基础物理化学实验
《物理化学基础实验》溶胶的制备及电泳实验
《物理化学基础实验》溶胶的制备及电泳实验一、实验目的1.学会制备和纯化Fe(OH)3溶胶。
2.掌握电泳法测定Fe(OH)3溶胶电动电势的原理和方法。
二、实验原理1.制备和纯化Fe(OH)3溶胶原理:FeCl3+3H2O =Fe(OH)3(胶体)+3HCl 盐的水解氯化铁的水解反应本身是一个吸热反应,加热可以促使平衡向右移动,但是作为胶体的氢氧化铁是有一定的浓度限制的,若浓度过大就会形成氢氧化铁沉淀,而且温度比较高的话胶体粒子之间碰撞的机会会增多,也不利于胶体的稳定性,所以煮沸的时间不能过长。
制成的胶体体系中常有其它杂质存在,而影响其稳定性,因此必须纯化。
常用的纯化方法是半透膜渗析法。
2.电泳在胶体分散体系中,由于胶体本身的电离或胶粒对某些离子的选择性吸附,使胶粒的表面带有一定的电荷。
同时在胶粒附近的介质中必然分布有与胶粒表面电性相反而电荷数量相同的反离子,形成一个扩散双电层。
当胶体相对静止时,整个溶液呈电中性。
但在外电场的作用下,胶体中的胶粒和分散介质反向相对移动时,胶粒向异性电极定向泳动,这种胶粒向正极或负极移动的现象称为电泳。
荷电的胶粒与分散介质间的电势差称为电动电势,用符号ξ表示。
ζ电势是表征胶粒特性的重要物理量之一,在研究胶体性质及实际应用中有着重要的作用。
它与胶体的稳定性有关, ζ绝对值越大,表明胶粒电荷越多,胶粒间斥力越大,胶体越稳定。
界面移动法:测量溶胶的 电位是通过测定在两铂电极间外加一定直流电场,胶体溶液与辅助溶液间可见界面在单位时间内的移动距离来测定电动电势。
在电泳仪的两极间加上电位差E (V )后,在t (s )时间内溶胶界面移动的距离为D (m ),即胶粒的电泳速度U (m •s -1)为: D U t = (1)相距为l (m )的两极间的电位梯度平均值H (V •m -1)为: E H l = (2)从实验求得胶粒电泳速度后,可按照下式求出ζ(V )电位: K U H πηζε=⋅ (3)式中K 为与胶粒形状有关的常数,对于本实验中的氢氧化铁溶胶,胶粒为棒形,有1022113.610K V s kg m --=⨯⋅⋅;而ε为介质的介电常数(无单位),η为介质的粘度(Pa •s )。
物理化学实验
实验1 燃烧热的测定1. 实验目的1.1掌握氧弹量热计的使用;用氧弹量热计测定萘的燃烧热;1.2掌握氧气钢瓶的使用。
2. 实验原理称取一定量的试样置于氧弹内,并在氧弹内充入1.5 ~ 2.0MPa的氧气,然后通电点火燃烧。
燃烧时放出的热量传给水和量热器,由水温的升高(△T)即可求出试样燃烧放出的热量:Q=K·△T式中K为整个量热体系(水和量热器)温度升高1℃所需的热量。
称为量热计的水当量。
其值由已知燃烧热的苯甲酸(标样)确定。
K =Q /△T式中△T应为体系完全绝热时的温升值,因而实测的△T须进行校正。
采用雷诺作图法校正温度变化值将实验测量的体系温度与时间数据作图,得曲线CAMBD,见图1,取A、B两点之间垂直于横坐标的距离的中点O作平行于横坐标的直线交曲线于M点,通过M点作垂线ab,然后将CA线和DB线外延长交ab线于E和F两点。
F点与E点的温差.即为校正后的温度升高值△T。
有时量热计绝热情况良好,燃烧后最高点不出现如图2所示,这时仍可按相同原理校正。
图 1 绝热较差时的雷诺图图2 绝热良好时的雷诺图3. 仪器与试剂3.1试剂:分析纯苯甲酸(QV=26480 J·g-1);待测样;引火丝(Ni-Cr丝,QV=8.4 J·cm -1)3.2仪器:HR-15A数显型氧弹量热计一台;压片机(苯甲酸和萘各用一台);精密贝克曼温差温度计(精确至0.01 ℃,记录数据时应记录至0.002 ℃);台秤一台;分析天平一台。
4. 实验步骤4.1水当量的测定(1)打开控制箱预热。
(2)量取10 cm引火丝并准确称重。
(3)在台秤上粗称试样1 g ~ 1.2 g;用压片机压片,同时将燃烧丝压入。
准确称重,减去引火丝重量后即得试样重量。
注意压片前后应将压片机擦干净;苯甲酸和待测试样不能混用一台压片机。
(4)将氧弹盖放在专用架上,将点火丝两端固定在氧弹电极上点火丝切勿接触坩锅,以防短路。
(5)取少量(~2 mL)水放入氧弹中(吸收空气中的N2燃烧而成的HNO3),盖好并拧紧弹盖,接上充气导管,慢慢旋紧减压阀螺杆,缓慢进气至表上指针为1.5 ~ 2.0 MPa。
物理化学实验
实验一、异丙醇——环己烷双液系相图1.标准曲线的绘制2.用阿贝折射仪测量已知组成的异丙醇—环己烷标准溶液的折射率(已配好),绘制标准曲线(横坐标浓度,纵坐标折射率)2. 相图的测定(一起12组数据)2.1. 25ml异丙醇加入1ml环己烷,加热至沸腾,温度基本保持不变时记录沸点T,分别测量气相成分和液相成分的折射率,得第一组数据;待样品冷至室温,再加入1ml,测量沸点,气、液相的折射率,得第二组数据;再加入1ml环己烷(第三组数据);再加1ml(第四组数据);再加1ml(第五组数据);再加5ml(第六组数据)。
