《物理化学实验》讲义

1、备课教案撰写要求一、认真钻研本学科的教学大纲和教材，了解本学科的教学任务、教材体系结构和国际国内最新研究进展，结合学生实际状况明确重难点，精心安排教学步骤，订好学期授课计划和每节课的课时计划。二、教师备课应以二学时为单位编写教案；一律使用教学事务部发放的教案本撰写，不得使用其他纸张。在个人认真备课、写好教案的基础上，提倡集中备课、互相启发、集思广益，精益求精。三、教案必须具备如下内容（每次课应在首页应写清楚）：1、题目（包括章、节名称、序号）；2、教学目的与要求；3、教学重点和难点分析；4、教学方法；5、教学内容与教学组织设计（主要部分，讲课具体内容）；6、作业处理；7、教学小结。四、教案必须

2、每学期更新，开学初的备课量一定要达到或超过该课程课时总量的三分之一。教案要妥善携带及保存，以备教学检查。教学进度计划表填表说明1本表是教师授课的依据和学生课程学习的概要，也是学院进行教学检查，评价课堂教学质量和考试命题的重要依据，任课教师应根据教学大纲和教学内容的要求认真填写，表中的基本信息和内容应填写完整，不得遗漏。2基本信息中的“课程考核说明及要求”的内容主要包括课程考核的方式、成绩评定的方法、平时成绩与考试成绩的比例、考试的题型、考试时间以及其他相关问题的说明与要求等。3进度表中“教学内容”只填写章或节的内容，具体讲授内容不必写；每次课只能以2学时为单位安排内容。4进度表中的“教学形式及

3、其手段”是指教学过程中教师所采用的各种教学形式及相关手段的说明，一般包括讲授、多媒体教学、课件演示、练习、实验、讨论、案例等。5作业安排必须具体（做几题，是哪些题）。6进度表中的“执行情况”主要填写计划落实和变更情况。7教学进度计划表经责任教授、系（部）领导审签后，不得随意变动，如需调整，应经责任教授、系（部）领导同意，并在执行情况栏中注明。长江大学工程技术学院教案/讲稿实验一 过氧化氢分解反应速率常数的测定1.1 实验目的及要求1. 熟悉一级反应特点，了解反应浓度、温度和催化剂等因素对一级反应速度的影响；2. 用量体积法测H2O2分解反应的反应速度常数和半衰期.并求反应活化能；3. 学会用图

4、解法求出一级反应的反应速度常数。1.2 实验原理凡是反应速率只与反应物浓度的一次方成正比的反应称为一级反应。在催化剂KI作用下的过氧化氢的分解反应，反应历程如下：按此历程，可推导出总反应的速度公式： （1）而催化剂在反应前后浓度不变，故上式可写成： （2）为一级反应。积分上式可得： （3）式中:k为反应速度常数,c0为反应起始H2O2的浓度，c t为时间t时H2O2 的浓度。由反应方程式可知，在常温常压下，H2O2分解的反应速度与氧气的析出速度成正比。析出的氧气体积可由量气管测量。若以Vt和c t表示时间t时量气管的读数和H2O2的浓度，V表示H2O2 第 1 页长江大学工程技术学院教案/讲稿

5、完全分解时量气管的读数，则c t(V-Vt)，c0V，代入上式得： （4）移项得： （5）如果以对作图得一条直线，由斜率可得反应速率常数k。V值可由如下两种方法求取：1. 外推法：以1/t为横坐标对Vt作图，将直线段外推至1/t = 0，其截距即为V；2. 加热法：在测定若干个Vt的数据之后，将H2O2溶液加热至5060约15分钟，可认为H2O2已基本分解。待完全冷却后，记下量气管的读数. 即为V。4.1.3 仪器与药品超级恒温槽一台；量气管一支；水位瓶一个；电磁搅拌器一台；秒表一块；25mL、10mL移液管各一支；30H2O2； KI。1.4 实验步骤1. 配制试剂(1)H2O2溶液的配制：

6、 用移液管吸取30H2O2溶液5mL，用100mL 容量瓶定容，即得实验用的1.5H2O2溶液。(2) 0.1mol/L KI溶液的配制：精确称取1.66克KI溶解后，用100mL 容量瓶定容，即得实验用的0.1mol/LKI溶液，取部分该溶液用蒸馏水冲稀配制0.05mol/LKI溶液。2. 检漏小心将胶塞盖紧到反应瓶上，如图(14一1)。旋转三通活塞4至与外界相通，举高水准瓶，使液体充满量器管。然后旋转三通活塞4，使系统与外界隔绝，并把水准瓶放到最低位置。如果气管中液面在2分钟内第 2 页长江大学工程技术学院教案/讲稿不变，即表示系统不漏气，否则应找出系统漏气原因，并设法排除之。读取量器管内

