物理化学实验讲义
物理化学实验讲义上
实超级恒温水浴与其性能测定一、实验目的1.了解超级恒温水浴的构造及恒温原理，初步掌握超级恒温水浴的装配、调节和使用。
2.绘制超级恒温水浴的灵敏度曲线（温度—时间曲线）。
二、实验原理在科学研究及物理化学实验中所测的数据，如折射率、粘度、表面张力、电导、化学反应速率常数等都与温度有关，因此须在恒温条件下测定。
恒温就是使温度在很小范围（实验室内一般为±0.1℃）内波动。
通常用超级恒温水浴来控制温度维持恒温。
要使恒温设备维持在高于室温的某一温度，就必须不断地补充一定的热量，使由于散热等原因所引起的热损失得到了补偿。
不锈钢水浴箱、温度传感器、控温机箱（常用电子继电器）、电子加热器、搅拌器等组成。
其装置示意图如图1所示超级恒温水浴之所以能恒温，主要是靠温度传感器，温度控制器和电加热器三个部件配合工作达到。
当超级恒温水浴因对外散热而使水温低于设定值时，温度控制器就驱使加热器工作，使温度上升；当温度升高到设定值时，温控器又使加热器停止加热。
这样，就使槽温维持在所需要恒定的温度。
通常用超级恒温水浴灵敏度来衡量恒温精度。
超级恒温水浴灵敏度的测定是在指定温度下，观察温度波动情况，记录温度随时间的变化，其表示式如下：122F t tt C -=±式中：t 1—记录的最高温度t 2—记录的最低温度若已多次观测的温度值为纵坐标，以时间为横坐标，绘成温度—时间曲线即为在该指定温度下的灵敏度曲线。
三、仪器和药品1.不锈钢水浴箱1台2.控温机箱1台3.温度传感器1个 四、实验步骤1.向不锈钢缸（1）内注入其容积2/3~3/4的自来水，水位高度大约230mm （可根据实际需要而定），将温度传感器（5）插入不锈钢缸盖中间预置孔内（中间），另一端与控温机箱（2）后面板传感器插座（21）相连接。
2.用配备的电源线将市电AC220V 与控温机箱后面板电源插座（20）相连接。
先将加热器电源开关（8）、搅拌器开关（7）置于OFF 位置，后按下电源开关（9），此时显示器和指示灯均有显示。
物理化学实验报告讲义燃烧热实验
等。量热测量可以在等容条件下进行（如燃烧热），也可以在等压条件下进行（如中和热、
蒸发热、融化热等）。燃烧热一般在氧弹量热计中进行测量。许多稳定态单质在氧中的氧
各项数据后，点击操作，选择“计算水当量”，点击文件，保存数据，不要退出，点击
窗口，选择“待测物曲线图”。 3、萘的燃烧热的测定 用水冲洗氧弹及坩埚，倒掉内筒的水，并用纱布擦干。粗称萘 0.5-0.8 g，压片后，精
称质量，同苯甲酸一样装氧弹，重复以上操作测量萘的燃烧热，计算时点击操作，选择 “燃烧热计算”，其它与水当量计算相同，打印图表。
热系统温度升高（T）。实验测得温度升高，再根据量热计的水当量 K，就可以计算燃烧
反应的摩尔反应热 QV,m。即 QV,m = K•Δ T
Байду номын сангаас
（3-2）
量热计的水当量用已知燃烧热的标准物质（如基准试剂苯甲酸）来标定。若量热系统与
环境（外筒及其中的水）无热交换，可用下式计算水当量：
K
=
Q V ,1
m 1
+Q V ,2
图 3-1 量热计构造简图
1.外筒；2.内筒；3.氧弹；4.内筒搅 拌器；5.外筒温度计；6.控制箱； 7.外筒搅拌器；8.内筒贝克曼温度 计；9.温度温差仪
图 3-2 氧弹构造简图
1.弹体；2.坩埚；3.点火丝；4、5. 电极；6.弹盖；7.进/排气孔
1、首先打开控制箱和计算机电源的开关，双击计算机桌面上的“燃烧热 1.0”就可 以进入“燃烧热测定实验数据采集系统”。
4、实验结束后，把内桶的水再倒回容量瓶中，把内桶和氧弹擦干，仪器恢复原样。
高级物理化学实验讲义-液质联用
⾼级物理化学实验讲义-液质联⽤⾼级物理化学实验讲义实验项⽬名称：L C Q-F l e e t液质联⽤仪的原理、实验技术及应⽤姓名: 张诗群学号：130420123 指导教师：谢莉莉成绩评定：评阅教师：⽇期：2012 年6 ⽉17 ⽇⼀、实验⽬的1.掌握L C Q-F l e e t液质联⽤仪基本原理。
2.熟悉该仪器的各部分的功能，并能进⾏简单的进样操作及控制软件的使⽤。
3.初步使⽤该仪器的数据处理软件，对得到的较简单实验谱图进⾏正确的判断及归属。
⼆、实验原理1. 质谱简化流程：2. LCQ-fleet的结构⽰意图。
3. 质谱相关名词质荷⽐（m/z）：以原⼦质量单位表⽰的离⼦质量与其电荷数的⽐值。
基峰：在质谱图中，指定质荷⽐范围内强度最⼤的离⼦峰称作基峰。
总离⼦流谱图（TIC）：对质荷⽐（m/z）在⼀定范围内的离⼦电流总和进⾏连续检测与记录的谱图。
原⼦质量单位（u）：⽤来衡量原⼦或分⼦质量的单位，它被定义为碳12原⼦质量的1/12。
4.离⼦的产⽣离⼦源类型：1.Electrospray Ionization (ESI) 电喷雾电离- ⼤多数情况下是液态过程。
2.Atmospheric Pressure Photo-Ionization（APCI）⼤⽓压下化学电离-⽓相过程。
3.Atmospheric Pressure Photo-Ionization（APPI）⼤⽓压下光离⼦化-⽓相过程。