2.2. 25ml环己烷分别加入1ml、2ml、3ml、4ml、5ml、10ml异丙醇,同步骤2,得到六组数据。
3.绘制相图(圆滑曲线,适当取舍某些误差很大的点)4.4. 从相图上得出恒沸温度和恒沸组成,与理论值进行对比分析,求出误差并分析其原因。
5. 该实验要求掌握好阿贝折射仪的正确使用(参见实验教材P260)实验二、乙酸乙酯皂化反应实验操作步骤1.实验准备准确读取室温并记录5.2. 电导率仪的调节2.1 开机预热10min; 2.2 选择双向开关调到校正(按下为校正);2.3 调节温度为25℃; 2.4 调节合适的量程(×1);2.5调节电极标准电导率值(标准值见电极标签)。
3. κ0的测量 3.1 将50ml烧杯洗净,用0.0100mol.L-1NaOH溶液淋洗2-3次,再加入适量0.0100mol.L-1NaOH溶液;3.2 用0.0100mol.L-1NaOH溶液淋洗电极2-3次后放入待测溶液;3.3连接电导率仪,选择双向开关调到测量; 3.4 调节量程至电导率仪正确显示;3.5 温度补偿,将温度调至室温;3.6 准确读数并记录(数值和单位准确);3.7 每隔2min读数一次,共读三次,清洗电极,准备下一步实验。
4. κt的测量4.1 正确清洗电极和双管电导池,方法同上;4.2 准确移取NaOH和CH3COOC2H5溶液至双管电导池;4.3 A管盖上装好电极的橡皮塞,B管盖上带洗耳球的橡皮塞;4.4 将B管中的CH3COOC2H5溶液压至A管中,不要用力过猛;4.5 压入一半时开始计时,反复压几次,使溶液混合均匀;4.6 每隔2min读数一次,直至电导率数值变化不大时停止实验;4.7 准确读数并记录。
基础物理化学实验
基础物理化学实验
基础物理化学实验是一种重要的实验,它是物理化学学习的
基础。
它可以帮助学生更好地理解物理化学的基本原理,并且可
以帮助学生更好地掌握实验技能。
基础物理化学实验的内容包括:温度测量、溶液浓度测量、
溶液滴定、溶液混合、溶液沉淀、溶液沉淀检测、溶液沉淀抽滤、溶液沉淀洗涤、溶液沉淀结晶、溶液沉淀沉淀等。
基础物理化学实验的目的是帮助学生更好地理解物理化学的
基本原理,并且可以帮助学生更好地掌握实验技能。
它可以帮助
学生更好地理解物理化学的基本原理,并且可以帮助学生更好地
掌握实验技能。
基础物理化学实验的实施需要学生具备一定的实验技能,包
括实验室安全、实验设备的使用、实验步骤的掌握、实验数据的
记录和分析等。
基础物理化学实验是一种重要的实验,它可以帮助学生更好
地理解物理化学的基本原理,并且可以帮助学生更好地掌握实验
技能。
它可以帮助学生更好地理解物理化学的基本原理,并且可
以帮助学生更好地掌握实验技能。
此外,它还可以帮助学生更好
地理解物理化学的基本原理,从而更好地应用物理化学知识。
《物理化学基础实验》银-氯化银电极的制备及热力学函数的测定实验
《物理化学基础实验》银-氯化银电极的制备及热力学函数的测定实验一、实验目的1.测定化学电池在不同温度下的电动势,计算电池反应的热力学函数r G m、rH m和rS ;2.学会银—氯化银电极的制备方法; 3.掌握电位差计的测量原理和使用方法。
二、实验原理电池除可用作电源外还可以用来研究构成此电池的化学反应的热力学性质,从化学热力学知道,在恒温,恒压,可逆的条件下,其电池的吉布斯自由能增量r G m与电池电动势E 有以下关系:zFE G m r -=∆ (1)根据吉布斯-亥姆霍兹公式,rG m 反应热rH m ,熵变rS m 和温度T 的关系为:m r pmr m r m r S T TG T H G ∆-=⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∆∂=∆-∆ (2) 带入(1)式可得p m r T E zFT zEF H ⎪⎭⎫⎝⎛∂∂+-=∆ (3)pm r T E zF S ⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=∆ (4)因此,在恒压下(一般在常压下),测量一定温度T 时的电池电动势E ,即可求得电池反应的rG m 。
测定不同温度下的电动势,最后以电动势对温度作图, 即可从曲线求得电池的温度系数pT E ⎪⎭⎫⎝⎛∂∂。
利用(3)和(4)式,即可求得rH m 和rS m 。
如果电池反应中,反应物和生成物的活度系数均为1,温度为298K ,则所测定的电动势和热力学函数即为:E θ,mr H θ∆和r m S θ∆。