7、初始气体体积V0，注意量器管读数时一定要使水准瓶和量器管内液面保同一水平面。3. 测量过程开动并调节好超级恒温槽温度。倾斜反应瓶，贴壁轻轻放入电磁搅拌子，夹正反应瓶，举高水准瓶使液面对准刻度V0处，将三通活塞4旋至同外界相通位置，分别用移液管加入H2O2溶液10mL、0.05mol/LKI溶液25mL，迅速盖紧胶塞，旋三通活塞使系统与外界隔绝，开动电磁搅拌器至低速挡， 搅拌子转起后开始记时。在反应过程中， 水准瓶要时时保持量气管和水准瓶两液面在同一平面上。每2分钟记录一次量气管体 积，直至量气管液面下降40mL为止。4. 更换0.1mol/LKI,按照上述步骤重复测量，但每隔1分钟记录一次量气

8、管液面读数.1.5 数据记录与处理1. H2O2催化分解数据表液面读数（mL）氧气体积Vt(mL)反应时间t(s)1/tV-Vtlg(V-Vt)2. 以Vt对1/t作图，将得到一条直线，将直线外推至1/t = 0，由其截距得到。3.以lg(V-Vt)对t作图，求直线斜率。 第 3 页长江大学工程技术学院教案/讲稿4. 根据t1/2=0.693/k计算半衰期。1.6 注意事项1. 读数时要保持水位瓶与量气管中液面在同一水平面上。2. 实验前要检漏。1.7 思考题1. 反应速率常数与哪些因素有关?2. 量气时为什么一定要使水位瓶和量气管液面在同一水平面上?3. 为什么可以用对t 代替C对t作图?

9、第 4 页长江大学工程技术学院教案/讲稿实验二 蔗糖水解反应速率常数的测定2.1 实验目的及要求1. 了解蔗糖水解反应体系中各物质浓度与旋光度之间的关系。2. 测定蔗糖水解反应的速率常数、半衰期和活化能Ea。3. 了解旋光仪的简单结构原理和测定旋光物质旋光度的原理，正确掌握旋光仪的使用方法。2.2 基本原理蔗糖在水中转化成葡萄糖与果糖,其反应为:(蔗糖) (葡萄糖) (果糖)它是一个二级反应,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,尽管有部分水分子参加了反应,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+作为催化剂,其浓度也保持不变.因此蔗

10、糖水解反应可近似为一级反应。 一级反应的速率方程可由下式表示: (1)为时间t时的反应物浓度,k为反应速率常数。积分可得: ( 2)为反应开始时反应物浓度。当时,可用表示反应时间,既为反应的半衰期: ( 3)从(2)式不难看出,在不同时间测定反应物的相应浓度,并以lnc对t作图,可得一直线,由直线斜率即可得反应速率常数k o然而反应是在不断进行的,要快速分析出反应物的浓度是困难的.但蔗糖及其转化物,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的变化来度量反应的进程。 第 5 页长江大学工程技术学院教案/讲稿测量物质旋光度的仪器称为旋光仪。溶液的旋光度与溶液中所含物质的

11、旋光能力、溶液性质、溶液浓度、样品管长度及温度等均有关系。当其它条件固定时,旋光度与反应物浓度c呈线性关系,即: (4) 式中比例常数A与物质旋光能力、溶液性质、溶液浓度、样品管长度、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: (5)式中右上角的“20”表示实验时温度为20,D是指用钠灯光源D线的波长(即589nm),为测得的旋光度(o),L为样品管长度(dm),C为试样浓度(g/mL)。反应物蔗糖是右旋性物质,其比旋光度=66.6o; 生成物中葡萄糖也是右旋性物质,其比旋光度=52.5o,但果糖是左旋性物质,其比旋光度= -91.9o.由于生成物中果糖的左旋性比葡萄糖右

12、旋性大,所以生成物呈现左旋性质。因此随着反应进行,体系的右旋角不断减小,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,直至蔗糖完全转化,这时左旋角达到最大值。设体系最初的旋光度为: .(t=0,蔗糖尚未转化) (6)体系最终的旋光度为: .(t=,蔗糖已完全转化) （7)式(6)和(7)中和分别是联系旋光度与反应物和生成物浓度的比例常数。当时间为t时,蔗糖浓度为,此时旋光度为,即： (8)由 (6)、(7)和(8) 三式联立可解得: (9) 第 6 页长江大学工程技术学院教案/讲稿 ( 10)将(9)和(10)代入(2)式既得: (11)显然,以对t作图可得一直线,从直线斜率即可

13、求得反应速率常数k。如果测出两个不同温度时的值，利用Arrhenius公式求出反应在该温度范围内的平均活化能。 （12）2.3 仪器与试剂1. 仪器：WZZ-2B型自动旋光仪1台；旋光管（20cm）1支；超级恒温水浴1套；叉形反应管2支；移液管(25mL)2支；容量瓶（50mL)1 个；秒表1块2. 试剂：蔗糖(分析纯)；HCl溶液(分析纯) (2.0 mol/L)2.4 实验步骤1. 调恒温水浴至所需的反应温度30 oC。2. 开启旋光仪,打开光源开关,钠灯亮,经15分钟预热后使之发光稳定。3. 打开光源开关，若光源开关扳上后，钠光灯熄灭,则将光源开关重复拔动12次,使钠灯在直流下点亮为正常

