实验化学反应焓变的测定(精)
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• 由于量热计并非严格绝热，在实验时间内， 量热计不可避
(3) 实验误差的计算及误差产生原因 的分析
• 求出反应的焓变(重要) • 误差的计算 • 误差产生原因的分析
6 思考题
• (1) 为什么本实验所用的 CuSO 4 溶液的浓度和体 积必须准确，而实验中所用的 Zn 粉则用台天平 称量？ • (2) 在计算化学反应焓变时，温度变化△ T 的数 值，为什么不采用反应前 (CuSO 4 溶液与 Zn 粉 混合前 ) 的平衡温度值与反应后 (CuSO 4 溶液与 Zn 粉混合 ) 的最高温度值之差，而必须采用 t-T 曲线外推法得到的△ T 值？ • (3) 本实验中对所用的量热器、温度计有什么要求？ 是否允许反应器内有残留的洗液或水？为什么？
实验 氧化还原与电化学
1 实验目的
(1) 加深对原电池、电极电势的理解； (2) 应用电极电势判断物质氧化还原能力的相对强弱； (3) 了解测定原电池电动势和电对电极电势的方法及影Baidu Nhomakorabea电 极电势的因素； (4) 了解金属腐蚀的基本原理及一般防止金属腐蚀的方法。
2 实验原理
• 电极电势的相对大小可以定量地衡量氧化 态或还原态物质在水溶液中的氧化或还原 能力的相对强弱。电对的电极电势代数值 越大，氧化态物质的氧化能力越强，对应 的还原态物质的还原能力越弱；反之亦然。 • 水溶液中自发进行的氧化还原反应的方向 可由电极电势数值加以判断。在自发进行 的氧化还原反应中，氧化剂电对的电极电 势代数值应大于还原剂电对的电极电势代 数值。
2实验原理
• 测定固体物质锌粉和硫酸铜溶液中的铜离 子发生置换反应的化学反应焓变： • Zn(s)+CuSO 4 (aq)=ZnSO 4 (aq)+Cu(s)
• Δr Hmθ (298.15K)= - 217kJ ·mol -1
3反应热的测量
• 测定化学反应热效应的仪器称为量热计。 对于一般溶液反应的摩尔焓变，可用图 所 示的“保温杯式”量热计来测定。
实验 化学反应焓变的测定
1 实验目的
(1) 了解化学反应焓变的测定原理，学会焓变的测定方法； (2) 熟练掌握精密温度计的正确使用。
2 实验原理
• 化学反应通常是在等压条件下进行的，此时，化学反应的 热效应叫做等压热效应 Q p 。在化学热力学中，则是用反 应体系焓 H 的变化量△ H 来表示，简称为焓变。为了有 一个比较的统一标准，通常规定 100kPa 为标准态压力， 记为 p 。把体系中各固体、液体物质处于 p 下的纯物质， 气体则在 p 下表现出理想气体性质的纯气体状态称为热力 学标准态。在标准状态下化学反应的焓变称为化学反应的 标准焓变，用△ r H 表示，下标“ r ”表示一般的化学反应， 上标“ ”表示标准状态。在实际工作中，许多重要的数 据都是在 298.15K 下测定的，通常用 298.15K 下的化学 反应的焓变，记为Δr Hmθ(298.15K) 。
2实验原理
Nernst 方程式反映了电极反应中离子浓度与电极 电势的关系：
E(O / R ) E(O / R )
RT {O} ln b nF {R}
a
3实验内容
(1) 应用电极电势比较氧化剂或还原剂的相对强弱 • 1) 根据实验室准备的试剂： H2SO4 (1 mol ·dm3 ) ， CCl4 ( 作萃取剂 ) ， KBr(0.1 mol ·dm-3 ) ， KI(0.1 mol ·dm-3 ) ， FeCl3 (0.1mol ·dm-3 ) ， KMnO 4 (0.1 mol ·dm-3 ) 。设计实验证明 I - 的还 原能力大于 Br - 的还原能力。 • 2) 根据实验室准备的试剂： I2 ·H2O ， Br2 ·H2O ， CCl4 ， FeSO4 (0.1 mol ·dm -3 ) ， SnCl2 (0.1 mol ·dm -3 ) 。设计实验证明 Br2 的氧化能力大于 I2 的氧化能力。 • 写出以上反应的现象及有关反应式，并总结氧化剂、 还原剂的强弱与 E ( 电极 ) 的关系。
