物理化学实验思考题

物理化学实验思考题
实验一燃烧热的测定
1.指出公式中各项的物理意义。

答：（1）Qp,m=Qv,m+∑νB(g)RT式中∑νB(g)为反应中产物气体物质的总物质的量与反应物气体物质总物质的量之差；R为气体常数；T为反应的绝对温度。

（2）-M m Qv,m-m点火丝Q点火丝-m 棉线Q棉线=C量热计△T 式中C量热计为量热计的热容，表示量热计每升高1℃所需吸收的热量；△T 为样品燃烧前后量热计温度的变化值；m为待测物质的质量；M为待测物质的相对摩尔质量；Qv,m为待测物质的恒容燃烧热；m点火丝为点火丝的质量；Q 点火丝为点火丝的燃烧热；m棉线为棉线的质量；Q棉线为棉线的燃烧热。

2.数字贝克曼温度计的使用方法是什么？数字贝克曼温度计与普通温度计的主要区别是什么？
答：使用方法：①操作前准备，将探头插入被测物，并打开电源开关；②温度测量：先将“温度—温差”置于“温度”，其次将面板“测量—保持”置于测量位置；③温差测量：先将“温度—温差”置于“温差”位置，其次将面板“测量—保持”置于测量位置，再次，按被测物的实际温度调节到“基温选择”使读数的绝对值尽可能小。

区别：数字贝克曼温度计是用热电耦做的.利用的热电耦原理；普通温度计利用的是物质密度的变化。

3.本实验中，那些为体系？那些为环境？体系和环境通过哪些途径进行热交换？这些热交换对结果影响怎样？
答：体系：内筒水，氧弹，温度计，内筒搅拌器。

环境；外筒水实验过程中，由于对流和辐射，存存在热消耗，如：内桶水温与环境温差过大，内桶盖有缝隙会散热，搅拌时搅拌器摩擦内筒内壁使热容易向外辐射。

采取措施:（1）量热计上方加盖，减少对流；（2）外筒内壁和内筒外壁皆镀成镜面，减少热辐射。

这些热辐射将会降低被测物的燃烧热。

4.使用氧气要注意哪些问题？
答：使用前要检查连接部位是否漏气，可涂上肥皂液进行检查，调整至确实不漏气后才进行实验；由于氧气只要接触油脂类物质，就会氧化发热，甚至有燃烧、爆炸的危险。

因此，必须十分注意，不要把氧气装入盛过油类物质之类的容器里，或把它置于这类容器的附近或火源附近；使用时，要把钢瓶牢牢固定，以免摇动或翻倒；开关气门阀要慢慢地操作，切不可过急地或强行用力把它拧开。

5.搅拌过快或过慢有何影响？
答：搅拌太快则散热过多，测得反应热偏低；搅拌过慢则热量分布不均匀，误差较大。

6.为什么实验测量到的温度差值要经过作图法校正？
答：因为热量的散失无法完全避免，这可以是由于环境向量热计辐射进热量而使温度升高，也可以是由于是由于量热计向环境辐射出热量而使量热计温度降低。

因此，燃烧前后温度的变化值不能直接测量准确，所以必须用作图法进行校正。

实验二溶解热的测定
1.温度和浓度对溶解热有无影响？
答：溶解热指在一定温度及压力下(通常是温度为298K，压力为100kPa的标准状态)，一摩尔的溶质溶解在大体积的溶剂时所发出或吸收的热量。

在等压状态下，溶解热等同于焓值的变化，因此也被称为溶解焓。

焓是只是温度的函数
因此温度对溶解热有关，浓度无关。

2.本实验为什么要测量体系的热熔？
答：减少由体系吸收热量儿产生的误差。

3.可否利用本实验的仪器测量中和反应等其他反应的热效应？
答：可以。

本实验装置除测定溶解热外，还可以用来测定中和热、水化热、生成热及液态有机物的混合热等总效应，但要根据需要，设计合适的反应器，如中和热的测定，可将溶解热装置的漏斗部分换成一个碱贮存器，以便将碱液加入（酸液可以直接从瓶口加入），碱贮存器下端为一胶塞，混合时用玻璃棒捅破，也可以为涂凡士林的毛细管，混合时可用吸耳球吹气压出。