14、。4. 按测量开关,仪器进入待测状态。将装有蒸馏水或空白溶液的旋光管放入样品室,盖好箱盖,待显示读数稳定后,按清零钮完成校零。旋光管中若有气泡,应使气泡浮于凸颈处;通光面两端若有雾状水滴,可用滤纸轻轻揩干。旋光管端盖不宜旋得过紧,以免产生应力,影响读数。旋光管安放时应注意标记的位置和方向,以保证每次测量时一致。注意:“测量”钮实为复位钮或启动钮,按奇数次启动测量程序,按偶数次则会终止测量,且液晶屏无显示。因此,在开机后只能按动测量钮1次,否则需要再按动测量钮2次并重新校零! 第 7 页长江大学工程技术学院教案/讲稿5. t 的测定用移液管移取20%的蔗糖溶液25mL放入叉形管直管，移取25mL

15、 2mol/LHCI溶液放入叉形管侧管（注意勿使两溶液混合），然后盖上胶塞， 将叉形管置于恒温槽中恒温。待溶液恒温后（不能少于10分钟），将已恒温的盐酸溶液，倒入蔗糖溶液中，立刻开始计时，作为反应的起点。将溶液摇匀后，迅速用少量混合液清洗旋光管二次，然后将此混合液注满旋光管，盖好盖子（检查是否漏液和形成气泡），擦净旋光管两端玻璃片，立即置于旋光仪中，测定不同时间的旋光度。第一个数据要求在反应开始后2-3分钟内测定。开始20分钟内，每两分钟读数一次，以后每五分钟读一次。直至旋光度为负值为止。6 的测定为了得到反应终了时的旋光度，将步骤5叉形管中的剩余混合液转入50 mL容量瓶，置于5060的水浴

16、锅中恒温60分钟，使水解完全。然后冷却至实验温度，再按上述操作，将此混合液装入旋光管，测其旋光度，此值即可认为是。7. 调恒温水浴温度至35,重复上列步骤56,测量另一温度下的反应数据。8. 实验结束后应立即将旋光管洗净擦干。依次关闭测量、光源、电源开关。2.5 数据记录与处理1. 将所测的实验数据记录于下表中 实验温度：_ ； HCI 浓度：_ mol/L ; _2. lg(t -)对t作图，从直线斜率分别求出两温度时的速率常数k(T1)及k(T2)，并求出两温度下的反应半衰期。3从k(T1)及k(T2)利用Arrhenius公式求其平均活化能Ea。 第 8 页长江大学工程技术学院教案/讲稿

17、反应时间t/mintt -lg(t -)2.6 注意事项1. 蔗糖在配制溶液前，先要经380K烘干。2. 旋光管盖只要旋至不漏水即可，过紧旋钮会造成损坏或因玻璃片受力产生应力而致使有一定假旋光。3.钠光灯不宜长时间开启，测量间隔较长时，应熄灭，以免损坏。4.反应速率与温度有关，故溶液需恒温至实验温度才能混合。5. 实验结束时，应将旋光管洗净干燥，防止酸对其腐蚀。6. 温度对反应速度影响较大，所以整个过程应保持恒温。用水浴加热反应液测时，温度不宜过高，以免产生副反应，溶液变黄，加热过程应同时避免溶液蒸发使糖的浓度改变，从而影响的测定。7. 由于反应初始阶段速率较快，旋光度变化大，一定要注意时间的

18、准确性。8. 根据反应温度，可适当增加HCI的浓度，以缩短反应时间。2.7 思考题1. 蔗糖的转化速率常数k和哪些因素有关？2. 在测量蔗糖转化速率常数时，选用长的旋光管好？还是短的旋光管 第 9 页长江大学工程技术学院教案/讲稿好？3. 试估计本实验的误差，怎样减少实验误差？4. 如何根据蔗糖、葡萄糖和果糖的比旋光度数据计算？5. 实验中,我们用蒸馏水来校正旋光仪的零点,试问在蔗糖转化反应过程中所测的旋光度是否必须要进行零点校正？6. 配置蔗糖溶液时称量不够准确,对测量结果是否有影响？ 2.8 WZZ2B自动旋光仪的使用说明1. 打开电源开关，这时钠光灯在交流工作状态下起辉，经5分钟钠光灯激

19、活后，钠光灯才发光稳定。2. 打开光源开关，若光源开关扳上后，钠光灯熄灭，则应将光源开关上下重复扳动1到2次，使钠光灯在直流下点亮，为正常。3. 打开测量开关，这时数码窗应有数字显示。4. 将装有蒸馏水或其它空白溶剂的旋光管放入样品室，盖上箱盖，待示数稳定后，按清零按钮。5. 取出旋光管。将待测样品注入旋光管，按相同的位置和方向放入样品室内，盖好箱盖，仪器数显窗将显示出该样品的旋光度。注意旋光管应用被测试样洗湿数次。6. 逐次按下复测按钮，重复读数几次，取平均值作为样品的测定结果。7. 如样品超过测量范围，仪器在45处来回振荡。此时，取出旋光管，仪器即自动回到零位。此时可将试液稀释一倍再测。8

