电池应尽量避免出现液接界，在精确度要求不高的测量中，常用“盐桥”来减小液接界电势。测定可逆电池的电动势在物理化学实验中占有重要地位，应用十分广泛。根据我国习惯规定，对任意可逆电池，其关系为：8/10/202270 式中E为电池电动势，正负分别为正、负电极的电极电势。若已知一半电池的电极电势，通过测定电动势，即可求得另一半电池的电极电势。但是电极电势的绝对值不能测量，在电化学中，电极电势是以某一电极为标准而求出其它电极的相对值。现在国际上采用的标准电极作为

56、标准氢电极，并规定其电极电势为零。这样可组成如下电池： 于是有： 即该电池的标准电动势(E)就是待测电极的标准电极电势。但氢电极使用比较麻烦，因此常把具有稳定电势的电极，知道标准电极电势，就可以根据能斯特方程求出一定温度下的电极电势： 8/10/202271 测定电动势的方法是补偿法(对消法)，如图17-1所示， 图17-1对消法测量原理示意图 本实验所用到的待测电池有四种：图17-1对消法测量原理示意图8/10/202272 三、仪器与试剂 SDC数字电位差综合测量仪 甘汞电极 氯化银电极 光亮铂电极 锌电极和银电极各1支 50mL广口瓶5个 10mL移液管2支 洗瓶1个 饱和KNO3盐桥

57、0.01moldm-3AgNO3 0.1moldm-3KCl 饱和KCl溶液 氢醌固体粉末 0.2moldm-3HAc 0.2moldm-3NaAc 硝酸亚汞溶液 1.00moldm-3ZnCl2溶液各一瓶 四、实验步骤 1.电位差计的接线和使用； 2.制备电极； 3.以饱和KNO3(或NH4NO3)溶液为盐桥，测定电池(1)、(2)、(3) 、(4)的电动势。 4.后处理 所有测定完毕后，应作好如下善后工作：(1)保留饱和KCl溶液及氯化银电极的溶液，倒去硝酸银及醋酸溶液。(2)洗净广口瓶，装入蒸馏水将铂电极和银电极插入其中保存。(3)盐桥两端淋洗后，保存在硝酸钾溶液中。(4)锌电极洗净擦干

58、保存。8/10/202273实验十原电池电动势的测定及应用 五、数据处理 1.将实验测量数据用列表规范表示。 2.计算25时银电极的标准电极电势，并与文献值比较。 3.计算室温下AgCl的活度积和溶解度，以及HAc-NaAc缓冲溶液的pH。 4.利用电池(4)的测量结果，以E+0.08875lgm为纵坐标，以为 横坐标作图，外推求 ，并由此计算锌的电极电极。 六、问题思考 1.补偿法或者说对消法测电动势的基本原理是什么？为什么用伏特表不能准确测定电池电动势。 2.电位差计、工作电池各有什么作用？ 3.盐桥的作用什么？应选择什么样的电解质作盐桥？8/10/202274实验十一阴极极化曲线的测定实

59、验十一 阴极极化曲线的测定 一、实验目的 1.研究络合剂表面活性剂对无氰镀锌液阴极极化作用影响 2.加深阴极极化、电化学极化、浓差极化等基本概念的理解 3.掌握测定阴极极化曲线的测定方法 二、实验原理 于电解池中通过直流电时，随着阴极电流密度的增加，阴极电势愈来愈偏离平衡电势而变得更负，这种现象叫阴极极化。电镀的实质是电结晶过程。为了获得细致、紧密的镀层，就必须创造条件，使晶核生成速度大于晶核成长速度。我们知道，小晶体比大晶体具有更高的表面能，因而从阴极析出小晶体，就需要较高的超电势(相当于从溶液中结晶时的过饱和)。阴极电势越负，8/10/202275实验十一阴极极化曲线的测定 晶核的生成速度

60、越快，而镀层的结晶就越小。由此可知，凡能增大阴极极化作用，大都能改变镀层质量，但若单纯增大电流密度以造成较大的浓差极化，则会形成疏松的镀层。因而应该采用能阻延电极反应，增加电化学极化的措施。 在镀液中添加络合剂和表面活性剂，就能有效增大阴极的电化学极化作用。当金属离子和络合剂络合之后，金属离子的还原就要困难得多，这是因为它还要附加破坏络合键所需的能量。而加入表面活性剂后，由于它吸附在阴极表面，迫使放电离子要在阴极表面上进行放电反应，就需要附加克服吸附能的电势。上述两种作用，都能使阴极获得较大的极化度，如图18-1所示，在单盐镀液中加入少量络合剂(氨三乙酸-氯化铵)和表面活性剂(硫脲及聚乙二醇)