物化实验思考题解析

实验一液体饱和蒸汽压的测定

思考题

1．克-克方程在哪三个条件下才适用？

答：气-液平衡或气-固平衡；气体当作理想气体且液固体的体积可以忽略；温度

变化范围不大，Δ

vap H

m

当作常数。

2．怎样确定气—液达到平衡？温度计读数为什么要进行校正？如何校正？

答：在一定压强下，每隔2～3分钟读数一次，两次读数基本没有变化时，表示水银球外部已建立了气—液平衡。使用温度计测温时，除了要对零点和刻度误差进行校正外，还应作露茎校正。这主要是由于水银温度计是全浸式的，即水银柱须是完全置于被测体系中，但在实际测量温度时，总有一段观察读数的水银柱要露出在较低的室温环境中，使得水银柱的膨胀量较全浸状态时低，即测定值比全浸状态时略小。

本实验中以测定常压下水的沸点（看是否为100℃）进行粗略的刻度校正。

温度计读数露茎校正的方法是，在测温的温度计旁再固定一支温度计7（见图8-8），用以读取露茎的环境温度，温度计7的水银球应置于测量温度计露出刻度至读数刻度那一段水银柱的中部；在读观测温度时同时读取温度计7上的读数，得到温度t（观）和t （环）；根据玻璃与水银膨胀系数的差异，露茎校正值为：?t（露）/℃=1.6?10-4·n·(t

观

-t环)。

式中1.6?10-4是水银对玻璃的相对膨胀系数，n为露出部分水银柱的长。

则实际温度t（真）= t（观）+ ?t（露）。

3．压差仪中的示数就是饱和蒸汽压吗？

答：不是，饱和蒸汽压p = p0-Δp，Δp为压差仪中的示数.

4．温度计水银球包滤纸有何作用？为何电热套温度更高的多却不会影响气-液平衡温度？

答：包裹滤纸条的作用是：一者，滤纸条增大了液体蒸发的面积和速率，当液体受热时，能在滤纸上快速的蒸发，迅速建立气—液平衡；二者，水银球处在滤纸所包围的气氛中，可以避免由于过热而使沸点读数偏高。

5．在体系中安置缓冲瓶有何目的？如何检查漏气？

安置缓冲瓶可以避免系统内的压强在抽真空或吸入空气时由于系统内体积太小而变化幅度大，难以控制——“缓冲”之意义。

答：在液体尚未开始加热前，启动真空泵，系统减压400～500 mmHg后关闭真空泵，系统能保持5分钟压力不发生变化，则属正常。这时可以加热液体样品进行实验了。

注意加热后再检漏就不适宜了，因为液体的蒸发和冷凝本身都会使系统压强波动。6．汽化热与温度的关系如何？

答：参看教材，汽化热与温度有关，dΔ

vap H

m

= (C

p,m, 气

- C

p,m,液

)dT，只有当C

p,m, 气

与 C

p,m,

液

近似相等或温度变化范围不大时，汽化热才可以近似当作常数。

7．测量仪器的精确度是多少？估计最后气化热的有效数字。

答：精密温度计精确度到小数点后两位，共四位有效数字。压差仪的精度为1Pa，有五位有效数字。最后气化热的有效数字应有四位有效数字。

实验二二元液系相图

思考题

1.液态完全互溶的二元液系相图有那几类？

答：三类：第(1)类为理想液态混合物或对拉乌尔定律的偏差不大的双液系。其特征

是p

A

B

或 t

A

>t>t

B

。在气液平衡时，该双液系的气相组成和液相组成不同，一般低沸

点组分在气相中的相对含量比在液相中更大。因此这类双液系可用多次蒸馏或精馏的方法，使两组分互相分离。

第(2)类为常与拉乌尔定律有较大的正偏差，这时在T—x图上有最低恒沸点出现。

第(3)类为常与拉乌尔定律有较大的负偏差，这时在T—x图上有最高恒沸点出现。

2.什么是恒沸物？有何特点？

有恒定沸点的液态混合物。特点：1一般混合物没有固定沸点，在蒸馏过程中馏分有一段沸程，但组成恰为恒沸物的混合物象纯物质一样有恒定沸点。2 气液平衡时，气相组成和液相组成完全相同（在本实验中为气、液相的样品折光率完全相同），因此通过蒸馏和精馏操作分离恒沸物中的各组分。