20、. 仪器使用完毕后，应依次关闭测量、光源、电源开关。 第 10 页长江大学工程技术学院教案/讲稿实验三 乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定3.1 实验目的及要求1. 了解二级反应的特点,学会用图解计算法求取二级反应的速率常数.2. 用电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数,了解反应活化能的测定方法.3.2 实验原理1. 乙酸乙酯皂化反应是一个典型的二级反应，其反应式为： t =0 a a 0 t a x a x x实验时CH3COOC2H5和NaOH采用相同的初始浓度a = 0.01 mol/L设在时间t时生成物的浓度为x，则该反应的动力学方程为： 积分得： （1）随着反应的进行，OH不断减少，电导

21、率大的OH-逐渐为电导率小的CH3COO 所取代，溶液电导率有显著降低。对稀溶液而言，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该溶液的电解质电导率之和，则乙酸乙酯皂化在稀溶液下反应就存在如下关系式： （2） （3） （4）A1, A2是与温度、电解质性质、溶剂等因素有关的比例常数， 分别为反应开始和终了时溶液的总电导率。为时间t时溶液的总电导率。由（2），（3），（4）三式可得： （5） 第 11 页长江大学工程技术学院教案/讲稿将（5）式代入（1）式整理可得： （6）以 作图为直线即为二级反应，由直线斜率即可求出k .2. 反应的速率常数k与温度T有关。若忽略温度对表观活

22、化能Ea的影响，则k与T关系可由阿累尼乌斯公式表示：因而分别测定两个温度下的速率常数k(T1)及k(T2)即可确定反应的活化能。3.3仪器与试剂1. 仪器：DDS-307电导率仪一台； 恒温槽一套；叉形管电导池2个2. 试剂：0.02 mol/L的CH3COOC2H5 及NaOH溶液；0.01 mol/L的NaOH 溶液。3.4 实验步骤1. 调节恒温槽至所需控制的温度T = 25. .2. 调节电导率仪。3. 的测定： 将电极取下，用少量 0.01 mol/L NaOH 将电导池及电导电极淋洗23次后, 装入适量的0.01 mol/LNaOH溶液于电导池中 (测量中液面一定不要低于电极套筒上

23、的刻度线，电极腔体内不含气泡)，放入恒温槽中恒温十分钟，测定其电导率，即为0 。4. t的测定：用移液管分别移取10mL mol/L的CH3COOC2H5 及NaOH溶液于干燥的叉形管电导池的直支管和侧支管中,塞上塞子,置于恒温槽中恒温至所需的温度（8分钟）后，混合两溶液，同时开启停表，记录反应时间（注意停表一经打开切乎按停，直至全部实验结束），并在恒温槽中将叉形管电导池中溶液混合均匀。 第 12 页长江大学工程技术学院教案/讲稿在反应进行到6、9、12、15、20、25、30、35、40、50、60min时各读取一次电导率值,记录 及时间t。5. 以同样的步骤,测定T2 = 35下的0，以及

24、在4、6、8、10、12、15、18、21、24、27、30 min时的 。6. 测量完毕后,关闭所有电源.将电导池及电导电极用蒸馏水淋洗干净并插干。3.5 数据处理1. 将所测的实验数据记录于下列表中T1 = Kt / min/ (s/cm )T2 = Kt / min/ (s/cm )2. 以 对作图，求出直线斜率，由直线的斜率即可求出k 。分别求出上面两个温度的速率常数k(T1) 及 k(T2)。3. 由阿累尼乌斯公式 利用测定的两个温度下的速率常数k(T1)及k(T2)计算反应的活化能Ea .3.6 注意事项1. 本实验所用的蒸馏水需事先煮沸，待冷却后使用。 第 13 页长江大学工程技

25、术学院教案/讲稿2. 测定0时，溶液应临时配制，CH3COOC2H5液应临时配制。3. 所用NaOH溶液和 CH3COOC2H5溶液浓度必须相等。4. 为确保NaOH溶液与 CH3COOC2H5溶液混合均匀，需使该溶液在双管反应器中多次来回往复。3.7 思考题1. 为什么测定物质的电导率，即可求得反应的速率常数？2. 为什么使用蒸馏水事先煮沸为好？3. 使用溶液为什么要临时配制？4. 反应刚起始时，值常偏低，为什么？5. 如果NaOH和CH3COOC2H5起始浓度不相等，应怎样计算k值？3.8 DDS-307电导率仪的使用说明1. 打开电源开关，仪器进入测量状态。2. 根据实验要求进行参数设置

26、，设置方法如下：按“电极常数”键仪表显示“电极常数”符号，按“升、降”键设置到需要的电极常数，然后按“确认”键，仪器显示“测量”进入测量状态。按“温度系数”键仪表显示“温度系数%”符号，按“升、降”键设置到需要的温度系数（一般溶液的温度系数为2.0%），然后按“确认”键，仪。器显示“测量”进入测量状态，（出厂时仪器温度系数设置为2.0%）。按“温度设置”键仪表“0C” 符号闪烁，按“升、降”键设置到溶液的温度，然后按“确认”键，仪器显示“测量”进入测量状态。当配DJS-1T型温度探头电极，钮子开关向上时， 仪器自动进行温度测量，此时“温度设置”键不起作用；钮子开关向下时， 仪器进入无补偿测量，