离⼦源作⽤：1.去溶剂2.真空过渡3.离⼦化4.去除⼲扰5. 电喷雾（ESI）电离过程6. ESI离⼦化特点：1. 软电离⽅式，⼀般得到分⼦离⼦峰，如M+H+，M+Na+，M-H+;2. 液态电离⽅式，流速耐受有限（＜250 ul/min）；3. 可在常温下进⾏，热不稳定化合物⾸选；4. 可产⽣多电荷离⼦；有利于⼤分⼦化合物（如蛋⽩和多肽）的分析；5. 适⽤于强极性化合物；6. 灵敏度⾼；7. ⼤⽓压化学离⼦化（APCI）电离过程8. ⼤⽓压化学离⼦化（APCI）电离过程通过电晕放电离⼦化⼤⽓压化学电离有三个过程：1. 在⾼压电极作⽤下，氮⽓载⽓和⽓化的液相⾊谱溶剂发⽣反应，产⽣预反应离⼦。
物理化学实验报告讲义乙酸乙酯皂化反应速率系数及活化能的测定
物理化学实验报告讲义：乙酸乙酯皂化反应速率系数及活化能的测定引言皂化反应是一种常见的酯水解反应，其速率受到温度、浓度、催化剂等因素的影响。
本实验旨在通过测定不同温度下乙酸乙酯的皂化反应速率，进而确定反应速率常数和活化能。
实验步骤1.实验准备：–配制乙酸钠溶液：称取一定质量的乙酸钠，溶于适量蒸馏水，稀释至所需浓度。
–配制酚酞指示剂溶液：称取适量酚酞，溶于蒸馏水中，制备0.1%（质量比）的酚酞指示剂溶液。
2.实验操作：–取一个耐热烧杯，加入适量的乙酸乙酯和适量的乙酸钠溶液，并加入少量酚酞指示剂溶液。
–在烧杯的外侧用胶布粘上温度计，记录初始温度。
–将烧杯放入恒温水浴中，控制温度在40℃、50℃、60℃、70℃和80℃，并记录反应液的温度变化。
–通过测定溶液颜色的变化，记录反应液从红色到完全无色所需的时间。
–重复上述操作，得到多组实验数据。
数据处理1.计算乙酸乙酯的皂化反应速率常数：–根据实验数据中记录的反应液从红色到无色所需的时间，计算反应速率，即单位时间内消耗的乙酸乙酯的量。
–将实验数据整理成表格，列出温度、反应时间、反应速率等数据。
–利用反应速率与温度之间的关系，拟合得到反应速率常数的表达式。
–根据表达式，计算不同温度下的反应速率常数。
2.计算乙酸乙酯皂化反应的活化能：–计算不同温度下反应速率常数的对数，即ln(k)与1/T的关系。
–利用线性回归分析，拟合得到ln(k)与1/T的线性关系式，其中k为反应速率常数，T为温度的绝对温度。
–根据线性关系式，计算活化能Ea。
结果与讨论1.反应速率常数的确定：–将实验数据整理成表格，列出温度、反应时间、反应速率等数据。
表格中每组数据都包含多次实验的平均结果，以减小误差。
–对不同温度下的反应速率进行拟合，得到反应速率常数随温度变化的表达式。
–在一定温度范围内，反应速率常数随温度的增加而增大，符合Arrhenius方程。
2.活化能的测定：–通过线性回归分析，拟合得到ln(k)与1/T的线性关系式。
物理化学实验报告讲义一级反应动力学—H2O2 催化分解速率系数的测定
实验31 一级反应动力学—H 2O 2催化分解速率系数的测定 预习要求1． 本实验中使用什么物质作为催化剂；其使用时的注意事项。
2． 本实验反应过程中反应物浓度的变化的表示方法。
3． 反应速率系数的概念及影响因素。
实验目的1．了解催化剂在催化反应中的作用特征。
2．测量H 2O 2催化分解反应的速率系数及表观活化能。
实验原理对于反应： a A + b B = y Y + z Z其反应速率与反应物的量浓度的关系可通过实验测定得到。
多数反应的速率方程的形式为：υA = k A c Aα c B β 若实验确定某反应物A 的消耗速率与反应物A 的浓度的一次方成正比，则该反应对A 为一级反应。
其反应速率方程为：—d c A / d t = k A c A （3-19） 以过氧化氢分解反应为例，H 2O 2 → H 2O + ½O 2实验证明过氧化氢分解反应的反应速率与H 2O 2（A ）浓度的关系符合式（3-19）。
将式（3-19）积分得：ln （c A / c A ，0）= -k A t （3-20） 式中：k A ——反应速率系数；c A ——反应时刻为t 时H 2O 2的浓度；c A,0——反应开始前H 2O 2的浓度。
在反应不同时刻测得H 2O 2的浓度,代入式(3-20)即可求出反应速率系数k A 。
H 2O 2分解过程中有O 2放出。
若保持生成O 2的温度、压力不变，可通过测量放出O 2的体积，经过代换得到溶液中H 2O 2的浓度。
设浓度为c A ，0的H 2O 2全部分解放出的氧气体积为V ∞，反应时刻t 时H 2O 2分解放出的氧气体积为V t ，则c A ，0∝V ∞ ； c A ∝（V ∞ – V t ）将以上关系式代入式（3-20）得：t k V V V t A ∞∞-=-ln（3-21） 或 V t k )V V (t ∞A ∞lg +2.303-=-lg （3-22） 以lg （V ∞-V t ）对t 作图。
物理化学实验讲义
物理化学实验讲义物理化学实验讲义实验六过氧化氢的催化分解一、实验目的1、测定一级反响速率常数k，验证反响速率常数k与反响物浓度无关。
2、通过改变催化剂浓度试验，得出反响速率常数k与催化剂浓度有关。