例如,电池:Ag|AgCl|KCl(a)|Hg 2Cl 2|Hg 在放电时,左边为负极,起氧化反应Ag+Cl -(a)= AgCl +e -其电极电势为:ϕAgCl/Ag =θϕAgCl/Ag –(RT/F )lna(Cl -) 右边为正极,起还原反应 1/2 Hg 2Cl 2+ e-= Hg + Cl -其电极电势为:Hg Cl Hg /22ϕ=θϕHgCl Hg /22–(RT/F )lna(Cl -) 总的电池反应为:Ag+1/2 Hg 2Cl 2= AgCl + Hg电池电动势为:E = Hg Cl Hg /22ϕ-ϕAgCl/Ag =θϕHgCl Hg /22-θϕAgCl/Ag =E θ由此可知,若在298K 测定该电池电动势,即可求得E θ,由(1)式求得G θ。
《物理化学基础实验》差热分析实验
《物理化学基础实验》差热分析实验一、实验目的1.用差热-热重分析仪绘制CuSO4·5H2O的差热图谱。
2.了解差热-热重分析仪的工作原理及使用方法。
二、实验原理物质在受热或冷却过程中,当达到某一温度时,往往会发生熔化、凝固、晶型转变、分解、化合、吸附、脱附等物理或化学变化,并伴随着有焓的改变,因而产生热效应,其表现为物质与环境(样品与参比物)之间有温度差。
差热分析(Differentiai Thermal Analysis,简称DTA)就是通过温差测量来确定物质的物理化学性质的一种热分析方法。
记录时间-温度(温差)的图就称为差热图谱。
从差热图谱上可清晰地看到差热峰的数目、位置、方向、宽度、高度、对称性以及峰面积等。
峰的数目表示物质发生物理化学变化的次数;峰的位置表示物质发生变化的转化温度;峰的方向表明体系发生热效应的正负性;峰面积说明热效应的大小:相同条件下,峰面积大的表示热效应也大。
在相同的测定条件下,许多物质的差热图谱具有特征性:即一定的物质就有一定的差热峰的数目、位置、方向、峰温等,因此,可通过与已知的差热谱图的比较来鉴别样品的种类、相变温度、热效应等物理化学性质。
因此,差热分析广泛应用于化学、化工、冶金、陶瓷、地质和金属材料等领域的科研和生产部门。
理论上讲,可通过峰面积的测量对物质进行定量分析,但影响因素较多。
本实验仅做定性分析。
三、仪器和试剂仪器:差热-热重分析仪(HCT-2型) 、坩埚、药匙药品:CuSO4·5H2O(分析纯)、α-Al2O3(分析纯)四、实验步骤1. 打开仪器电源,预热30 min,接通冷却水。
2. 装样品:在干净的坩埚内装入约1/2~2/3坩埚高度的CuSO4·5H20粉末并将其颠实,准确称量样品质量。
将其放在样品托的右托盘上。
另取一只坩埚装入等量的α-Al2O3,将其放在样品托的左托盘上,盖好保温盖。
3.打开热分析软件,点击新采集,将升温速率设定为10 ℃·min-1,最高温度450 ℃,填好样品相关信息,点击确定,开始升温。
基础化学实验(物理化学)_湖南大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
基础化学实验(物理化学)_湖南大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.有两位同学进行蔗糖水解实验时,所用盐酸溶液浓度为c1,蔗糖溶液浓度为c2。
他们分别用等体积的盐酸与蔗糖溶液混合,不等体积的盐酸与蔗糖溶液混合,他们所测得的反应终止时体系旋光度分别为α1和α2,则:答案:α1¹α22.对旋光度不变的某样品,若用长度为 10 cm, 20 cm 的旋光管测其旋光度,测量值分别为α1,α2,则:答案:2α1=α23.蔗糖水解反应为:C12H22O11+H2O———>C6H12O6(葡萄糖)+C6H12O6(果糖) 下列说法正确的是:答案:该反应为一级反应, H2O在反应前后浓度变化很小4.某同学做蔗糖转化实验时,记录反应数据的时间偏晚,对测定反应速率常数k值有无影响?答案:无影响5.溶液的旋光度与下列哪个因素无关?答案:压力6.乙酸乙酯皂化反应的动力学实验中,为了测定乙酸乙酯的浓度变化,可用物理法,选用的测量仪器是:答案:电导率仪7.对于乙酸乙酯皂化反应下列哪种说法是不正确的?答案:在此反应溶液中,CH3COONa是不完全电离的8.在极化曲线测定的实验装置中,都配有鲁金毛细管, 它的主要作用是:答案:降低溶液欧姆电位降9.一般的氢超电势由下列部分组成:答案:欧姆超电势、浓差超电势、活化超电势10.丙酮碘化反应是:答案:复杂反应11.使用分光光度计测量吸光度,为了使测得的吸光度更精确,则应:答案:选择合适的波长,比色皿及溶液浓度,使吸光度值落在 0 ~ 0.8 区间内12.用最大气泡压力法测定溶液表面张力的实验中,对实验实际操作的如下规定中哪一条是不正确的?答案:毛细管垂直插入液体内部,每次浸入深度尽量保持不变13.溶液表面张力实验中,某一组实验发现,所测最大压力差明显偏大,且无气泡产生,最可能的原因是:答案:毛细管尖端被堵住14.在用最大气泡法测定表面活性物质水溶液的表面张力实验时,当气泡所承受的压力差达到最大时,气泡的曲率半径r与毛细管的内径R之间的关系为:答案:r=R15.常温下一般液体的表面张力不大,毛细管的内径为:答案:0.2-0.3mm16.在测定毛细管常数K时,标准物质的表面张力与待测液体的表面张力要在相同的温度下尽可能接近。