实验七电动势的测定
1.为什么用伏特表不能准确测定电池电动势?
答：电池的电动势不能用伏特计测量，其原因是：(1)用伏特计测量，有电流流过电池，电池的内阻电压降使所测电动势偏低；(2)有较大电流通过电极时，电极极化作用使电极电势偏离平衡电极电势，测得的电动势小于电池的可逆电动势；(3)有电流通过电池时，电池会发生化学反应使溶液的浓度改变，导致电动势的改变，从而破坏了电池的可逆性。

2. 对消法测电动势的基本原理是什么?
答：对消法就是用一个与原电池反向的外加电压，于电池电压相抗，使的回路中的电流趋近于零，这时电池反应是在接近可逆条件下进行的，这一电势差即为该电池的平衡电动势。

3. 电位差计、标准电池、检流计及工作电池各有什么作用？
答：电位差计：利用补偿法测定被测电极电动势；
标准电池：提供稳定的已知数值的电动势，以此电动势来计算未知电池电动势。

检流计：指示通过电路的电流是否为零；
工作电池：为整个电路提供电源，其值不应小于标准电池或待测电池的值。

4. 盐桥有什么作用？选用作盐桥的物质应有什么原则？
答：盐桥起到降低液接电势和使两种溶液相连构成闭合电路的作用。

作盐桥的物质正负离子的迁移数应接近；在使用温度范围内浓度要大；不能与两端电池溶液发生反应。

实验八电动势法测定化学反应的热力学函数变化值
1.为什么用本法则测定电池反应的热力学函数变化值时，电池内进行的化学反应必须是可逆的，电动势又必须用对消法测定？
答：因为Gibbs-Helmholtz方程是建立在可逆过程上的。

只有利用对消法，可以使电池在无电流（或极微弱电流）通过的条件下测得两极间的电势差，这时电池反应是在接近可逆条件下进行的，这一电势差即为该电池的平衡电动势。

2.什么是盐桥？加入盐桥有什么作用?
答：常用于原电池试验，材料：琼脂+饱和氯化钾溶液或饱和硝酸铵溶液。

盐桥起到降低液接电势和使两种溶液相连构成闭合电路的作用。

实验九蔗糖的转化反应速率常数的测定
1．蔗糖的转化速率与哪些因素有关？该反应作为一级反应的必要条件是什么？答：①温度和催化剂H+浓度。

②由于有大量溶剂存在，反应过程中溶剂的浓度变化很小，可以把反应看作一级反应。

2．实验中，为什么用蒸馏水来校正旋光仪的零点？在本实验中，若不进行校正，
对实验结果是否有影响，为什么？
答：（1）因为待测液是以蒸馏水作为溶剂的蔗糖水溶液，以蒸馏水的旋光度作为零点，则待测液的旋光度的变化反映出蔗糖的转化过程旋光度的变化。

（2）无影响，因为在本实验中，所测的旋光度αt 不需要零点校正，因为数据处理要求ln(αt—α∞)对t作图，若αt和α∞对零点都有一个偏差，αt—α∞可以抵消。

3．配置蔗糖溶液时，蔗糖浓度配置准确与否对求出的反应的速率常数k有无影响？
答：无影响，K只与温度有关，并且本实验的数据处理是以ln(αt—α∞)
对t作图的斜率为—k，蔗糖的浓度不影响lnc=-kt + B的斜率，因而蔗糖浓度不准对k的测量无影响。

4. 在混合蔗糖溶液和盐酸溶液时，你认为是将盐酸溶液加到蔗糖溶液好呢，还是将蔗糖溶液加到盐酸溶液中更好？为什么？
答：将盐酸溶液加到蔗糖溶液好，本反应中氢离子为催化剂，如果将蔗糖溶液加到盐酸溶液中，在瞬间体系中氢离子浓度较高，导致反应速率过快，不利于测定。