二、实验原理H2O2在常温的条件下缓慢分解，在有催化剂的条件下，分解速率明显加快，其反响的方程式为： H2O2= H2O+1/2O2在有催化剂〔如KI〕的条件下，其反响机理为：H2O2+KI→KIO+ H2O 〔1〕 KIO→KI + O2 〔2〕其中〔1〕的反响速度比〔2〕的反响速度慢，所以H2O2催化分解反响的速度主要由〔1〕决定，如果假设该反响为一级反响，其反响速度式如下：?dcH2O2/dt?k'cKIcH2O2 〔3〕在反响的过程中，由于KI不断再生，故其浓度不变，与k'合并仍为常数，令其等于k上式可简化为：?dcH2O2/dt?kcH2O2 〔4〕积分后为： ln(ct/c0)??kt 〔5〕c0--- H2O2的初始浓度ct----反响到t时刻的H2O2浓度k---- KI作用下, H2O2催化分解反响速率常数反响速率的大小可用k来表示，也可用半衰期t1/2来表示。
半衰期表示反响物浓度减少一半时所需的时间，即c?c0/2代入〔5〕式得：t1/2=(ln2)/k关于t时刻的H2O2浓度的求法有许多种，本实验采用的是通过测量反响所生成的氧的体积量来表示，因为在分解的过程中,在一定时间内,所产生的氧的体积与已分解的H2O2浓度成正比,其比例常数是一定值即1H2O2?H2O?O22 - 1 -物理化学实验讲义t?0 c0 0 0t?t ct?c0?x x ct?K(V??Vt) c0?KV?1x 2V?—H2O2全局部解所产生的氧气的体积Vt----反响到t时刻时,所产生的氧气的体积x—反响到t时刻时，H2O2已分解的浓度式中K为比例常数,将此式代入速率方程式中,可得到：ln(ct/c0)?ln(V??Vt)/V???kt 即：ln(V??Vt)??kt?lnV?如果以t为横坐标,以ln(V??Vt)为纵坐标,假设得到一直线，即可验证H2O2催化分解反响为一级反响,由直线的斜率即可求出速率常数k值。
物理化学实验报告讲义二组分金属相图的测定
实验30 二组分金属相图的测定预习要求1．理解热分析法。
2．理解步冷曲线上的转折点及停歇线表示的含义。
3．本实验所测定的Zn-Sn二组分，在液相及固相的相互溶解情况。
4．使用热电偶测量温度时的注意事项。
（参阅附录1.2.3）实验目的1．用热分析法（步冷曲线法）绘制Zn-Sn二组分金属相图。
2．掌握热电偶测量温度的基本原理和自动平衡记录仪的使用方法。
实验原理简单的二组分金属相图主要有三种：①液相完全互溶，凝固后固相也能完全互溶成固溶体的系统，如Cu-Ni，溴苯-氯苯；②液相完全互溶，固相完全不互溶的系统，如Bi-Cd；③液相完全互溶，固相部分互溶的系统，如Pb-Sn。
本实验研究的Zn-Sn系统属于第二种。
在低共熔温度下，Zn在固相Sn中的最大溶解度为w Zn=0.09。
热分析法是绘制金属相图的基本方法之一，即利用金属或合金在加热或冷却过程中发生相变时，相变热的吸收或释放引起热容的突变，来得到金属或合金中相转变温度的方法。
通常的做法是将金属或合金加热至全部熔化，然后让其在一定的环境中自行冷却，每隔一定时间记录一次温度，表示温度与时间关系的曲线，即为步冷曲线（见图3-13）。
当熔融的系统均匀冷却时，如果不发生相图3-13步冷曲线变，则系统温度随时间的变化是均匀的，冷却速度较快（如图中ab线段）；若在冷却过程中发生相变，由于在相变过程中伴随着放热，所以系统的冷却速率减慢，步冷曲线上出现转折（如图中b点）；当系统继续冷却到某一温度时（如图中c点），系统中有低共熔混合物析出，步冷曲线出现温度的“停顿”；在低共熔混合物全部凝固以前，系统温度保持不变，因此步冷曲线上出现水平线段（如图中cd线段）；当系统完全凝固后，温度又开始下降（如图中de线段）。
图3-14 固相完全不互溶的A-B二组分金属相图及其步冷曲线由此可知，对组成一定的二组分低共熔混合物系统，可以根据它的步冷曲线得到有固体析出的温度和低共熔温度。
根据一系列组成不同系统的步冷曲线各转折点、停歇线的温度，即可画出二组分系统的相图（温度-组成图）。
物化实验补充讲义
正丙醇—水双液系的气液平衡相图摘要本实验对于正丙醇—水双液系的气液平衡相图进行了探讨。
利用阿贝折射仪和沸点仪分别测定体系的组成以及沸点，并利用气液平衡相图确定该体系的最低恒沸温度及恒沸混合物的组成，进一步理解分馏原理。
关键词正丙醇水双液系相图折射率最低恒沸点分馏1、前言双液系，即常温下两液态物质混合而成的体系，从拉乌尔定律可以看出，饱和蒸气压与其组成有关。
而液体的沸点指的是液体的蒸汽压与外压相等时的温度，故而双液系的沸点不仅与外压有关还与其组成有关。
要得到具体的关系可以通过其气液相图表示，即用通用几何作图的方法将双液系的沸点分别对其气相、液相作图，即T—x相图。
而实际溶液由于A—B组分相互影响，常与拉乌尔定律有较大的偏差，在T—X图中可能有最低和最高点出现，这些点称为恒沸点，其相应的溶液称为恒沸点混合物。
恒沸混合物蒸馏所得的气相与液相组成相同。
在本实验中，我们利用沸点仪测出混合液的沸点，用阿贝折射仪测出气相和液相混合液的折射率，进而求出其组成，最后得到正丙醇—水的气液相图，进而得到恒沸点以及恒沸混合物的组成，还可以根据相图进一步理解蒸馏和精馏的原理。
2、实验部分（一）仪器与试剂试剂：正丙醇（纯度99.5%）蒸馏水仪器：沸点仪阿贝折射仪调压变压器超级恒温水浴水银温度计（50~100℃，分度为0.1℃）（0~50℃，分度为0.1℃）10ml，20ml移液管各一只干燥吸管 20~30支干燥试剂瓶20~30支擦镜纸（二）实验步骤1、仪器安装于调整：调节恒温槽温度并使其稳定，使阿贝折射仪上的温度稳定在25℃左右，用纯水校正阿贝折射仪。
按右图所示安装沸点仪，使温度计B与加热丝之间要有一定的距离。