《物理化学基础实验》旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验
《物理化学基础实验》旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验一、实验目的了解蔗糖转化反应体系中各物质浓度与旋光度之间的关系;测定蔗糖转化反应的速率常数和半衰期;了解旋光仪的基本原理,掌握其使用方法。
二、实验原理蔗糖转化反应为:C12H 22O 11(蔗糖)+H 2O → C 6H 12O 6(葡萄糖) + C 6H 12O 6(果糖)为使水解反应加速,常以酸为催化剂,故反应在酸性介质中进行。
由于反应中水是大量的,可以认为整个反应中水的浓度基本是恒定的。
而H +是催化剂,其浓度也是固定的。
所以,此反应可视为准一级反应。
其动力学方程为dckc dt-= (1) 式中,k 为反应速率常数;c 为时间t 时的反应物浓度。
将(1)式积分得:0ln c kt ln c =-+ (2)式中,C 0为反应物的初始浓度。
当C=1/2C 0时,t 可用t 1/2表示,即为反应的半衰期。
由(2)式可得:12ln 20.693t k k== (3) 蔗糖及水解产物均为旋光性物质。
但它们的旋光能力不同,故可以利用体系在反应过程中旋光度的变化来衡量反应的进程。
溶液的旋光度与溶液中所含旋光物质的种类、浓度、溶剂的性质、液层厚度、光源波长及温度等因素有关。
为了比较各种物质的旋光能力,引入比旋光度的概念。
比旋光度可用下式表示:[]tD lcαα= (4)式中,t 为实验温度(℃);D 为光源波长;α为旋光度;l 为液层厚度(m);c 为浓度(kg ·m -3)。
由(4)式可知,当其它条件不变时,旋光度α与浓度c 成正比。
即:Kc α= (5)式中的K 是一个与物质旋光能力、液层厚度、溶剂性质、光源波长、温度等因素有关的常数。
在蔗糖的水解反应中,反应物蔗糖是右旋性物质,其比旋光度[]︒=6.6620D α。
产物中葡萄糖也是右旋性物质,其比旋光度[]︒=5.5220D α;而产物中的果糖则是左旋性物质,其比旋光度[]︒-=9.9120D α。
《物理化学基础实验》纯液体饱和蒸汽压的测定实验
《物理化学基础实验》纯液体饱和蒸汽压的测定实验一、实验目的明确纯液体饱和蒸气压的定义和气液两相平衡的概念,深入了解纯液体饱和蒸气压和温度的关系——克劳修斯-克拉贝龙方程式;用精密数字压力计测定不同温度下乙醇的饱和气压。
初步掌握真空实验技术;学会用图解法求被测液体在实验温度范围内的平均摩尔气化热与正常沸点。
二、实验原理在一定温度下,与纯液体处于平衡态时的蒸气压力,称为该温度下的饱和蒸气压。
这里的平衡状态是指动态平衡。
在某一温度下,被测液体处于密闭真空容器中,液体分子中表面逃逸成蒸气,同时蒸气分子因碰撞而凝结成液相,当两者的速率相等时,就达到了动态平衡,此时气相中的蒸气密度不再改变,因而具有一定的饱和蒸气压。
纯液体的蒸气压是随温度变化而变化的,它们之间的关系可用克劳修斯—克拉贝龙(Clausius—Clapeyron)方程来表示:dLnp*/dT=△vap H m/RT2 (1)式中p*为纯液体温度T时的饱和蒸气压;T为热力学温度;△vap H m为液体摩尔气化热;R 为气体常数。
如果温度变化的范围不大,△vap H m视为常数,可当作平均摩尔气化热。
将(1)式积分得:Lnp*=-△vap H m/RT + c (2)式中c为积分常数,此数与压力p*有关。
由(2)式可知,在一定温度范围内,测定不同温度下的饱和蒸气压,以Lnp*对1/T作图,可得一条直线。
由该直线的斜率可求得实验范围内液体的平均摩尔气化热。
当外压为101.325 Kpa时,液体的蒸气压与外压相等时的温度称为该液体的正常沸点。
从图中也可求得其正常沸点。
测定饱和蒸气压常用的方法有动态法、静态法、和饱和气流法等。
本实验采用静态法,既被测物质放在一个密闭的体系中,在不同温度下直接测量其饱和蒸气压,在不同外压下测量相应的沸点。
此法适用于蒸气压比较大的液体。
三、仪器和试剂仪器:数字压力计、缓冲储气罐、真空泵、U 型等压计、电热套、冷凝器、搅拌器。
《物理化学基础实验》燃烧热的测定实验
《物理化学基础实验》燃烧热的测定实验一、实验目的1. 通过测定萘的燃烧热,掌握有关热化学实验的一般知识和技术。
2. 掌握氧弹式量热计的原理、构造及其使用方法。
3. 掌握高压钢瓶的有关知识并能正确使用。
二、实验原理燃烧热是指1 mol物质完全燃烧时的热效应,是热化学中重要的基本数据。
一般化学反应的热效应,往往因为反应太慢或反应不完全,因而难以直接测定。
但是,通过盖斯定律可用燃烧热数据间接求算。
因此燃烧热广泛地用在各种热化学计算中。
许多物质的燃烧热和反应热已经精确测定。
测定燃烧热的氧弹式量热计是重要的热化学仪器,在热化学、生物化学以及某些工业部门中广泛应用。