27、按“温度设置”键仪表“0C”符号闪烁，表明进入溶液温度设置，按“升、降”键设置到溶液的温度，然后按“确认”键，仪器显示“测量”进入测量状态3. 仪器在测量状态下，将清洗过的电极浸入溶液中，此时显示数值即为被测溶液的电导率值。 第 14 页长江大学工程技术学院教案/讲稿实验四 液体饱和蒸汽压的测定4.1 实验目的1学习静动态法测定液体饱和蒸汽压与温度的关系。2掌握U型管压差计及数字式压力计的使用方法和真空泵的使用，初步掌握真空实验技术，用数字式压力计测定异丙醇的饱和蒸汽压。3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。4学会用图解

28、法求被测液体在实验温度范围内的平均摩尔气化热与正常沸点。4.2 实验原理一定温度下，在一真空的密闭容器中，液体很快和它的蒸气建立动态平衡即蒸气分子向液面凝结和液体分子从表面逃逸的速度相等，此时液面上的蒸气压力就是液体在此温度时的饱和蒸气压，液体的饱和蒸气压与温度有一定的关系，温度升高，分子运动加剧，因而单位时间内从液面逸出的分子数增多，蒸气压增大。反之，温度降低时，则蒸气压减小。当蒸气压与外界相等时，液体便沸腾，外压不同时，液体的沸点不同。我们把外压为101.325kPa时沸腾温度定为液体正常的沸点。液体的饱和蒸气压与温度的关系可用克劳修斯克拉贝龙（Clausiua-clapey-ron）方程

29、式来表示式中p为液体在温度T时的饱和蒸气压（Pa），T为热力学温度（K），Hm为液体摩尔汽化热，R为气体常数。在温度变化较小的范围内，则可把Hm视为常数，当作平均摩尔汽化热，将上式积分得：式中A为积分常数，与压力p的单位有关。上式可知，在一定温度范 第 15 页长江大学工程技术学院教案/讲稿围内，测定不同温度下得饱和蒸气压，以lgp对作图，可得一直线，被测液体的饱和蒸气压。此法一般适用于蒸气压比较小的液体。而由直线的斜率可以求出实验温度的液体平均摩尔汽化热vapHm。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。测定液体饱和蒸气压

30、的方法主要有以下三种：（1）饱和气流法在一定温度和压力下通过一定体积巳被待测液体所饱和的气流，用某物质完全吸收，然后称量吸收物质增加的重量，便可计算蒸气的分压，这个分压就是该温度下被测液体的饱和蒸气压。此法一般适用于蒸气压比较小的液体。（2）静态法在某一温度下将被测液体放在一个密闭的体系中，直接测量其饱和蒸气压，此法一般适用于蒸气压比较大的液体。（3）动态法利用当液体的蒸气压与外压相等时液体沸腾的原理，测定液体在不同外压时的沸点就可求出不同温度下的蒸气压。4.3 实验仪器与用品饱和蒸汽压测定装置一套（见图1），真空泵1台，数字式压力计1台1. 缓冲球 2. 搅拌器 3. 温度计 4. 冷凝管5

31、. 平衡管 6. 缓冲瓶 7 冷阱 8.恒温水浴图1 饱和蒸汽压测定装置 第 16 页长江大学工程技术学院教案/讲稿温度计，搅拌器,加热器。异丙醇。4.4 实验步骤1安装装置面板图示连接仪器及装置。开机预热510分钟，在系统与大气相通时置零。2装样将平衡管（又称等位计、等压计）内装入适量待测液体异丙醇。A球管约2/3体积，U形管两边各1/2体积。3系统气密性检查将稳压瓶上的通大气阀关闭，打开接系统和真空泵的两个阀门；开启真空泵，抽至一定真空度时，关闭通真空泵阀门，并观察仪器显示数值（-53-67kPa），数值没有明显的下降说明系统气密性很好；否则需要检查漏点，并消除。4排除球管上方空间内的空气

32、气密性好即可进行实验，调节恒温槽的温度为298.2K，关闭通大气的阀门，打开连接系统及真空泵的阀门，打开真空泵进行抽空，使球中液体内溶解的空气和A/B空间内的空气呈气泡状，通过B管中液体排出， 抽一定时间后（35min），关闭接真空泵的阀门，调节通大气的阀门， 使空气缓慢进入系统，直至U型管双臂液体等高时从仪表读数。同法， 再抽气，再读数；直至两次读数相差无几（不大于67Pa），则表示球体液面上的空间已经被异丙醇饱和蒸气充满。5饱和蒸汽压的测定用上述方法测定再测定5个不同温度时异丙醇的蒸气压（每次温度差为5K）。在实验开始前，需要读取当前大气压P0，计算蒸气压P。P= P0-E(E为仪器读数)