2、从正丙醇开始测量：（1）用50mL的移液管从支管L中加入正丙醇溶液50mL，浸没加热丝，水银温度计的水银球一半在溶液中，一半在蒸汽中。
夹上电热丝夹，打开冷却水，插上电源，调节变压器电压由零慢慢增加，观察加热丝上是否有小气泡逸出，电压控制在20V以内，溶液会慢慢沸腾。
物理化学实验报告讲义完全互溶双液系沸点-组成图的测定
图 3-11 完全互溶双液系的沸点-组成图
仪器和药品
实验原理
室温下两种液体混合后，按其相互溶解情况，可形成完全互溶、部分互溶和完全不 互溶三种类型的混合物。完全互溶的双液系，因两种组分具有不同的挥发性，故在一定 外压下混合物沸腾时，平衡共存的气、液两相的组成通常不同。同时，混合物的沸点也 会随着平衡组成的不同而发生变化。因此，在恒压下将溶液蒸馏，测定其相平衡温度（沸 点）和相平衡组成（气相组成，液相组成），描述这种关系的图，称为恒压下的沸点-组成 图。获得此类相图的方法称为蒸馏法。
仪器：平衡蒸馏仪一套（见图 3-12）；阿贝折光仪（附带超级恒温水浴）；调压器； 数字式温度计；取样管；洗耳球；移液管，漏斗。
药品：环己烷（A·R）；无水乙醇（A·R）。
实验步骤
1．配制具有不同组成的环己烷-乙醇溶液 22 mL。打开连接在阿贝折光仪上的超级恒 温水浴，恒温于 250.1 oC。
2．向干燥蒸馏瓶中加入 22 mL 无水乙醇，盖好磨口塞，通冷却水。打开加热器电源 开关，缓慢调节调压器的输出电压至 20 V 左右，加热蒸馏瓶，待蒸馏瓶内的液体稳定沸 腾 3~5 min 后，记录沸点及大气压，切断电源。
作曲线上查得的各试样组成记入表 3-3。
表 3-3 二组分气-液平衡相图原始数据记录表
试剂加入量 V/mL 环己烷 无水乙醇
沸点/℃
气相冷凝液
折光率
y 环己烷
平衡液相
物理化学实验讲义(外学院)
实验94 步冷曲线法绘制Sn-Bi二元合金相图实验概述二元合金的熔点~组成相图可用不同组成合金的冷却曲线求得。
将一种合金或金属熔融后，使之逐渐冷却，每隔一定时间记录一次温度，这种表示温度~时间的关系曲线称为冷却曲线或步冷曲线。
当熔融体系在均匀冷却过程中不发生相的变化，其温度将随时间连续均匀下降，这时会得到一条平滑的冷却曲线；如在冷却过程中发生了相变，则因放出相变热而使热损失有所抵偿，冷却曲线就会出现转折点或水平线段。
转折点所对应的温度，即为该组成合金的相变温度。
如以横轴表示混合物的组成，纵轴上标出开始出现相变的温度，把这些转折点所对应的温度连接起来，就可以绘制出二元合金相图。
对于简单的低共熔二元体系（如Bi-Cd合金），具有图94.1所示的的冷却曲线和相图。
用热分析法测绘相图时，被测体系必须时时处于或接近相平衡状态，因此体系的冷却速度必须足够慢才能得到较好的结果。
本实验测绘的Sn~Bi二元合金相图不属于简单低共熔体系, 当含Sn 含量在85% 以上即出现固熔体。
因此，为了简单起见，本实验不能作出完整的相图。
图94.1 Bi-Cd 合金冷即曲线及其相图实验目的1．了解热分析法测量技术与热电偶测量温度的方法；2．用热分析法绘制Sn~Bi二元合金相图。
实验器材1．仪器：热电偶，加热炉，记录仪，调压器，电炉，250mL烧杯。
2．试剂：Sn（s），Bi（s），固体石蜡。
实验方法1．配制样品：用感量为0.1 g的台天平分别配制含Bi量分别为30%、58%、80%的混合物各100 g，另外称100 g纯Bi，100 g纯Sn，分别放入5个样品管中。
2．安装与调整自动记录仪：（见图94.2)。
图94.2 冷却曲线测定装置3．测定被研究体系的步冷曲线：依次测纯Bi、含Bi 30%、58%、80%的混合物及纯Sn 的冷却曲线。
方法如下：将样品管放在加热电炉中，让样品熔化（在样品上方覆盖一层石蜡，以防止样品氧化）。
同时将热电偶的热端（连玻璃套管，见图94.2）插入样品管中。
物理化学实验讲义
物理化学实验讲义绪论一、物理化学实验1的目的、要求和注意事项。
实验目的物化实验是物理化学教学内容的一个重要组成部分，对以后进行专业课实验和培养独立工作能力有很大帮助，学生必须以认真的科学态度，做好每一个实验。
实验的目的如下：（1）掌握物理化学实验的基本实验方法和技术，学习常用仪器的操作；了解现代大中型仪器在物理化学实验中的应用，培养学生的实践能力。
（2）通过实验操作、现象观察和数据处埋，锻炼学生分析问题、解决问题的能力。
（3）加深对物理化学基本原理的理解，给学生提供理论联系实际和理论应用于实践的机会。
（4）培养学生实事求是的科学态度和认真细致的科学作风。
2.实验要求（1）实验预习进入实验室前，必须认真阅读实验内容及相关基础知识和技术资料，明确本实验的实验方法和仪器、实验条件和需要测量的物理量，并在此基础上写一份预览报告，包括实验目的，简要操作步骤、实验注意事项和实验数据记录表。
进入实验室后首先要核对仪器与药品，看是否完好，发现问题及时向指导教师提出，然后对照仪器进一步预习，并接受教师的提问、检查，在教师指导下做好实验准备工作。
（2）实验操作经指导教师同意后方可进行实验。
仪器的使用要严格按照操作规程进行，不可盲动；对于实验操作步骤，通过预习应做到心中有数，严禁“抓中药”式的操作（看一下书，动一动手）。
实验过程中要仔细观察实验现象，发现异常现象应仔细查明原因，或请教指导教师帮助分析处理；实验结果必须经教师检查，数据不合格的应重做，直至获得满意结果。