3.如何判断气液已达到平衡？

答：当温度计上的读数恒定时，体系处于两相平衡状态。

4.实验成败的关键在于测定折光率时组成是否改变。有哪些错误的操作可引起这一结果？

（1）在气液平衡、没有停止加热的时候取样测定折光率，这时不论你取的是气、液相中哪一部分的液体，系统内都将重新建立气液平衡，使得第二份测定样与第一次测定样之间不是两相平衡关系。

（2）在气液平衡后停止加热，但没有等液相冷却的时候就取样测定折光率，这时热的液体样品在取样滴管中大量挥发或形成新的气液平衡，使得实际测定出的组成与液相组成不一致。

（3）取样滴管没有干燥就用于取样。有时取样滴管用烘箱干燥了，但未凉下来就用于取样，则会产生类似（2）的误差（液体样品在热的取样滴管中大量挥发或形成新的气液平衡）

（4）阿贝折射仪的棱镜没有擦干、吹干。

5.实验过程中哪些仪器必须预先干燥？

（1）取样滴管；

（2）阿贝折射仪的棱镜；

（3）测纯液体沸点时沸点仪应先干燥。

6.温度计读数露茎校正的原理和方法？

答：由于水银温度计是全浸式的，即水银柱须是完全置于被测体系中，但在实际测量温度时，总有一段观察读数的水银柱要露出在较低的室温环境中，使得水银柱的膨胀量较全浸状态时低，即测定值比全浸状态时略小。本实验中以测定常压下水的沸点（看是否为100℃）进行粗略的刻度校正。

温度计读数露茎校正的方法是，在测温的温度计旁再固定一支温度计7（见图8-8），用以读取露茎的环境温度，温度计7的水银球应置于测量温度计露出刻度至读数刻度那一段水银柱的中部；在读观测温度时同时读取温度计7上的读数，得到温度t（观）和t （环）；根据玻璃与水银膨胀系数的差异，露茎校正值为：?t（露）/℃=1.6?10-4·n·(t

观

-t环)。

式中1.6?10-4是水银对玻璃的相对膨胀系数，n为露出部分水银柱的长。

则实际温度t（真）= t（观）+ ?t（露）。

7.实验过程中未按操作步骤准确加入计量的药品，对实验结果有何影响？

答：实验教材中给出的实验过程中应加入药品的剂量，是为了在平衡沸点变化较大时以及在恒沸组成附近合理的分布一些作图点。但加入的剂量不必十分严格准确，可以允许有一些差别，因为我们只要有某个液体样品的两相平衡温度及其组成，就有作图点，一样可以绘出相图的形状和得到恒沸点。

实验三恒温槽的调节和液体粘度、密度的测定

思考题

1．哪些因素影响恒温槽的精度？

答：恒温槽的工作质量与以下因素有关：1）搅拌器、加热器、定温计的位置分布；2）搅拌器的功率；3）电子继电器的工作灵敏度；4）电子继电器内加热器开关的机械灵敏度；5）汞定温计水银与触丝的接触灵敏度；6）加热器的功率；若加热器功率太大，则余热的影响很大。

2．如何调节恒温槽到指定温度？

答：以下为用汞定温度计调节的操作方法：

（１）于恒温槽中装好精密温度计等附件后，调节汞定温计至指示铁的上沿所指温度较指定控制温度低约１～２℃。接通电源，开通搅拌器，这时红色指示灯亮，显示加热器在工作。

（２）当红灯熄灭后，观察精密温度计示值，按其与指定控制温度的差值进一步调整汞定温计。一般越接近指定控制温度，汞定温计的调整幅度越小，逐步逼近，直到达规定值。这时略微沿正向和反向转动调节帽，能使红绿灯交替出现。扭紧调节帽上的固定螺钉，固定调节帽的位置。连续观察数次红灯和绿灯出现时的温度示值，其平均值与规定温度相差应不超过0.05 ℃。