33、 第 17 页长江大学工程技术学院教案/讲稿5实验结束后打开通大气的阀门，使压力表回复零位。关闭冷却水，打开通空泵阀门，关闭所有电源，使实验装置复原。4.5 数据记录与处理1将数据（如室温、大气压、沸腾温度、压力差和压力）列表格。表2-1 沸点及蒸汽压的测定编号温度/KE/kPa饱和蒸气压p/kPalg12作蒸气压-温度曲线，从曲线求出异丙醇的正常沸点Tb。3作lgp图，由直线斜率求平均摩尔气化焓，并与文献值进行比较。4.6 实验注意事项 1测量前按下校零按钮校零，测量过程中不可再按校零。2放入空气必须小心，防止过多使空气倒灌，否则重新抽气排气。3注意抽气时先开启真空泵后打开体系与稳压瓶间的活

34、塞；停止抽气时先打开通大气的阀门，使压力表回复零位，打开通空泵阀门使大气与真空泵相通，再关真空泵。4.7 思考题 1在试验过程中，为什么要防止空气倒灌？2怎样判断空气以被赶净？能否在加热情况下检查是否漏气？3体系的平衡蒸气压是由什么决定的？与液体的量和容器的大小是否有关？ 第 18 页长江大学工程技术学院教案/讲稿实验五 燃烧热的测定5.1 实验目的1通过测定萘的燃烧热明确燃烧热的定义，了解定压燃烧热与定容燃烧热的差别，掌握有关热化学实验的一般知识和技术。2掌握氧弹式量热计的原理、构造及其使用方法。3了解高压钢瓶的有关知识并能正确使用。5.2 实验原理燃烧热是指1mol物质完全燃烧时的热效应，

35、是热化学中重要的基本数据。一般化学反应的热效应，往往因为反应太慢或反应不完全，因而难以直接测定。但是，通过盖斯定律可用燃烧热数据间接求算。因此燃烧热广泛地用在各种热化学计算中。许多物质的燃烧热和反应热已经精确测定。测定燃烧热的氧弹式量热计是重要的热化学仪器，在热化学、生物化学以及某些工业部门中广泛应用。燃烧热可在恒容或恒压情况下测定。由热力学第一定律可知：在不做非膨胀功情况下，恒容反应热QVU，恒压反应热QpH。在氧弹式量热计中所测燃烧热为QV，而一般热化学计算用的值为Qp，这两者可通过下式进行换算：QpQV nRT （1）式中：n为反应前后生成物与反应物中气体的摩尔数之差；R为摩尔气体常数；

36、T为反应温度(K)。在盛有定量水的容器中，放入内装有一定量样品和氧气的密闭氧弹，然后使样品完全燃烧，放出的热量通过氧弹传给水及仪器，引起温度升高。氧弹量热计的基本原理是能量守恒定律，测量介质在燃烧前后温度的变化值，则恒容燃烧热为：QVW(t终t始) （2）式中：W为样品等物质燃烧放热使水及仪器每升高1所需的热量，称为水当量。 第 19 页长江大学工程技术学院教案/讲稿水当量的求法是用已知燃烧热的物质(如本实验用苯甲酸)放在量热 计中燃烧，测定其始、终态温度，一般来说，对不同样品，只要每次的水量相同，水当量就是定值。热化学实验常用的量热计有环境恒温式量热计和绝热式量热计两种。环境恒温式量热计的构

37、造如图3-1所示。由图可知，环境恒温式量热计的最外层是储满水的外筒(图中5)，当氧弹中的样品开始燃烧时，内筒与外筒之间有少许热交换，因此不能直接测出初温和最高温度，需要由温度时间曲线(即雷诺曲线)进行确定, 详细步骤如下：将样品燃烧前后历次观察的水温对时间作图，联成FHIDG折线，如图3-2所示。图中H相当于开始燃烧之点，D为观察到的最高温度读数点，作相当于环境温度之平行线JI交折线于I过I点作ab垂线，然后将FH线和GD线外延交ab线A、C两点，A点与C点所表示的温度差即为欲求温度的升高T。图中AA为开始燃烧到温度上升至环境温度这段 图3-1 恒温式氧弹量热计 1-氧弹；2-温度传感器；3-

38、内筒；4-空气隔层；5-外筒；6-搅拌时间t1内，由环境辐射进来和搅拌引进的能量而造成体系温度的升高必须扣除，CC为温度由环境温度升高到最高点D这一段时间t2内，体系向环境辐射出能量而造成体系温度的降低，因此需要添加上。由此可见AC两点的温差是较客观地表示了由于样品燃烧致使量热计温度升 第 20 页长江大学工程技术学院教案/讲稿高的数值。有时量热计的绝热情况良好，热漏小，而搅拌器功率大，不断稍微引进能量使得燃烧后的最高点不出现，如图3-2与3-3所示。这种情况下T仍然可以按照同样方法校正。 图3-2 绝热较差时的雷诺校正图 图3-3 绝热良好时的雷诺校正图 5.3 实验仪器与用品氧弹式量热计1