要养成良好的记录习惯，即根据仪器的精度，把原始数据详细、准确、实事求是地记录在预习报告上。
数据记录尽量采用表格形式，做到整洁、清楚，-1-不随意涂改并经指导教师签字。
实验完毕后，应清洗、核对仪器，指导教师同意后，方可离开实验室。
（3）实验报告学生应在规定时间内独立完成实验报告，及时送指导教师批阅。
实验报告的内容包括实验目的、简明原理、实验仪器装置图、简单操作步骤、原始数据、数据处理、结果讨论和思考题。
物理化学实验报告讲义溶液表面张力及吸附分子横截面积的测定
实验33 溶液表面张力及吸附分子横截面积的测定预习要求1． 液体表面张力的概念。
2． 溶质对溶液表面张力的影响的类型。
3． 测定表面张力在恒温槽中进行的原因。
4． 思考本实验中测标准样品的表面张力的目的。
实验目的1． 学习用最大气泡压力法测定溶液的表面张力。
2． 了解吉布斯方程在溶液表面吸附中的实验应用。
3． 了解溶液表面吸附分子的横截面积的测量方法。
实验原理1．表面张力σ与溶液表面的过剩物质的量Γ表面张力，也称为比表面自由能，即单位表面积的表面分子比体相分子多余的能量。
表面张力是液体的重要特性之一，与温度、压力、组成和共存的另一相有关。
纯液体的体相与表面相的组成相同，因此在温度、压力不变时，纯液体降低表面张力的唯一途径是尽量缩小表面积。
而对溶液，溶质的种类和浓度都会影响表面张力。
溶质对溶液表面张力的影响有三种情况：①溶质浓度增加引起溶液表面张力增大；②溶质浓度增加引起溶液表面张力减小；③少量溶质使溶液的表面张力急剧减小，当达到某一临界浓度时，溶液的表面张力几乎不变，见图3-20。
根据能量最低原则，能降低溶液表面张力的物质，其在表面相的浓度必然大于在体相的浓度，否则反之。
这种表面相的浓度与体相浓度不同的现象，叫“吸附”。
在指定的温度和压力下，定量地描述这一规律的方程是Gibbs 等温吸附方程：()c RT c ΓTd d σ-= （3-35） 式中，Γ 为表面过剩物质的量（mol·m -2）。
对某些溶液（如电解质溶液），式中的浓度c 要用活度a 代换。
当（d σ/d c ）T ＞0，Γ＜0，称为负吸附（图3-20曲线①）；当（d σ/d c ）T ＜0，Γ＞0，称为正吸附（曲线②③）。
本实验研究正吸附的情况。
只要获得了溶液表面张力随溶质浓度的变化曲线，就可用微分法得到某一浓度下的（d σ/d c ）T，然后依据式（3-35）得到表面过剩物质的量Γ。
2．饱和表面过剩物质的量与吸附分子的横截面积在一定温度下，若溶质在溶液表面是单分子层吸附，则表面过剩物质的量Γ与溶液浓度之间的关系可由Langmuir 等温式表示：Kc1Kc ΓΓ+=∞ （3-36） Γ∞ 为饱和表面过剩物质的量，K 为经验常数，与溶质的性质有关。
物理化学实验讲义
实验一燃烧热的测定一、实验目的1.掌握燃烧热的定义，了解恒压燃烧热和恒容燃烧热的区别;2.学会使用弹式量热计测定萘的燃烧热；3. 了解量热计的原理和构造，并掌握其使用方法。
二、实验原理1mol物质完全氧化时的反应热称为燃烧热。
所谓完全氧化，在热力学上有明确的规定，如碳完全氧化的产物是二氧化碳而不是一氧化碳。
本实验采用量热法测定燃烧热，在恒容或恒压条件下，可以测定恒压燃烧热Q p和恒容燃烧热Q v。
根据热力学第一定律，恒压燃烧热Q p等于焓的增量（△H），而恒容燃烧热Q v等于内能的增量（△U）。
如果参加反应的气体和生成的气体都看成是理想气体的话，则有下面关系式：△H =△U +△(pV）Q p= Q v + △nRT式中，△n—燃烧前后反应物和生成物中气体的物质的量的变化；R—摩尔气体常数；T—反应时热力学温度。
氧氮量热计测量装置及氧氮剖面图如下图所示：图1、氧氮量热计测量装置及氧氮剖面图根据能量守恒定律，样品完全燃烧所释放的热量使得周围介质的温度的升高。
因此，只要测定燃烧前后温度的变化△T ，就可以求得恒容燃烧热，关系式如下所示：-- =+ TV l m Q lQ m C C M样计水水（）式中m 样和M 分别为样品的质量和摩尔质量；Q v 为样品的恒容燃烧热；ι和Q l 为引燃丝的长度和单位长度燃烧热；m 水和C 水为水的质量和比热容；C 计为量热计的水当量，即除水之外，量热计升高1℃所需要的热量；△T 为燃烧前后水温的变化值。
实际上，氧弹式量热计不是严格的绝热系统，加之由于传热速度的限制，燃烧后由最低温度达最高温度须一定的时间，在这段时间里系统与环境难免发生热交换，因此从温度计上读得的温度就不是真实的温差△T 。
为此，必须对温差进行校正，通常用雷诺温度校正图进行校正。
将燃烧前后温度随时间的变化作图，可得下列曲线：图2、雷诺校正曲线图图中H点表示燃烧开始；D点为读得的最高温度；从相当于室温的J 作水平线交曲线于l点，过l点做垂线ab，在将FH、GD反向延长交ab于A、C两点，A、C两点的温度差即为校正后得温度差值。
物理化学实验报告讲义液体饱和蒸气压的测定
预习要求
1． 纯液体的饱和蒸气压与温度的对应关系。
2．真空泵在使用过程中的注意事项。（参阅附录 1.16）
实验目的
1、掌握用静态法测定纯液体在不同温度下的饱和蒸气压并计算平均摩尔蒸发焓。
2、掌握数字式低真空测压仪及真空泵的使用方法和注意事项；
3、了解低真空管线中各部件的作用。