需要注意在调节过程中不能以调节温度计的刻度为依据，必须以标准温度计为准。

3．用奥氏粘度计对比法测定粘度时，

VL t

ghr 84

πρ

η=

1）粘度计为何要先烘干？

答：保证平行测定时体积V一定，同时样品不污染；

2）为何要用同一根粘度计测？

答：对比法测粘度要求同一毛细管半径r、同一液位差h；

3）测定时粘度计为何要浸在恒温槽中测？

答;粘度与温度有关，这样可以保证整个测定过程样品恒温；

4）粘度计为何要垂直浸入恒温槽？

答：保证液位差一致。当粘度计不垂直时，尽管L一致，但液位差更小，会使得流经时间偏长；

5）加入的水和乙醇体积都要一样的10.00 mL？

答：对比法测粘度的要求；

6) 流出时间要大于100秒？

答：用奥式粘度计测粘度η，依泊肃叶(Poiseuille)公式：

或写为 η =At-B/t ，当流出时间t 大于100秒时，B/t 项可忽略，η =At 或写为VL t

ghr 84πρη=

7）平行测定误差要在0.3 s 内？

答：当流出时间t 大于100秒、平行测定误差在0.3 sec 内时，相对误差<0.3% ,方可满足试验精度要求。

4.锥形瓶内水的恒温时间与哪些因素有关？ 答：恒温槽中液体的导热系数和室内温度有关

实验四 电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数

思考题

1. 若电导率仪无温度补偿，则实验要在恒温下进行，为什么？CH 3COOC 2H 5和NaOH 溶液在

混合前要预先恒温，为什么？

答：因为温度对电导率和反应速率有较大影响。因为温度对反应速率有影响，这样处理可以保证整个反应过程温度一致。

2.如果CH 3COOC 2H 5和NaOH 溶液起始浓度不相等，式6-45的积分式如何推导？

对于形如A+B →P 的二级反应，没其反应物初始浓度不等，分别为a,b ，则

3. 离子的导电能力与哪些因素有关？

答；电解质的种类，温度，浓度，溶剂。

4. 二级反应有哪些动力学特征？

答；① a=b 时，1/c 与 t 成线型关系。

②半衰期与反应物初始浓度成反比。

③反应速率常数K 的单位为[浓度]－1 ?[时间]－1。

5. 你了解哪些物理量与物质的浓度相关，可以用于跟踪反应进程或者说用于动力学测定？

答；旋光度，电导，电动势，密度、气体体积，气体压强，吸光度，折光率，吸收光谱，色谱，质谱等。

实验六 蔗糖水解反应的速率常数测定

思考题

1. 蔗糖水解反应的反应速率常数k 值与哪些因素有关？

答:与温度,催化剂有关。

2. 蔗糖水解反应中H ＋的作用是什么？

答：起催化剂的作用。

3. 一级反应有什么动力学特征？

A +

B → P t=0 a b t=t a-x b-x x 其速率方程 ))((k )(d 2x b x a dx x a --=--

答：① lnc 与 t成线型关系。

②半衰期与反应物初始浓度无关。

③反应速率常数K的单位为[时间]－1。

4. 以下因素对实验结果有何影响？

①以15 %蔗糖溶液进行实验，②仪器未清零，③旋光管长度，④加入HCl时计时不及时。

答：本试验测定的是速率常数,它只于反应温度和催化剂的量有关,不受上述条件影响。

①以15 %蔗糖溶液进行实验，只是反应速率比以10 %蔗糖溶液进行实验的快，但同温度下速率常数不变；

②测定旋光度时一般分析应清零，但对本实验来说，仪器未清零，只会使旋光度值产生

偏差，但（α

t －α

∞

）值却不受影响；

③旋光管长度为10或20cm，旋光度度值相差1倍，ln（α

t -α

∞

）~t图只是纵坐标平

移ln2，；

④加入HCl时计时不及时，ln（α

t -α

∞

）~t图只是横坐标平移计时错过的时间，斜率

不变。

5.具有什么结构特点的物质有旋光性？旋光度大小与哪些因素有关？

答：具有手性的有机化合物具有旋光性。旋光度大小与测定的温度、光源的波长、物质的本性、浓度等有关。

实验七最大气泡法测定液体的表面张力

思考题

1. 什么是表面活性物质？它有什么结构特点？有哪些主要类型？表面活性物质在界面上是如何排列的？正丁醇是表面活性剂吗？

答：溶解于溶剂后能使溶剂的表面张力降低的物质被称为表面活性物质。但习惯上只把加入少量就能显著降低溶液表面张力的那些称为表面活性物质。

表面活性物质的分子具有的两亲结构，含有亲水的极性基团和憎水的非极性基团。表面活性物质在水溶液表面是呈定向排列的，一般亲水性基团进入溶液本体，憎水性基团伸向空气中。