5实验数据的记录与处理
• (1) 反应时间与温度的变化 ( 每 0.5min 记录一 次) • 室温 t= ℃ • CuSO4溶液的浓度 c(CuSO 4 )= mol/L • CuSO4溶液的密度ρ(CuSO 4 )= g/L • CuSO4溶液的比热容 c=4.18J· g-1· K-1
(2) 作图求△ T
选择合适的氧化剂和还原剂
例：有一含有Cl - 、Br - 、I -的混合溶液，欲使I -氧化为I2，而Br -和Cl -不发生变化. 在常用的氧化剂 H O 、Fe (SO ) 和 KMnO 中选择哪一 2 2 2 4 3 4 种合适？
4实验内容
• 用 50 cm 3 移液管准确移取 200.00 cm 3 的0.200mol .dm -3 CuSO 4 溶液注入已经洗净，擦干的量热计中，盖紧盖子，在 盖子中央插有一支最小刻度为 0.1 ℃的精密温度计。 • 双手扶正，握稳量热计的外壳，不断摇动或旋转搅拌子 ( 转速 一般为 200~300r ·min -1 ) ，每隔 0.5min 记录一次温度数值， 直至量热计内 CuSO 4 溶液与量热计温度达到平衡且温度计 指示的数值保持不变为止 ( 一般约需 3min) 。 • 用台天平称取 Zn 粉 3.5g 。启开量热计的盖子，迅速向 CuSO 4 溶液中加入称量好的 Zn 粉 3.5g ，立即盖紧量热计 盖子，不断摇动量热计或旋转搅拌子，同时每隔 0.5min 记录 一次温度数值，一直到温度上升至最高位置，仍继续进行测定 直到温度下降或不变后，再测定记录 3min ，测定方可终止。
3反应热的测量
• 在实验中，若忽略量热计的热容，则可根据已知 溶液的比热容、溶液的密度、浓度、实验中所取 溶液的体积和反应过程中 ( 反应前和反应后 ) 溶 液的温度变化，求得上述化学反应的摩尔焓变。 其计算公式如下：
• Δr Hmθ= -ΔT * C * ρ* V * (1 / Δξ) * (1/1000) kJ/mol
(3) 实验误差的计算及误差产生原因 的分析
• 求出反应的焓变(重要) • 误差的计算 • 误差产生原因的分析
6 思考题
• (1) 为什么本实验所用的 CuSO 4 溶液的浓度和体 积必须准确，而实验中所用的 Zn 粉则用台天平 称量？ • (2) 在计算化学反应焓变时，温度变化△ T 的数 值，为什么不采用反应前 (CuSO 4 溶液与 Zn 粉 混合前 ) 的平衡温度值与反应后 (CuSO 4 溶液与 Zn 粉混合 ) 的最高温度值之差，而必须采用 t-T 曲线外推法得到的△ T 值？ • (3) 本实验中对所用的量热器、温度计有什么要求？ 是否允许反应器内有残留的洗液或水？为什么？
实验 氧化还原与电化学
1 实验目的
(1) 加深对原电池、电极电势的理解； (2) 应用电极电势判断物质氧化还原能力的相对强弱； (3) 了解测定原电池电动势和电对电极电势的方法及影Baidu Nhomakorabea电 极电势的因素； (4) 了解金属腐蚀的基本原理及一般防止金属腐蚀的方法。
2 实验原理
• 电极电势的相对大小可以定量地衡量氧化 态或还原态物质在水溶液中的氧化或还原 能力的相对强弱。电对的电极电势代数值 越大，氧化态物质的氧化能力越强，对应 的还原态物质的还原能力越弱；反之亦然。 • 水溶液中自发进行的氧化还原反应的方向 可由电极电势数值加以判断。在自发进行 的氧化还原反应中，氧化剂电对的电极电 势代数值应大于还原剂电对的电极电势代 数值。
2实验原理
• 测定固体物质锌粉和硫酸铜溶液中的铜离 子发生置换反应的化学反应焓变： • Zn(s)+CuSO 4 (aq)=ZnSO 4 (aq)+Cu(s)
• Δr Hmθ (298.15K)= - 217kJ ·mol -1
3反应热的测量
• 测定化学反应热效应的仪器称为量热计。 对于一般溶液反应的摩尔焓变，可用图 所 示的“保温杯式”量热计来测定。
