实验一、三组分液-液体系相图的绘制

2．由上述直线外推至t = 0，求得1g( t - )，再代入式（11）中计算K值。
3．求出反应的半衰期。
21
实验四、最大气泡压力法测定溶 液表面张力
22
【实验目的】
➢测定不同浓度正丁醇溶液的表面张力，考察吸 附量与浓度的关系。
➢了解表面张力、表面自由能的意义以及与溶液 界面吸附的关系。
➢掌握最大气泡压力法测定表面张力的原理和技 术，由Gibbs公式用图解法求算不同浓度溶液 的界面吸附量。
11
【数据记录与处理】 • 记录室温及大气压。
• 设计数据记录表格，并用lgCA对lgCB作图， 由直线的斜率和截距计算出分配系数K，缔 合度n。
12
【注意事项】 • 实验中所用苯对环境有较大污染，废液应
倒入回收瓶中，统一处理。 【思考题】 • 分配系数的影响因素有哪些？
13
实验三、 旋光法测定蔗糖转化反应 的速率常数
10.00
0.80 10.00
20.00
25.00
6
【注意】
– 使用的三角瓶必须事先干燥。 – 当 Nhomakorabea体由浊变清时，须小心，勿使乙醇过量加入。 – 相变点的判断。
【思考题】
– 当体系总组成在曲线内与曲线外时，相数有何不同？ 总组成点通过曲线时发生什么变化？
– 用相律说明当温度、压力恒定时，单相区的自由度是 多少？
三组分体系中浓度独立变量最多只有2个。这样就可用 平面图形来表示体系的状态和组成的关系。
– 通常用等边三角形来表示三组分体系中各组分的组成。 三角形的3个顶点分别代表纯组分A、B和C，三条边AB、 BC、CA分别代表A和B、B和C、C和A所组成的二组分 体系的组成，而三角形内任何一点表示三组分体系的 组成。
10
【实验步骤】 • 取5个洗净的150ml碘量瓶，标明号码，分别加入
约0.6g，0.8g，1.0g，1.2g，1.4g苯甲酸，用量筒 分别加入25ml苯和25ml蒸馏水，盖好塞子，振摇 半小时，使两相充分混合接触。 • 将1号试样转移至分液漏斗中，静置分层。 • 用移液管移取下层（水层）5.00ml，放入100ml三 角瓶中，加入25ml蒸馏水和1滴酚酞指示液，用标 准碱液滴定，记录所用碱液体积。重复测定二次。 • 用移液管移取上层（苯层）2.00ml，放入100ml三 角瓶中，加入25ml蒸馏水和1滴酚酞指示液，用标 准碱液滴定，记录所用碱液体积。重复测定二次。 • 用上述方法依次测定2、3、4、5号试样。
(5)作
c
～c，确定饱和吸附量
，由(7-69)计算
正丁醇分子截面积。
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【思考题】
➢ 用最大气泡压力法测定溶液的表面张力时，为 什么要读取最大压差？
➢ 那些因素影响表面张力的测定？应当如何减小 或消除这项因素的影响？
100
1, C A
（5）
16
式中
20 D
右上角的“20”表示实验时温度20℃，D是指用钠灯光源D线的波长
（即589nm）,
为测得的旋光度[°]，1为管长度（dm）,CA为浓度
（g/100ml）。
作为反应物的蔗糖是右旋性物质，其比旋光度
20 D
=66.63°；生成物中葡萄也是右旋性物
质，其比旋光度
– 在苯－水－乙醇三组分体系中，苯和水时互不相溶的， 而乙醇和苯及乙醇和水是互溶的，在苯－水体系中加 入乙醇则可促使苯和水互溶。
2
【仪器、试剂】
– 仪器 25ml酸式滴定管1个，1ml移液管2个， 5ml刻度移液管1个，2ml、10ml、20ml、 25ml移液管各1个，250ml三角瓶2个。
– 试剂 纯苯，无水乙醇，蒸馏水。
作
c
～c图，由直线斜率求
(7-68)
求正丁醇分子截面积
＝ 1 (7-69)
L
29
【实验步骤】
（1） 测定毛细管常数K.