主要分为离子型与非离子型表面活性剂，而离子型又分为阳离子型﹑阴离子型及两性离子型。

正丁醇碳链较短，只有弱的表面活性，不是通常说的表面活性剂。

2. 表面张力大小与什么因素有关？

答：温度﹑压力﹑组成﹑另一相的性质等。

3. 若毛细管不干净，对测量结果有何影响？

答：影响溶液的组成导致测定结果不准确。

4. 在测定过程中，为什么毛细管端面要与液面垂直相切？

答：垂直相切时毛细管口与液面间才没有液位压强差，才可以保证微压差测量仪读数为体系与大气的压力差。

5. 为什么测定次序是水→低浓→高浓？若次序颠倒有何影响？

答：主要是防止万一毛细管及测定管没润洗干净，使组成变化，影响实验结果。浓度由稀到浓影响更小。

实验八 电解质溶液的电导

思考题

1． 什么是溶液的电导、电导率和摩尔电导率？它们的相互关系如何？

答: 将电解质溶液放入两平行电极间，两电极距离为L ，两电极面积为A ，这时溶液的电导G 是：

R G 1= = L

A κ 式中电导G 即电阻的倒数，单位为西门子（S 或Ω-1）；κ称为电导率，为电极面积为1 m 2，电极距离为1 m 时两极间的电导，亦即电阻率的倒数。SI 单位为S ·m -1。 摩尔电导率的定义式是该溶液的电导率与其浓度之比。

Λm =c

κ （8-19） 其物理意义表示两个相距1 m 的电极间含1 mol 电解质的溶液时两电极间的电导率。单位为S ·m 2·mol -1。

2． 影响电解质溶液导电能力的因素有哪些？

答: 电解质溶液的导电能力与温度、电解质性质、溶剂、溶液的浓度等因素有关。

3． 强、弱电解质的摩尔电导率与浓度的关系有何不同？

答: Λm 随浓度变化的规律，强弱电解质各不相同。强电解质的稀溶液符合科尔劳斯

（Kohlrausch F ）经验公式：

Λm =Λm ∞ - A ×c

式中，Λm ∞为无限稀摩尔电导率，A 为常数。

对弱电解质，导电离子数随溶液的稀释、电离度α的增大而增大，当溶液无限稀释时，弱电解质完全电离，α=1，因而有：

α==ΛΛ∞数之比电解质溶液中导电离子mol m m

1

4． 结合教材学习和你所完成的实验，谈谈电导率的测定有哪些应用？

答: 1.计算弱电解质的解离度和解离常数； 2.测定难溶盐的溶解度； 3. 检验水的纯度；4 应用于动力学研究；5 电导滴定；等等。

实验九.过氧化氢分解反应速率常数的测定

思考题

1. 影响化学反应速率的因素有哪些?

答: 表达式：△v （A ）=△c(A)/△t

单位：mol/(L ·s)或mol/(L ·min)

影响化学反应速率的因素：温度，浓度，压强，催化剂。

另外，x 射线，γ射线，固体物质的表面积也会影响化学反应速率

2. 过氧化氢分解反应速率常数k 值与哪些因素有关？

答:过氧化氢分解反应速率常数k 值与双氧水浓度，催化剂种类，催化剂的质量，温度等因素有关。

3.有哪些方法可以得出p∞值？

答：p∞可以采用以下两个方法求取：

①外推法：以1/t为横坐标对pt作图，将直线段外推至1/t=0（即t为∞），截距即为p∞②加热法：在测定若干组pt后，将反应瓶置于50-60℃下约15min促进H2O2快速完全分解，再冷却回原反应温度，记下的压强即为p∞。

4. 一级反应有什么动力学特征？

答：① lnc 与 t成线型关系。

②半衰期与反应物初始浓度无关。

③反应速率常数K的单位为[时间]－1。

5.以下因素对实验结果有何影响？

①仪器未清零

答：如果仪器不清零，过氧化氢分解后放出的氧气使系统压力升高的△p需减去仪器起始的压力才准确

②搅拌速率

答：搅拌速率过大，会使过氧化氢分解不完全，使得到的压力值偏小；速率过快，使得分解时间加长，分解速率慢，使测得的数据有偏差

③锥形瓶大小

答：锥形瓶大，使过氧化氢与催化剂充分混合，反应较完全，使结果较准确，若偏小，接触面积偏小，不利于实验的进行

④加入过氧化氢后加塞及时不及时

答：会使分解反应的平衡时间提前或滞后，造成测得实验结果偏大或偏小

6.催化作用的通性是什么？

答：（1)催化剂参与催化反应，但反应终了时，催化剂的化学性质和数量都不改变，但物理性质可能改变；（2）催化剂只能缩短达到平衡的时间，而不能改变平衡状态，即Kθ=f(T)与催化剂无关（3）催化剂不改变反应热△r Hm（4）催化剂对反应的加速作用具有选择性。即同一反应选择不同催化剂可得不同产物，不同类型的反应需选不同的催化剂