39、套，BS-IIS型测定数据采集接口装置，压片机，氧气钢瓶（带氧气表），电子天平1台（0.0001g），燃烧丝。苯甲酸（A.R），萘（A.R）。5.4 实验步骤1水当量的测定：（1）仪器预热将量热计及其全部附件清理干净，将有关仪器通电预热。（2）样品压片 取约10cm长的燃烧丝一根，分别在电子天平上准确称重；在电子台秤上粗称0.70.8g苯甲酸，在压片机中压成片状。（3）氧弹充氧将氧弹的弹头放在弹头架上，把燃烧丝的两端分别紧绕在氧弹头上的两根电极上；把弹头放入弹杯中，拧紧，用万用表检查两极是否导通，若导通，则充氧，开始先充约0.5MPa氧气，然后开启出口，借以赶出氧弹中的空气。再充入1.5MPa

40、氧气。氧弹放入量热计中，接好点火线。 第 21 页长江大学工程技术学院教案/讲稿（4）调节水温调节水温约低于外筒水温1。用容量瓶量取3000mL（视内筒容积而定）已调温的水注入内筒，水面盖过氧弹，装好搅拌头。（5）测定水当量打开搅拌器，接通温差测量仪，拨在温度挡上，待温度稳定后开始记录温度，每隔30s记录一次，直到连续几min水温有规律微小变化，开启“点火”按钮，当温度明显升高时，说明点火成功，继续每30s记录一次；到温度升至最高点后，再记录几min，停止实验。停止搅拌，取出氧弹，放出余气，打开氧弹盖，若氧弹中无灰烬， 表示燃烧完全，将剩余燃烧丝称重，待处理数据时用。2测量萘的燃烧热 称取0.

41、60.7g萘，重复上述步骤测定之。5.5 实验注意事项1 内筒中加3000mL水后若有气泡逸出，说明氧弹漏气，设法排除。2搅拌时不得有摩擦声。3燃烧样品萘时，内筒水要更换且需重新调温。4氧气瓶在开总阀前要检查减压阀是否关好；实验结束后要关上钢瓶总阀，注意排净余气，使指针回零。5.6 数据记录与处理1将实验条件和原始数据列表记录。2由实验数据分别求出苯甲酸、萘燃烧前后的t始和t终。3由苯甲酸数据求出水当量W。Qv（苯甲酸）W(t终t始)式中：Qv（苯甲酸）=-3230.6kJmol1。4求出萘的燃烧热QV，换算成Qp。5将所测萘的燃烧热值与文献值比较，求出误差，分析误差产生的原因。 第 22 页

42、长江大学工程技术学院教案/讲稿5.7 思考题1在使用氧气钢瓶及氧气减压阀时，应注意哪些基本要求？2. 本实验中，那些为体系？那些为环境？实验过程中有无热损耗，如何降低热损耗？3. 在环境恒温式量热计中，为什么内筒水温要比外筒水温低？低多少合适？ 第 23 页长江大学工程技术学院教案/讲稿实验六 溶解热的测定6.1 实验目的1了解电热补偿法测定热效应的基本原理及仪器使用。2测定硝酸钾在水中的积分溶解热，并用作图法求得其微分稀释热、积分稀释热和微分溶解热。3初步了解计算机采集处理实验数据、控制化学实验的方法和途径。6.2 基本原理1物质溶解于溶剂过程的热效应称为溶解热。它有积分（或变浓）溶解热和微

43、分（或定浓）溶解热两种。前者是1mol溶质溶解在n0mol溶剂中时所产生的热效应，以Qs表示。后者是1mol溶质溶解在无限量某一定浓度溶液中时所产生的热效应，即。溶剂加到溶液中使之稀释时所产生的热效应称为稀释热。它也有积分（或变浓）稀释热和微分（或定浓）稀释热两种。前者是把原含1mol溶质和n01mol溶剂的溶液稀释到含溶剂n02mol时所产生的热效应，以Qd表示，显然，Qd=Qs，n02Qs，n01。后者是1mol溶剂加到无限量某一定浓度溶液中时所产生的热效应，即。2积分溶解热由实验直接测定，其它三种热效应则需通过作图来求：设纯溶剂、纯溶质的摩尔焓分别为H*m，A和H*m，B，一定浓度溶液中

44、溶剂和溶质的偏摩尔焓分别为Hm，A和Hm，B，若由nAmol溶剂和nBmol溶质混合形成溶液，则混合前的总焓为 H = nAH*mA+nBH*mB （1）混合后的总焓为 H = nAHm，A + nBHm，B （2）此混合（即溶解）过程的焓变为H = H H = nA（Hm，A H*m，A）+ nB（Hm，B H*m，B）= nAHm，A + nBHm，B （3） 第 24 页长江大学工程技术学院教案/讲稿根据定义，Hm，A即为该浓度溶液的微分稀释热，Hm，B即为该浓度溶液的微分溶解热，积分溶解热则为： （4）故在Qs n0图上，某点切线的斜率即为该浓度溶液的微分稀释热，截距即为该浓度溶液的微