燃烧热可在恒容或恒压情况下测定。
由热力学第一定律可知:在不做非膨胀功情况下,恒容反应热Q V=ΔU,恒压反应热Q p=ΔH。
在氧弹式量热计中所测燃烧热为Q V,而一般热化学计算用的值为Q p,这两者可通过下式进行换算:Q p=Q V+ΔnRT (1)式中:Δn为反应前后生成物与反应物中气体的摩尔数之差;R为摩尔气体常数;T为反应温度(K)。
在盛有定量水的容器中,放入内装有一定量样品和氧气的密闭氧弹,然后使样品完全燃烧,放出的热量通过氧弹传给水及仪器,引起温度升高。
氧弹量热计的基本原理是能量守恒定律,测量介质在燃烧前后温度的变化值,则恒容燃烧热为:Q V=(M/m)·W·(t终-t始) (2)式中:W为样品等物质燃烧放热使水及仪器每升高1 ℃所需的热量,称为水当量。
水当量的求法是用已知燃烧热的物质(如本实验用苯甲酸)放在量热计中燃烧,测定其始、终态温度,一般来说,对不同样品,只要每次的水量相同,水当量就是定值。
热化学实验常用的量热计有环境恒温式量热计和绝热式量热计两种。
环境恒温式量热计的构造如图4-1所示。
由图可知,环境恒温式量热计的最外层是储满水的外筒(图中5),当氧弹中的样品开始燃烧时,内筒与外筒之间有少许热交换,因此不能直接测出初温和最高温度,需要由温度—时间曲线(即雷诺曲线)进行确定,详细步骤如下:将样品燃烧前后历次观察的水温对时间作图,联成FHIDG 曲线,如图4-2所示。
物理化学实验
实验一 燃烧热的测定一、实验目的1.掌握氧弹卡计的使用方法及测量物质燃烧热的实验技术。
2.了解恒压燃烧热与恒容燃烧热的差别和相互关系。
3.学会绘制雷诺曲线并用图解法校正温度的改变值。
二、实验原理量热法测定有机物的燃烧热是热力学实验的一个基本方法。
测量热效应的仪器称为量热计,用量热计测得的是实验温度下的恒容燃烧热v Q ,从手册上查到的燃烧热数值都是在298.15K ,101.325kPa 条件下的标准摩尔燃烧焓,属于恒压燃烧热p Q 。
热力学第一定律指出了恒压燃烧热与恒容燃烧热之间的关系为g + n p v Q Q RT =∆ (1)式中Δn g 为反应前后气体物质的量之差;R 为气体常数;T 为实验温度。
为了计算相对误差,需要从两个方面对所测的的恒容燃烧热进行转换:首先利用(1)式转换为实验温度下恒压燃烧热,然后根据基希霍夫定律转换为298.15 K 的恒压燃烧热,从而和理论值进行比较。
量热计种类较多,本实验采用氧弹卡计测定萘的燃烧热。
测量的基本原理是能量守恒定律,即样品在体积固定的氧弹中燃烧放出的热、引火丝燃烧放出的热和由氧气中微量的氮气氧化成硝酸的生成热,大部分被水桶中的水吸收;另一部分则被氧弹、水桶、搅拌器及温度计等所吸收。
在量热计与环境没有热交换的情况下,可以写出如下的热量平衡公式:3v HNO m Q f g Vb C T M⋅++=∆点火丝点火丝卡(2) 式中m 为待测物的质量(克);M 为待测物质的摩尔质量; Q v 为待测物的摩尔燃烧热;f 点火丝为点火丝的燃烧热(焦/克);(J 铁丝= -6700 J/g ,J 铜丝= -2500 J/g ,J 镍铬丝= -1400 J/g ,J 棉线= -17500 J/g );g 为点火丝的质量(克); b 为硝酸生成热的滴定校正(每毫升0.1mo l ·dm -3的氢氧化钠相当于-5.983 J 的热值);ΔT 为样品燃烧前后的卡计温度变化值;C 卡为卡计(包括卡计中的水)的水当量,它表示卡计(包括介质)每升高一度所需要吸收的热量。
《物理化学基础实验》丙酮碘化反应的速率方程实验
《物理化学基础实验》丙酮碘化反应的速率方程实验一、实验目的1.掌握用孤立法确定反应级数的方法; 2.测定酸催化作用下丙酮碘化反应的速率常数; 3. 通过本实验加深对复杂反应特征的理解;4.掌握分光光度计合反应-吸收样品池的的使用方法。
二、实验原理1.大多数化学反应是由若干个基元反应组成的。
这类复杂反应的反应速率和反应物活度之间的关系大多不能用质量作用定律预示。
以实验方法测定反应速率和反应物活度的计量关系,是研究反应动力学的一个重要内容。
对于复杂反应,可采用一系列实验方法获得可靠的实验数据,并据此建立反应速率方程式,以其为基础,推测反应的机理、提出反应模式。
孤立法是动力学研究中常用的一种方法。
设计一系列溶液,其中只有某一物质的浓度不同而其它物质的浓度均相同,借此可以求的反应对该物质的级数。
同样可以得到各种作用物的级数,从而确立速率方程。
2.本实验以丙酮碘化为例,说明如何应用孤立法和稳定态近似条件来推得速率方程以及可能的反应机理。
丙酮卤化反应是一个复杂反应,反应方程式为:+-++--→+--H X X CH OC CH X CH O C CH 23233|||| (1)式中X 2 为卤素。
实验表明,该反应的反应速率几乎与卤素的种类及其浓度无关,但却与溶液中丙酮和氢离子的浓度密切相关。
实际上,在一定浓度范围内,通常可以用物质的浓度替代活度表示某一物质对反应速率的影响。