5.使用旋光仪测定旋光度是以三分视野分界线消失且较暗的位置读数，是否以三分视野分界线消失且较亮的位置读数？哪种方法更好？
答：可以。

第一种方法好，因为在亮视场不易辨别三分视界的消
失。

实验十乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定
1. 为何本实验要在恒温条件下进行？
答：因为温度对电导和反应速率常数有影响。

因此实验需要保持恒温，才能测定该温度下的速率常数K值。

2．为什么由0.0100mol·dm-3的NaOH溶液和0.0100mol·dm-3的CH3COONa 溶液测得的电导率可以认为是κ0、κ∞？
答：κ0是反应：CH3COOC2H5＋NaOH →CH3COONa＋C2H5OH 体系t=0时的电导率，但是CH3COOC2H5与NaOH混合的瞬间就已开始反应，因而混合后第一时间测的κ也不是t=0时的电导率。

根据CH3COOC2H5与NaOH 体积和浓度都相等，二者混合后浓度均稀释一倍，若忽略CH3COOC2H5的电导率，0.0100mol·dm-3NaOH所测κ即为κ0。

κ∞是上述反应t=∞时的电导率，当反应完全时，CH3COONa的浓度和t=0时NaOH浓度相同，若忽略C2H5OH的电导率，0.0100mol·dm-3的CH3COONa所测κ即为κ∞。

3. 为什么NaOH和乙酸乙酯溶液要足够稀？
答：因为只有反应体系是很稀的水溶液，才可认为CH3COONa 是全部电离的，每种强电解质的电导与其浓度成正比，而且溶液的总电导等于溶液中各离子电导之和。

反应前后Na+的浓度不变。

随着反应的进行，导电能力很强的OH-离子逐渐被导电能力弱的CH3COO-离子所取代，致使溶液的电导逐渐减小。

可用电导率仪测量皂化反应进程中电导率随时间的变化，以跟踪反应物浓度随时间变化。

4.本实验为什么可用测定反应液的电导率的变化来代替浓度的变化？
答：因为随着反应的进行，导电能力很强的OH-离子逐渐被导电能力弱的
CH3COO-离子所取代，致使溶液的电导逐渐减小，而且系统导电率的减少量与OH-浓度的减少量成正比，所以可用测定反应液的电导率的变化来代替浓度的变化。

5. 本实验为什么要求乙酸乙酯溶液和NaOH溶液混合一半时就开始计时？反应液的起始浓度应该是多少？
答：因为反应刚开始时NaOH浓度大，使反应速率快，所以混合一半时就开始计时。

反应液的起始浓度应该是0.0100mol·dm-3
6.利用反应物、产物的某物理性质间接测量浓度进行动力学研究应满足哪些条件？
答：随着反应的进行物理性质随着浓度的变化而成正比变化，且容易通过实验仪器检测到。

（Ⅰ）乙醇蒸发焓的测定
1.静态法测蒸汽压的原理是什么？
答：把待测物放在一个封闭体系中，在不同温度下，直接测量蒸汽压或在不同外界压力下测液体的沸点。

2.能否在加热情况下检查是否漏气？
答：不能。

因为温度升高，使气体的压力增大（因体系的体积不变），会弥补因漏气使压力的减小，造成假不漏气或漏气程度很小。

3.如何判断等压计中式样球与等压计间空气已全部排出？如未排尽对实验有何影响？
答：⑴应使试样球内液体沸腾3--5 分钟，可认为其中空气已被赶净；⑵在试样球与等压计间有空气会使所测蒸汽压降低，导致所测沸点降低。

4.实验时抽气及漏入空气的速度应如何控制，为什么？
答：抽气速度以使气泡一个一个地逸出为宜，如发现气泡成串上窜，缓缓打开进气活塞漏入空气为防止液体大量挥发儿影响实验进行；漏入空气时也要缓缓打开进气活塞，因为要是有空气倒灌入a、b管中蒸汽压测量值将会降低。