2. 打开数字式低真空测压仪，打开 c 活塞使系统压力与大气压相等，此时示值应为 0；若不为 0，按“置零”钮。打开恒温水浴的温度控制器，设定实验温度，回差为 0.1； 开启恒温水浴的加热器和搅拌器，控制和显示系统温度。
3．检查系统是否漏气，方法如下：旋转三通活塞 a 使真空泵与系统相通而与大气 隔绝；关闭活塞 b 和 c，启动真空泵抽气；使系统与大气压差达 50 kPa 左右。然后关闭 活塞 b，再旋转三通活塞 a 使真空泵与大气相通并与系统隔绝后，停泵。此时观察数字式 低真空测压仪的读数变化情况，如果在 5 min 之内压差变化不超过 150 Pa，则可认为系统 不漏气；否则，找出漏气点，并解决之。
知识拓展
测定液体饱和蒸气压的方法除本实验的静态法外，还有动态法和饱和气流法三种。 动态法是在不同外界压力下测定液体的沸点，此法适用于沸点较低的液体。实验装置示 于图 3-7。
图 3-7 动态法测定液体饱和蒸气压装置图 1.数字式低真空测压仪; 2.蒸馏瓶; 3.温度传感器; 4.缓冲罐; 5.真空泵; 6.调压器; 7.真空胶管; 8.蒸馏瓶底座; a 三通阀，b、c 二通阀 饱和气流法是将干燥的与待测液体不发生化学反应的气体以一定的流速（应保证气 体被液体蒸气所饱和）通过待测液体，然后测定所通过的气体中被测液体的量，再根据 道尔顿分压定律求出待测液体的饱和蒸气压。此法的缺点是不易达到真正的饱和状态， 因此实测值偏低。
物理化学实验讲义
实验一二组分金属相图的绘制一、实验目的1.用热分析法绘制二组分金属相图。
2.掌握数字控温仪和可控升降温电炉的基本原理和使用方法。
二、实验原理将纯Pb或纯Sn以及不同含量的Pb-Sn混合物熔化后，冷却的过程中温度-时间曲线（步冷曲线）斜率发生改变，表明有相变热放出。
根据相律F=C–P+2，压强一定，单组分发生相变时F=1–2+1=0，步冷曲线斜率发生改变处应为平台。
而双组分发生相变析出一种固体时，F=2–2+1=1；步冷曲线斜率发生改变处为转折，两种固体同时析出时，F=2–3+1=0，步冷曲线斜率发生改变处为平台。
因而，从步冷曲线上有无转折或平台就可知道系统在冷却过程中有无相变化。
测定一系列组成不同样品的步冷曲线，在其上面找出发生相变时的温度，就可绘出温度-组成图。
三、实验仪器和试剂1．KWL-09可控升降温电炉---金属固体的熔化与金属熔融液的冷却装置2．SWKY-ⅠA数字控温仪---金属固体的熔化温度控制与显示装置3．含Sn0%、20%、40%、61.9%、80%、100%的Pb-Sn六个样品管。
四、实验步骤（一）数字控温仪操作步骤1、接通电源2、按压“工作/置数”键，使“置数”灯亮。
（二）可控升降温电炉操作步骤1. 将数字控温仪与可控升降温电炉进行连接。
将―冷风量调节‖逆时针旋转到底；―加热量调节‖ 逆时针旋转到底。
将装有金属的样品管放到电炉样品管摆放区。
2. 将样品管插入控温区―7‖，温度传感器Ⅰ插入控温传感器插孔―6‖，温度传感器Ⅱ插入测试区炉膛内。
3. 按数字控温仪使用说明设置控制温度、定时。
4. 当温度显示I达到所设定的温度并稳定10分钟，把温度传感器Ⅱ放入样品管内，再稳定5分钟，待样品管内试剂完全熔化后，用钳子取出样品管连同温度传感器Ⅱ一起放入测试区炉膛内。
5. 采用自然降温法冷却样品，效果比较好。
6. 数字控温仪置于“置数”状态，设置控温仪的时间间隔（20秒）按设置的控温时间间隔记录温度，直到步冷曲线的平台（注意：含Sn20%、40%、80%的样品有拐点和平台各一个）以下20℃~30℃，结束一组实验，得出该配比样品的步冷曲线数据。
物理化学实验报告讲义原电池电动势的测定及应用
思考题
1． 测电池的电动势用什么方法？其原理是什么？ 2． 盐桥为什么能基本消除液体接界电势? 3． 实验中如果 KCl 溶液未饱和，对测量结果有什么影响？ 4． 本实验中为什么要取最后 3 次数据的平均值作为被测电池电动势？
Ew、EN 及 EX 分别为工作电池、标准电池和待 测电池。A源自 为标准电阻，R 为可调电阻，G 为
X EN
NB
G
Ex
K1 K2
检流计，K1、K2 为开关，X 和 N 是标准电阻上 的两个可调接点。在对峙法电原理图中有三个
图 3-26 对峙法测定电池电动势原 理图
电回路：由 Ew-A-B-R-Ew 构成的对消用工作回 路；由 A-EN-K1-K2-G-N-A 构成的标准化回路和 由 A-Ex-K1-K2-G-X-A 构成的测量回路。
实验 38 原电池电动势的测定及应用
预习要求
1. 原电池电动势的定义；其数值不能直接用伏特计来测量的原因。 2. 数字式电子电位差计测定原电池电动势的工作原理和方法。(参阅附录 1.9) 3. 使用盐桥的目的和注意事项。 4. 指出本实验中电池的正、负极；写出电极反应和电池反应。 5. 测定原电池的电动势前，要估算出数值的原因。
E (Q/QH2 ) = E(Q/QH2 ) - 0.0592V pH 醌氢醌电极的标准电极电势是温度的函数:
（3-73）
E(Q/QH2)/V = 0.6995 - 0.7359×10-3(t/℃-25) 饱和甘汞电极的电极电势也是温度的函数:
（3-74）
E 饱和甘汞/V = 0.2415 - 0.76×10-3(t/℃-25)
物理化学实验讲义