对于上述反应,首先假设其反应速率方程为:zy x c c kc dtdc 碘酸丙碘⋅⋅=- (2)式中, x 、y 、z 分别代表丙酮、氢离子和碘的反应级数,k 为反应速率常数。
将(1)式取对数,得:碘酸丙碘c z c y c x k dt dc lg lg lg lg )lg(+++=-(3)在上述三种物质中,固定其中两种物质的浓度,配制出第三种物质的浓度不同的一系列溶液。
这样一来,反应速率只是该物质浓度的函数。
以)lg(dtdc 碘-对该组分浓度的对数作图,所得直线的斜率即为对该物质的反应级数。
《物理化学基础实验》线性电势扫描法测定镍在硫酸溶液中的钝化行为实验
《物理化学基础实验》线性电势扫描法测定镍在硫酸溶液中的钝化行为实验一、实验目的1.掌握金属钝化行为的基本特征和测量方法。
2.基本掌握用线性电势扫描法测量镍在硫酸溶液中阳极极化曲线和钝化行为。
3.了解氯离子对镍钝化行为的影响。
二、实验原理1.金属的钝化过程当电极电势高于热力学平衡电势时,金属作为阳极将发生下面电化学溶解过程: -++→ne M M n (1)电化学反应过程,这种电极电势偏离其热力学电势的现象称为电极的极化。
当金属上超电势不大时,阳极过程的速率随电极电势而逐渐增大,这是金属的正常溶解。
但当电极电势正到某一数值时,其溶解速度达到最大,而后随着电极电势的变正,阳极溶解速度反而大幅度降低,这种现象称为金属的钝化现象。
研究金属的阳极溶解及钝化过程通常采用恒电势法。
对于大多数金属来说,其阳极极化曲线大都具有图15-1所示的形式。
从恒电势法测定的极化曲线可以看出,它有一个“负坡度”区域的特点。
具有这种特点的极化曲线是无法用恒电流的方法测定的。
因为同一个电流I 可能相应于几个不同的电极电势,因而在控制电流极化时,体系的电极电势可能发生振荡现象,即电极电势将处于一种不稳定状态。
控制电势技术测得的阳极极化曲线(图1)通常分为四个区域:(1)活性溶解区(AB 段)。
电极电位从初值开始逐渐往正变化,相应极化电流逐渐增加,此时金属进行正常的阳极溶解。
(2)过渡钝化区(BC 段)。
随着电极电势增加到B 点,极化电流达到最大值图15-1 阳极钝化曲线示意图 Figure 15-1 The anode passivation curve diagram I p -致钝电流; φp -致钝电位; AB 段-活性溶解区; BC 段-活化钝化过渡区;CD 段-钝化区;DE 段-过钝化区。
i p。
若电极电势继续增加,金属开始发生钝化现象,即随着电势的变正,极化电流急剧下降到最小值。
通常B点的电流I p称为致钝电流,相应的电极电位E p称为致钝电位。
第一章 物理化学基础实验部分
(1)
式中, 为参加反应的气体物质的化学计量数,对反应物 取负号,而对产物 取正号。
用氧弹式热量计测定燃烧焓时,要尽可能在接近绝热的条件下进行。实验时,氧弹放置在装有一定量水的内桶中,内桶外是空气隔热层,再外面是温度恒定的水夹套。整个热量计可看作一个等容绝热系统,其热力学能变 为零。 由四部分组成:样品在氧气中等容燃烧的热力学能 ;引燃丝燃烧的热力学能 (引燃丝);氧弹中微量氮气氧化成硝酸的等容生成热力学能 ;热量计(包括氧弹、内桶、搅拌器和温度感应等)的热力学能变 (热量计)。因此, 可表示为:
式中, 为盐在溶液温度及浓度下的积分溶解焓,J·mol-1;m1、m2分别为溶剂水和溶质的质量,kg;M为溶质的摩尔质量,kg·mol-1;C1、C2分别为溶剂水、溶质的比热容,J·kg-1;△T为溶解过程的真实温差,K;C为热量计的热容(指除溶液外,使体系温度每升1K所需的热量),J·K-1,也称热量计的能当量。本实验通过测定已知积分溶解焓的标准物质KC1的△T,标定出C值。
【
温度传感器1台,300mL简单热量计1只;电磁搅拌器1台;200mL容量瓶1个;秒表1只;电子天平1台(公用)。
分析纯KCI、NH4CI;蒸馏水
【
1、热量计热容C的测定
(1)溶解焓测定装置如图3-2所示。打开数字贝克曼温度计(参见第三章第一节中贝克曼温度计,相关内容)的电源开关,预热。
(2)将热量计擦干,用容量瓶量取200mL室温下的蒸馏水,装入热量计,然后将数字贝克曼温度计感应器插入热量计中。打开搅拌器并保持一定的搅拌速度,读取水的温度,作为基温T1。
《物理化学基础实验》过氧化氢分解反应速率常数的测定实验
《物理化学基础实验》过氧化氢分解反应速率常数的测定实验一、实验目的测定H 2O 2催化分解的反应速率常数;了解催化剂对反应速率的影响。
二、实验原理所谓催化剂是指能改变反应速率而自身在反应前后的数量和化学性质都不发生变化的物质。
催化剂改变反应速率的作用叫催化作用。
有催化剂参与的化学反应称为催化反应。
常温常压下,在没有催化剂存在时,H 2O 2分解反应进行得很慢,但是使用催化剂后可以显著提高过氧化氢分解的反应速率。