实验 化学反应焓变的测定
1 实验目的
(1) 了解化学反应焓变的测定原理，学会焓变的测定方法； (2) 熟练掌握精密温度计的正确使用。
2 实验原理
• 化学反应通常是在等压条件下进行的，此时，化学反应的 热效应叫做等压热效应 Q p 。在化学热力学中，则是用反 应体系焓 H 的变化量△ H 来表示，简称为焓变。为了有 一个比较的统一标准，通常规定 100kPa 为标准态压力， 记为 p 。把体系中各固体、液体物质处于 p 下的纯物质， 气体则在 p 下表现出理想气体性质的纯气体状态称为热力 学标准态。在标准状态下化学反应的焓变称为化学反应的 标准焓变，用△ r H 表示，下标“ r ”表示一般的化学反应， 上标“ ”表示标准状态。在实际工作中，许多重要的数 据都是在 298.15K 下测定的，通常用 298.15K 下的化学 反应的焓变，记为Δr Hmθ(298.15K) 。
2实验原理
Nernst 方程式反映了电极反应中离子浓度与电极 电势的关系：
E(O / R ) E(O / R )
RT {O} ln b nF {R}
a
3实验内容
(1) 应用电极电势比较氧化剂或还原剂的相对强弱 • 1) 根据实验室准备的试剂： H2SO4 (1 mol ·dm3 ) ， CCl4 ( 作萃取剂 ) ， KBr(0.1 mol ·dm-3 ) ， KI(0.1 mol ·dm-3 ) ， FeCl3 (0.1mol ·dm-3 ) ， KMnO 4 (0.1 mol ·dm-3 ) 。设计实验证明 I - 的还 原能力大于 Br - 的还原能力。 • 2) 根据实验室准备的试剂： I2 ·H2O ， Br2 ·H2O ， CCl4 ， FeSO4 (0.1 mol ·dm -3 ) ， SnCl2 (0.1 mol ·dm -3 ) 。设计实验证明 Br2 的氧化能力大于 I2 的氧化能力。 • 写出以上反应的现象及有关反应式，并总结氧化剂、 还原剂的强弱与 E ( 电极 ) 的关系。
5实验数据的记录与处理
• (1) 反应时间与温度的变化 ( 每 0.5min 记录一 次) • 室温 t= ℃ • CuSO4溶液的浓度 c(CuSO 4 )= mol/L • CuSO4溶液的密度ρ(CuSO 4 )= g/L • CuSO4溶液的比热容 c=4.18J· g-1· K-1
(2) 作图求△ T
选择合适的氧化剂和还原剂
例：有一含有Cl - 、Br - 、I -的混合溶液，欲使I -氧化为I2，而Br -和Cl -不发生变化. 在常用的氧化剂 H O 、Fe (SO ) 和 KMnO 中选择哪一 2 2 2 4 3 4 种合适？
4实验内容
• 用 50 cm 3 移液管准确移取 200.00 cm 3 的0.200mol .dm -3 CuSO 4 溶液注入已经洗净，擦干的量热计中，盖紧盖子，在 盖子中央插有一支最小刻度为 0.1 ℃的精密温度计。 • 双手扶正，握稳量热计的外壳，不断摇动或旋转搅拌子 ( 转速 一般为 200~300r ·min -1 ) ，每隔 0.5min 记录一次温度数值， 直至量热计内 CuSO 4 溶液与量热计温度达到平衡且温度计 指示的数值保持不变为止 ( 一般约需 3min) 。 • 用台天平称取 Zn 粉 3.5g 。启开量热计的盖子，迅速向 CuSO 4 溶液中加入称量好的 Zn 粉 3.5g ，立即盖紧量热计 盖子，不断摇动量热计或旋转搅拌子，同时每隔 0.5min 记录 一次温度数值，一直到温度上升至最高位置，仍继续进行测定 直到温度下降或不变后，再测定记录 3min ，测定方可终止。
3反应热的测量
• 在实验中，若忽略量热计的热容，则可根据已知 溶液的比热容、溶液的密度、浓度、实验中所取 溶液的体积和反应过程中 ( 反应前和反应后 ) 溶 液的温度变化，求得上述化学反应的摩尔焓变。 其计算公式如下：
• Δr Hmθ= -ΔT * C * ρ* V * (1 / Δξ) * (1/1000) kJ/mol