实验三 纯物质液体饱和蒸气压的测定一 实验目的1. 用动态法测定H 2O 在不同温度下的蒸气压，并求出其平均摩尔蒸发焓。
2. 了解真空泵、气压计的构造并掌握其使用方法。
二 实验原理在一定温度下，纯液体与其气相达平衡时蒸气的压力称为该温度下液体的饱和蒸气压。
当蒸气压与外界压力相等时液体便沸腾。
因此在各沸腾温度下的外界压力就是相应温度下液体的饱和蒸气压。
外压为101.325 kPa 时的沸腾温度定义为液体的正常沸点。
液体的饱和蒸气压与温度有关。
若将气体视为理想气体并略去液体的体积，且忽略温度对摩尔蒸发热∆vap H m 的影响，则液体的饱和蒸气压与温度的关系可用Clausius －Clapeyron 方程表示：2ln vap mH d p dT RT ∆= (3-1) 或 1ln Pa vap m H p A B B R T T∆=-⋅+=-+ (3-2) p 为液体的蒸气压；B 为常数；vap m H ∆为温度T 时液体的摩尔蒸发焓，在小的温度变化范围可视为常数；R 为摩尔气体常数。
通过实验测得p 、T 数据，以ln(p / Pa)对1/T 作图可得一条直线；由该直线斜率可得液体的摩尔蒸发焓：∆vap H m ＝ A·R三 仪器和药品饱和蒸气压测定装置 1套 三颈圆底烧瓶 1个 球形冷凝管 1个 磁力搅拌器 1台 真空泵 1台 数字温度计 1台 数字压力计1台四实验步骤1. 熟悉仪器装置。
温度计，压力计接通电源预热。
2. 系统检漏(1) 打开压力罐(稳压包)中调节阀2(如图3.1所示)。
(2) 关闭压力罐中通大气阀1(如图3.1所示)。
(3) 打开压力罐中进气阀，与真空泵连通，抽气。
抽气前压力计在通大气下采零(以大气压做零点)，抽至真空度约400 mmHg表压时关闭抽气阀。
将真空泵通大气后关掉电源。
观察系统是否漏气。
若不漏气即可开始实验。
3. 通冷凝水，通电加热液体。
4. 测定不同外压下液体的沸点。
物理化学实验报告讲义凝固点降低法测定非挥发性溶质的摩尔质量
物理化学实验报告讲义凝固点降低法测定⾮挥发性溶质的摩尔质量实验28 凝固点降低法测定⾮挥发性溶质的摩尔质量预习要求1．理解稀溶液的“依数性”的含义。
2．理解纯溶剂和稀溶液的冷却曲线的差别。
3．凝固点降低法测定溶质的摩尔质量的适⽤条件。
4．明确本实验的技术关键。
实验⽬的1．⽤凝固点降低法测定萘的摩尔质量，加深对稀溶液依数性的理解。
2．了解液体过冷的原理及实现的⽅法。
3．掌握贝克曼温度计的特点及使⽤⽅法。
实验原理稀溶液具有依数性，包括蒸⽓压下降、沸点升⾼、凝固点降低和渗透压等四种性质。
当稀溶液凝固结晶析出的只是纯溶剂时，则溶液的凝固点⽐纯溶剂的凝固点低，凝固点降低的数值与溶质的质量摩尔浓度成正⽐。
即B f B AA f f f f Δ)(Δ2b k b H M T R T T T ***==-= （3-16）式中，T f *、T f ——分别为纯溶剂和稀溶液的凝固点；ΔT f ——溶液的凝固点降低值；M A 、ΔH A *—— 分别为纯溶剂的摩尔质量和摩尔凝固焓；k f ——为凝固点降低常量，仅与溶剂的性质有关；b B ——溶质的质量摩尔浓度。
若溶质和溶剂的质量分别为m B 和m A ，溶质的摩尔质量为M B ，则 b B =m M m B AB （3-17）将式（3-17）代⼊式（3-16）得M B =k f m B /（ΔT f m A ）（3-18）式（3-18）中，m B 可以⽤分析天平精确称量，k f 可以从有关⼿册中查到（也可以⽤已知摩尔质量的标准物质测定）。
常⽤溶剂的凝固点降低常量列于表3-2。
实验中只要测出溶液的凝固点降低ΔT f ，就可以计算出溶质的摩尔质量M B 。
因此，本实验的关键是测定纯溶剂和溶液的凝固点。
实验采⽤过冷法测定凝固点。
即把待测液体逐渐降温成为过冷液体，然后在⼏乎绝热的情况下突然搅拌待测液体，促使固体析出，放出的凝固热使系统温度逐渐回升，当放热与散热达到平衡时，即为待测液体的凝固点。
物理化学实验报告讲义乙酸乙酯皂化反应速率系数及活化能的测定
实验32 乙酸乙酯皂化反应速率系数及活化能的测定预习要求1、 二级反应的含义及二级反应的特征。
2、 “电解质溶液的电导率与其浓度成正比”的适用条件。
3、 反应速率系数与反应的活化能的关系。
4、 使用电导率仪及电导电极的注意事项。
（参阅附录1.10）。
实验目的1、 掌握电导率仪和控温仪的使用方法。
2、 学会用图解法求二级反应的速率系数，并计算反应的活化能。
3、 了解微机在动力学测量及数据处理中的应用。
实验原理乙酸乙酯皂化反应是一个二级反应，其反应方程式为：CH 3COOC 2H 5（A ）+ OH -（B ）→ CH 3COO - + C 2H 5OH实验确定反应物A 的消耗速率与物质A 和B 的量浓度的乘积成正比，其微分速率方程为：-B A A =d d c c k tc （3-30a ） 若两种反应物的初始浓度相等，均为c 0，则反应的速率方程为： -200)-(=d )-d(x c k t x c （3-30b ） 式中x 为反应时刻t 时反应物A 或B 消耗的浓度，也是生成物的浓度，k A 为反应速率系数。
积分上式得，xc x tc k -•1=00 （3-31） 只要测得不同反应时间t 生成物的浓度x ，就可求出该反应的速率系数。