H 2O 2的分解反应如下:H 2O 2→H 2O+1/2O 2某些催化剂可以明显地加速H 2O 2的分解,如Pt 、Ag 、MnO 2 、FeCl 3、碘化物,本实验用KI 作催化剂,由于反应是在均匀相(溶液)中进行,故称为均相催化反应。
该反应的反应机理是: H 2O 2+KI →H 2O+ KIO (慢) KIO →KI + 1/2O 2 (快)由于第一步的反应速率要比第二步慢得多,所以整个分解反应的速率取决于第一步,如果反应速率用单位时间内H 2O 2浓度的减少表示,则它与KI 和H 2O 2的浓度成正比:)()(1)(2222O H I O H c c k dtdc ⋅=-- (1)式中,c 表示各物质的浓度(mol ·L -1),t 为反应时间,k 1为反应速率常数(单位为:浓度-1·时间-1),其大小与温度、介质及操作条件如搅拌速度等有关,表示的是反应物浓度为单位浓度时体系的反应速率,故其值与反应组分的浓度无关。
由于催化剂在反应前后的浓度是不变的,即-I c 可视为常数,则:)()(2222O H O H c k dtdc ⋅=-(2)此时,反应的速率与反应物浓度的1 次方成正比,为一级反应。
式中k 为表观反应速率常数,其单位为时间-1,其值除与温度等有关以外,还与催化剂的浓度有关。
上式表明H 2O 2的分解反应为一级反应。
将上式积分可得: kt c c O H O H -=02222)()(ln(3)式中,022)(O H c 为反应开始时H 2O 2的浓度,)(22O H c 是反应到某一时刻H 2O 2的浓度。
《物理化学基础实验》溶液吸附法测定固体的比表面积实验
《物理化学基础实验》溶液吸附法测定固体的比表面积实验一、实验目的学会用次甲基蓝水溶液吸附法测定活性炭的比表面积;了解郎缪尔单分子层吸附理论及溶液法测定比表面积的基本原理。
二、原理与方法溶液的吸附可用于测定固体比表面积。
次甲基蓝是易于被固体吸附的水溶性染料,研究表明,在一定浓度范围内,大多数固体对次甲基蓝的吸附是单分子层吸附,符合郎缪尔吸附理论。
郎缪尔吸附理论的基本假设是:固体表面是均匀的,吸附是单分子层吸附,吸附剂一旦被吸附质覆盖就不能被再吸附;在吸附平衡时候,吸附和脱附建立动态平衡;吸附平衡前,吸附速率与空白表面成正比,解吸速率与覆盖度成正比。
设固体表面的吸附位总数为N ,覆盖度为θ,溶液中吸附质的浓度为c ,根据上述假定,有吸附速率: r 吸 = k 1N(1-θ)c (k 1为吸附速率常数) 脱附速率: r 脱 = k -1N θ (k -1为脱附速率常数) 当达到吸附平衡时: r 吸 = r 脱 即 k 1N (1-θ)c = k -1N θ 由此可得: cK c K 吸吸+=1θ (1)式中K 吸=k 1/k -1称为吸附平衡常数,其值决定于吸附剂和吸附质的性质及温度,K 吸值越大,固体对吸附质吸附能力越强。
若以Γ表示浓度c 时的平衡吸附量,以Γ∞表示全部吸附位被占据时单分子层吸附量,即饱和吸附量,则:θ =Γ /Γ∞带入式(2-25-1)得:cK cK 吸吸+=∞1ΓΓ(2) 整理式(2-25-2)得到如下形式c K c∞∞+=ΓΓΓ11吸 (3)作c/Γ~c 图,从直线斜率可求得Γ∞,再结合截距便可得到K 吸。
Γ∞指每克吸附剂对吸附质的饱和吸附量(用物质的量表示),若每个吸附质分子在吸附剂上所占据的面积为σA ,则吸附剂的比表面积可以按照下式计算S =Γ∞L σA(4)式中S 为吸附剂比表面积,L 为阿伏加德罗常数。
次甲基蓝的结构为:阳离子大小为17.0 ×7.6× 3.25 ×10-30 m 3次甲基蓝的吸附有三种取向:平面吸附投影面积为135×10–20 m 2,侧面吸附投影面积为75×10–20 m 2,端基吸附投影面积为39×10–20 m 2。
基础物理化学实验(精)
中
化学
心
电流调节小气泡的位置,使之处于中间部分(由于电
渗仪烧结区域刻度不准确,应尽量是用中间部分)。
.
.
实
验教 学
5,调节电流强度为1.00 mA,测定液体的流量v=1 ml所 需的时间(1 cm为1 ml),利用换向按钮可将电流方 向改变。反复测量正、反向电流三次,用秒表记录下 时间(气泡通过的1cm管子,正向与反向要保持相同)。
胶体 colloid 电势 potential
.
.
实
验教 学
Ⅵ 参考文献
物理化学实验(第三版),复旦大学编,北京: 高等教育出版社,2004
中
化学
心
.
.
中
化学
心
溶胶粒子的运动与电性能之间的关系。一般包
括电泳、电渗、流动电位与沉降电位。电动现 象的实质是由于双电层结构的存在,其紧密层 和扩散层中各具有相反的剩余电荷,在外电场 或外加压力下,它们发生相对运动。
.
.
实
验教 学
中
化学
心
电渗是指在电场作用下,分散介质通过多
孔膜或极细的毛细管而定向移动的现象。 若
.
.
实
验教 学
中
化学
心
2 讨论
⑴ 电渗测量时,连续通电使溶液发热,所以最好 在恒温条件下测定。 ⑵ 电渗仪应放置水平。
.
.