5.升温时如液体急剧气化应作何处理？
答：缓缓打开进气活塞，漏入少量空气
6.每次测定前是否需要重新抽气？
答：不需要。

因为不同温度，其饱和蒸汽压也不同。

而且饱和蒸汽压随着温度梯度升高而升高。

即压力计的测量值在减小。

设计温度
升高梯度，可以避免每次测定需要重新抽气这一步骤。

7.等压计的U形管内所贮液体其起何作用？
答：使液面相平判断饱和蒸汽压与外压相等而后用以记录数据。

（Ⅱ）双液系的气—液平衡相图
1.作乙醇—环己烷标准溶液的折光率—组成工作曲线的目的是什么？
答：用于测这两个成分混合物的组成。

只要测一下样液的折光率，对应于工作曲线，就可以查到组成。

2. 在连续测定法实验中，样品的加入量应十分精确吗？为什么？
答：样品的加入量不用十分精确，因为测定样品的折射率后，要在工作曲线上查折射率对应的气液相组成。

3. 测定纯乙醇和环己烷的沸点时为什么要求烧瓶内必须是干燥的，而测定混合液的沸点和组成时不需要洗净、烘干？
答：测定纯乙醇和环己烷的沸点时目的是测得纯乙醇和纯环己烷的沸点，所以要求烧瓶内必须干燥没有其他液体以免影响实验结果。

测定混合液的沸点和组成时只要测不同组成下的沸点、平衡时气相及液相的组成即可，体系具体总的组成没必要精确。

4. 如何判定气、液相已达平衡状态？收集气相冷凝液的小槽体积大小对实验结果有何影响？
答：溶液正好处于沸腾状态，且温度计的读数稳定并维持3~5分钟系统达到平衡。

收集气相冷凝液的小球容积过大，可造成溶液的分馏，过小则会因取样太少而给测定带来一定困难。

5.为什么工业上常生产95%酒精？只用蒸馏含水酒精的方法是否可能获得无水酒精？
答：当乙醇达到95%时就形成了乙醇-水共沸物，再蒸馏只能蒸出比例仍为95%的酒精和5%水。

因此不能只用精馏含水酒精的方法获得无水乙醇。

（Ⅲ）最大气泡压力法测定溶液的表面张力
1.液体表面张力的大小与哪些因素有关？
答：液体的表面张力与液体的成分、溶质的浓度、温度、表面气
氛、毛细管是否干净及毛细管的尖端是否与液面相切等因素有关。

2.表面张力仪的清洁与否对所测数据有何影响？
答：有，如果测定管中有杂质，将会影响溶液浓度从而影响表面张力。

3.为什么不能将毛细管尖端插进液体里去？
答：如果将毛细管末端插入到溶液内部，毛细管内会有一段水柱，产生压力P ˊ，则测定管中的压力Pr会变小，△Pmax会变大，测量结果偏大。

4.如果气泡逸出的很快对实验结果有何影响？
答：如气泡逸出速度速度太快，气泡的形成与逸出速度快而不稳定；致使压力计的读数不稳定，不易观察出其最高点而引起到较大的误差。

5. 本实验为什么要读最大压力差？
答：若读中间某个压力差值，不能保证每次读压力差对应大小相同气泡。

最大压力差时气泡曲率半径R和毛细管半径r相等。

毛细管半径很小，则形成的气泡基本上是球形的。

当气泡开始形成时，表面几乎是平的，这时曲率半径最大；随着气泡的形成，曲率半径逐渐变小，直到形成半球形，这时曲率半径R和毛细管半径r相等，曲率半径达最小值，随着气泡进一步增大，R有趋增大，直至逸出液面。

根据式△p=2γ/R可知，当R=r时附加压力最大为△pmax =2γ/r。

最大压力差可用U形压差计中最大液柱差△hm来表示：△pmax=ρg△hm
6.为什么不需要知道毛细管的半径？
答：因为作实验时用的是同一支毛细管，其尖口的半径r不变，而r/2=K,经由测蒸馏水（纯水）的压力差和在不同温度下查表得到的σH2O计算出来，所以可以不必知道毛细管脚尖口的半径。