如果k 值为常数，就证明反应为二级。
不同时间生成物的浓度可用化学分析法测定（如分析反应液中OH -的浓度），也可用物理分析法测定（如测量系统的电导、体积、折光率等）。
本实验用系统电导率的变化监测浓度的变化，其依据为：（1）反应系统中只有NaOH 和CH 3COONa 是强电解质，并且OH -的电导率比CH 3COO -大很多。
随着反应的进行，OH -的浓度不断降低，反应系统的电导率不断下降。
（2）在溶液很稀时，每种强电解质的电导率与其浓度成正比，而且溶液的总电导率等于组成溶液的电解质的电导率之和。
因此，t = 0时， κ0=A 1 c 0t =∞时， κ∞=A 2 c 0t = t 时， κt = A 1(c 0–x ) +A 2 x式中A 1，A 2是与温度、溶剂和电解质的性质有关的比例系数；κ0和κ∞分别是反应开始和终了时溶液的总电导率。
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1.恒温槽构造及恒温原理
2.乌氏粘度计的构造及测量原理
分子量是表征化合物特性的基本参数之一。
但高聚物的分子量大小不一，参差不齐，一般在103~107之间，所以通常所测高聚物的分子量，是平均分子量。
高聚物分子量测定方法很多，对线型高聚物，歌方法适用的范围如下：
端基分析<3×104
沸点升高、凝固点降低、等温蒸馏<3×104
渗透压104~106
光散射104~107
超离心沉降及扩散104~107
高聚物在稀溶液中的粘度，主要反映了液体在流动是存在着内摩擦，其中有溶剂分子与溶剂分子之间的内摩擦，表现出来的粘度叫纯溶剂粘度，记做η0，还有高分子与高分子之
间的内摩擦，以及高分子与溶剂分子之间的内摩擦，三者的总和表现为溶液的粘度，记做η，而在同一温度下，高聚物溶液的粘度一般都比纯溶剂的粘度要大，即η>η0，这些粘度增加的分数称作增比粘度，记做ηsp ，即：
110
00-=-=-=r sp ηηηηηηη 上式中ηr 称为相对粘度，它指明溶液粘度对溶剂粘度的相对值，仍是整个溶液的粘度行为；则意味着它已扣除了溶剂分子之间的内摩擦效应，仅留下纯溶剂与高分子之间，以及高聚物分子之间的内摩擦效应。
但溶液的浓度又可大可小。
显然，浓度越大，粘度也就越大，为了便于比较，取在单位浓度下所显示的粘度，即引入ηsp /C ，称为比浓粘度，其中C 是浓度。
又为了进一步消除高分子与高分子之间的内摩擦效应，必须将溶液浓度无限喜试网，使得每个高聚物分子彼此相隔极远，其相互干扰可以忽略不计，这时溶液所呈现出的粘度行为主要就反映了高分子与溶剂分子之间的内摩擦。
这一粘度的极限值记为
[]ηη=→C sp C 0lim
[η]被称为特性粘度。
如果高聚物分子的分子量越大，则它与溶剂间的接触表面也越大，因此摩擦就大，表现出的特性粘度也大。
人们在大分子的[η]与其分子量M 呈正比的关系基础上，推广出高聚物[η]与其平均分子量M 之间的半经验关系。
[]αηM K =
K 是比例常数，α是与分子形状有关的经验参数。
K 和α值与温度、聚合物、溶剂性质有关，也和分子量大小有关。
K 值受温度的影响较明显，而α值主要取决于高分子线团在某温度下，某溶剂中舒展的程度。
线团舒展，摩擦增大，α值就大，接近于1，线团紧缩，发生摩擦的机会减小，α值就小，在极限的情况下，接近0.5，所以α介于0.5~1之间。
K 和α的数值只能通过其他绝对方法确定（例如渗透压法、光散射法等等）。
而从粘度法只能测得[η]。
测得液体粘度的方法，主要可分为三类：
（1） 液体在毛细管里的流出时间；
（2） 圆球在液体里的下落速度；
（3） 液体在同心轴圆柱体间相对转动的影响。
在测定高分子的[η]时，以毛细管流出法的粘度计最为方便。
当液体在毛细管粘度计内因重力作用而流出时，遵守泊谡叶公式：
lt
V m lV t hgr ππρη884-= η——液体的粘度，ρ——液体的密度，l ——毛细管的长度，r ——毛细管半径，t ——是流出时间，h ——流过毛细管液体的平均液柱高度，V ——流经毛细管的液体体积，m ——毛细管末端校正的参数（一般在r/l<<1时，可以取m=1）。
对于某一支指定的粘度计而言，上式可以写成下式
t
B At -=ρη 当B<1时，当流出时间在2分钟左右，该项可以忽略。
又因通常测定是在稀溶液中进
行（C<1×10-2kg/L ），所以溶液的密度与溶剂的密度近似相等，在这近似条件下，可将ηr 写成：
0t t r ==ηηη t 为溶液的流出时间，t 0为纯溶剂的流出时间。
25℃，右旋糖酐的水溶液，其K=9.78×10-4，α=0.50
ηsp /C
C
操作步骤：
1. 调节恒温槽的温度为25℃。
2. 洗涤粘度计，用待测液润洗粘度计，从A 管注入待测液至标线范围里，垂直固定在恒温槽中，使上标a 以下部分完全浸没在水中恒温5分钟。
3. 用手堵住C 管，用洗耳球从B 管抽气，使待测液升至G 球1/2左右停止，松开C 管，用秒表记录液面在a 、b 两线间移动的时间。
4. 重复测定3次，误差不超过0.2~0.3秒，取平均值。
5. 重复2~4步骤，从稀到浓依次测定其他溶液。
（水，10%NaCl ，1%高聚物溶液）
6. 结束后，仔细用洗液洗涤粘度计，尤其是毛细管部分。
再用水洗。
注意：不要磕碰到粘度计。