45、分溶解热。如图4-1所示：图6-1 Qs-n0图3、本实验系统可视为绝热，硝酸钾在水中溶解是吸热过程，故系统温度下降，通过电加热法使系统恢复至起始温度，根据所耗电能求得其溶解热：Q = IVt = I2Rt 。本实验数据的采集和处理均由计算机自动完成。6.3 实验仪器与用品量热计（包括杜瓦瓶、电加热器、磁力搅拌器）1套，反应热数据采集接口装置1台，精密稳流电源1台，计算机1台，打印机1台，电子天平1台，台天平1台；硝酸钾（A.R.）约25.5g，蒸馏水216.2g。6.4 操作步骤图6-2 微机测定溶解热实验系统连接图（NDRH-IS型） 第 25 页长江大学工程技术学院教案/讲稿1按照仪器说

46、明书正确安装连接实验装置，如图。2在电子天平上依次称取八份质量分别约为2.5、1.5、2.5、3.0、3.5、4.0、4.0、4.5 g 的硝酸钾（应预先研磨并烘干），记下准确数据并编号。3在台天平上称取216.2 g蒸馏水于杜瓦瓶内。4打开数据采集接口装置电源，温度探头置于空气中预热3min，电加热器置于盛有自来水的小烧杯中。5打开计算机，运行“SV溶解热”程序，点击“开始实验”，并根据提示一步步完成实 验（先是测当前室温，此时可打开恒流源及搅拌器电源，调节搅拌速度，调节恒流源电流，使加热器功率在2.25 2.30W之间，然后将加热器及温度探头移至已装好蒸馏水的杜瓦瓶中，按回车，开始测水温，

47、等水温升至比室温高0.5时按提示及时加入第一份样品，并根据提示依次加完八份样品。实验完成后，退出，进入“数据处理”，输入水及八份样品的质量，点击“按当前数据处理”，打印结果）。6.5 数据记录与处理1记录水的质量、八份硝酸钾样品的质量及相应的通电时间。2计算n（H2O）。3计算每次加入硝酸钾后的累计质量m（KNO3）和累计通电时间t。4计算每次溶解过程中的热效应Q：Q = IVt = I2Rt （4.5）5将算出的Q值进行换算，求出当把1mol硝酸钾溶于n0mol水中时的积分溶解热Qs： （6） （7）6将以上数据列表并作Qs n0图，从图中求出n0 = 80，100，200， 300，400

48、处的积分溶解热、微分稀释热、微分溶解热，以及n0从80100，100200，200300，300400的积分稀释热。 第 26 页长江大学工程技术学院教案/讲稿6.6 实验注意事项1仪器要先预热，以保证系统的稳定性。在实验过程中要求I、V也即加热功率保持稳定。2加样要及时并注意不要碰到杜瓦瓶，加入样品时速度要加以注意，防止样品进入杜瓦瓶过速，致使磁子陷住不能正常搅拌，也要防止样品加得太慢，可用小勺帮助样品从漏斗加入。搅拌速度要适宜，不要太快，以免磁子碰损电加热器、温度探头或杜瓦瓶，但也不能太慢，以免因水的传热性差而导致Qs值偏低，甚至使Qs n0图变形。样品要先研细，以确保其充分溶解，实验结束

49、后，杜瓦瓶中不应有未溶解的硝酸钾固体。3电加热丝不可从其玻璃套管中往外拉，以免功率不稳甚至短路。4配套软件还不够完善，不能在实验过程中随意点击按钮（如不能点击“最小化”）。5先称好蒸馏水和前两份KNO3样品，后几份KNO3样品可边做边称。6.7 思考题1本实验装置是否适用于放热反应的热效应的测定？2设计由测定溶解热的方法求 CaCl2(s) + 6H2O(l) = CaCl26H2O(s) 的反应热。3本实验产生温差的主要原因有哪几方面？如何修正？ 第 27 页长江大学工程技术学院教案/讲稿实验七 凝固点降低法测相对分子量7.1 实验目的 1测定水的凝固点降低值，计算萘的分子量。 2掌握溶液凝

50、固点的测定技术。 3掌握FPD-2A/3A型凝固点温差测定仪的使用方法。 7.2 实验原理 当稀溶液凝固析出纯固体溶剂时，则溶液的凝固点低于纯溶剂的凝固点，其降低值与溶液的质量摩尔浓度成正比。即Tf= - Tf = Kfm （1）式中，Tf*为纯溶剂的凝固点，Tf为溶液的凝固点，mB为溶液中溶质B的质量摩尔浓度，Kf为溶剂的质量摩尔凝固点降低常数，它的数值仅与溶剂的性质有关。若称取一定量的溶质WB(g)和溶剂WA(g)，配成稀溶液，则此溶液的质量摩尔浓度为 （2）式中，MB为溶质的分子量。将该式代入(1)式，整理得： （3）若已知某溶剂的凝固点降低常数Kf值，通过实验测定此溶液的凝固点降低值T，即可计算溶质的分子量MB。通常测凝固点的方法是将溶液逐渐冷却，但冷却到凝固点，并不析出晶体，往往成为过冷溶液。然后由于搅拌或加入晶种促使溶剂结晶， 由结晶放出的凝固热，使体系温度回升，当放热与散热达到平衡时，温度不再改变。此固液两相共存的平衡温度即为溶液的凝固点。但过冷太厉害或寒剂温度过低，则凝固热抵偿不了散热，此时温度不能回