将蒸馏水装于带支管的毛细管，使毛细管 的端面与液面相切，打开滴液漏斗的活塞， 使水缓慢滴下而降低系统的压力，气泡均匀 逸出，读取U形压力计两臂最大高度差。
（2）测定不同浓度正丁醇溶液的表面张力
3
【实验步骤】
– ⒈互溶度曲线的测定
• ⑴用移液管移取4.00ml苯，放入干燥洁净的250ml三 角烧瓶中，加入0.10ml水，然后用滴定管滴加乙醇， 并不断振荡，当液体由浊变清时，记录加入乙醇的量。 再在上述三角烧瓶中依次分别加入0.25ml、0.50ml、 1.00ml、2.00ml、3.00ml、4.00m水，重复上述操作。
26
将待测液体装于表面张力仪，使毛细管的端面与 液面相切。
打开滴液漏斗的活塞，使水缓慢滴下而降低系统 的压力，毛细管内的液面上受到一个比样品管内的 液面上稍大的压力。
当压力差在毛细管端面上产生的作用稍大于毛细 管口液体的表面张力时，气泡就从毛细管口被压出， 这个最大的压力差可由U型管压力计上读出。
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【实验原理】
（1）溶液的界面吸附
纯液体和其蒸气组成的体系
体相分子：自由移动不消耗功 g
表面分子：
液体有自动收缩表面
l
而呈球形的趋势。
γ
G A
(J m2 )
T ,P ,nB
比表面自由能（表面张力）
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溶液： 体系可调节溶质在表面相的浓度来降低 表面自由能。
表面吸附:表面层与体相浓度不相同的现象。
一级反应的速率方程可由下式表示
dc kc dt
积分可得： 1nc=-kt+1nc0
(1)
（2）
当C=
1 2
C时0 ，时间t可用t1/2表示，即为半衰期：
t1/ 2
1n2 K
0.693 K
(3)
15
但蔗糖及其转化产物具有旋光性，而且它们的旋光能力不同， 故可以利用系统在反应进程中旋光度的变化来度量反应的进程。
在一些体系中由于分子的离解或缔合，溶质在不同
溶剂中质点的平均大小不同，如在溶剂A中的质点 比在溶剂B中小一半，则分配定律表述为：
K
CA C1/ 2
B
9
– 为了判断苯甲酸在水中有无缔合现象，假定其
缔合度为n，则分配定律为：
K CA n CB
则 lgK=lgCA-lgCB 如测得一系列的CA、CB，后用lgCA对lgCB作图， 由直线的斜率和截距即可分别计算出分配系数K， 缔合度n。
20 D
=52.5°,但果糖是左旋性物质，基比旋光度
20 D
=-91.9°。由于生成
物中果糖的左旋性比葡萄右旋性大，所以生成物呈现在左旋性质。因此随着反应的 进行，系统的右旋角不断减小，反应至某一瞬间，系统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
设系统最初的旋光度为:
0 反C0 （t=0,蔗糖尚未转化）
（6）
系统最终的旋光度为:
生C0 蔗糖已转化完全）
当时间为t时，蔗糖浓度为C，此时旋光度为α，即
（7）
t 反C 生 (C0 C)
由（6）、（7）和（8）联立可解得：
C0
0 反 生
0
（8） （9）
17
C0
0 反 生
t
（10）
将（9）、（10）代入（2）式即得
至终点均匀一相时，各组分的体积百分比。 • ⑶把计算结果在三角坐标中标出，并作出一平滑曲
线，用虚线外延到三角坐标中的2个顶点。
5
表1 三组分液－液体系的相图测绘
苯 加水量 滴加乙醇
百分数(%)
(ml) (ml) （ml） 总体积
苯
水
0.1
0.25
0.5
4.00 1.00
2.00
3.00
4.00
10.00
测量物质旋光度所用的仪器称为旋光仪。溶液的旋光度与溶液 中可含旋光物质的旋光能力、溶剂性质，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c呈线性关系，即
C
（4）
式中比例常数β与物质旋光能力、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：
20 D
2.反应中旋光系统t 的测定
移取25ml蔗糖溶液于干净的锥形瓶中,再移取25ml、3mol·dm-3HC1往蔗糖溶液中注 入，当HC1液流出一半时立即记时（作为起始时间），全加入后将其混合均匀，迅速 用反应液荡洗旋光管两次，然后将反应液注满旋光管，盖上玻璃片，注意匆使管存有 气泡，旋紧帽后放置在旋光计中测定旋光系统t。此后每隔5分钟测一次t，测出两个 负值为止。
27
毛细管端口形成的半球形气泡承受的最大压力差
p gh 2
r
U形示压计两端汞柱
毛细管曲率半径
的高度差
若用同一支毛细管和压力计，在相同温度下 测定两种液体的表面张力，有
1 h1 0 h0
1
h1 h0
0
K h1
毛细管常数
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（3）求正丁醇的分子截面积
饱和吸附量
1
kc kc
1 c 1
k
– 使用三角瓶不事先干燥行吗？为什么？ – 可否用95％乙醇代替无水乙醇？
7
实验二、 分配系数的测定
【目的要求】
– 掌握分配定律及其应用。 – 测定苯甲酸在苯和水中的分配系数，并判断其
在水中有无缔合现象。 – 了解分配系数的测定方法。
8
• 【原理】
– 在一定温度和压力下，将一溶质溶解在两种不互溶的 溶剂中，则溶质往往同时分配地溶入这两种溶剂中。 如果溶质在两种溶剂中分子大小相同，且浓度不大， 那么达到平衡时，溶质在两种溶剂中的浓度比值等于 常数，这就是分配定律： K CA CB 式中CA、CB为溶质在A、B溶剂中的浓度，K为分 配系数。