实
验教 学
Ⅴ 实验延伸
1 其它方法:也可以用电泳的方法测定胶体的 电势。
中
化学
心
2 英汉词条
电渗 electroosmosis 二氧化硅 silicon dioxide 界面 interface 分散介质 dispersive medium 粘度viscosity 电极 electric pole / electrode 电导 electric conductance
基础物理化学实验
基础物理化学实验
基础物理化学实验是化学学科中非常重要的一部分。
在这些实验中,我们可以通过实验的方式探索物质的性质和变化规律。
基础物理化学实验包括以下方面:
1.化学反应实验:通过化学反应实验,我们可以研究化学反应的速率、平衡等基本规律。
2.物理实验:物理实验可以研究物质的物理性质,如密度、热容等。
3.分析化学实验:分析化学实验可以研究物质的组成和结构,如化学成分、结晶结构等。
在进行基础物理化学实验时,需要遵守实验室的安全规定,严格控制实验条件和实验操作。
通过这些实验,我们可以更深入地了解化学和物理学科的基础知识,为今后的学习和研究打下坚实的基础。
- 1 -。
基础物理化学实验
胶体 colloid
电势 potential
2,参考数据:T = 298.15 K 时, 水的 粘度 = 0.8903*10-3 kgm-1s-1, 介电常数 -12 Fm-1。
. .
中心
化学
实 验教学
(四)思考问题
固体粉末样品粒度太大,电渗测定的结果重现性 差,其原因何在?
. .
中心
化学
实 验教学
Ⅳ 实验总结
1 数据处理
计算各次电渗测定的v/I值,取其平均值,将液体 的电导率和v/I的平均值代入(1)式,可求得SiO2对 水的 电势。
6,调节电流强度为1.40 mA、1.80 mA,同样方法测定, 同时记录各次的准确电流值 。
7,测定液体介质的电导率,记录实验温度下的液体介质 的粘度,介电常数(注意单位换算) 。
. .
中心
化学
实 验教学
(三)注意事项
1,计算SiO2对水的 电势时,在法定计量单位实行之后, 计算公式中不应有4 。
反复测量正、反向电流三次,用秒表记录下时间(气泡通过的1cm管子,正向与反向要保持相同)。
80 mA,同样方法测定,同时记录各次的准确电流值 。
粘度viscosity
电势 potential
001 mol/l NaCl溶液1000 ml。
粘度viscosity
电势 potential
6,调节电流强度为1.
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五、实验总结
(二) 讨论
旋光度对温度比较敏感,温度升高会使旋光管的长度 增大,但使液体的密度有所降低,有时还会涉及旋光物质 分子不同构型平衡态之间的改变,以及溶剂-溶质分子之 间相互作用的改变等内在因素。在要求不太高的测量中可 以将旋光仪放在空气恒温箱内,用普通的样品管进行测量, 但要求被测试样预先恒温,然后注入样品管,再恒温3~5 min进行测量。
时间间隔? 什么时候结 束反应?
???多少mL蔗 糖与多少mL,浓 度为?的盐酸溶液
混合。
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四、注意事项
1.旋光管管盖只要旋至不漏液即可,不可过度旋压。旋得 过紧会造成小玻璃片损坏,或因玻片受应力而产生一种 附加的假偏振作用,给测量造成误差。。
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基础化学实验Ⅲ (物理化学实验)
旋光法测定蔗糖转化反 应的速率常数
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知识点及实验技能训练要点
知识点:
速率常数、半衰期、旋光性、旋光与浓度关系。
实验技能训练要点:
旋光仪的使用、恒温水浴的使用(均为首次训练)
反过来添加? 3. 在测量蔗糖转化速率时,选用长的旋光管好,还是短的旋
光管好? 4. 旋光度与哪些因素有关??
2.在混合蔗糖和盐酸溶液时,将盐酸加到蔗糖溶液,不能 将蔗糖加到盐酸溶液中。为什么?
3.旋光管装样时其中不能有气泡。
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五、实验总结
(一) 数据处理
根据实验数据,以ln(αt-α∞) 对t作图,得一直线,从直
线的斜率计算反应速率常数k值,并计算反应半衰期。用微 机处理。
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六、实验延伸
活化能测定:
测定不同温度下的速率常数,根据阿仑尼乌斯方程
可求算反应的活化能E。
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七、思考题
1. 配置蔗糖溶液时称量不够准确,对测量结果是否有影响 ? 2.蔗糖和盐酸反应时,是将哪个溶液加入到哪个溶液中?可否
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三、实验步骤
1. 旋光仪的零点校正
用蒸馏水校正旋光仪的零点,样品管装满蒸馏水,管 内不应有气泡。将旋光管放入仪器样品室中,按下“清 零”键,使读数显示为零。
2. 溶液的配制
溶液需要配多少? 浓度为多少?浓
度需要精确配置
吗?
在锥形瓶内,称取 20.0 g 蔗糖,加入100 mL蒸馏水,
值。
该实验用旋光仪来间接测定x值。
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半衰期:
t1/ 2
ln 2 k
0.693 k
说明:H+离子起催化作用;水大量存在的,尽管有
部分参加反应, 但在整个反应过程中仍可近似地
认为其浓度恒定。因此蔗糖转化反应可看作为准
一级反应;蔗糖是右旋性物质,其比旋光度[α]D20 =66.60; 葡萄糖是右旋性物质,其比旋光度[α]D20 =52.50;果糖是左旋性物质, 其比旋光度[α]D20 =91.90; [α]D20 =100α/(c.l),c单位为100ml溶液所 含样品质量(g)。
c
c
该反应的动力学方程式为:
dx k(c x)(55.55 x) k(c - x),(55.55>>c) dt
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积分得:
k为反应速率常数。如 果测得不同时刻t的x
ln c kt c-x
值(???),则可求出相 应的k。若k值为常数, 则证明该反应为一级
旋光度与物质浓度成正比,所以有:
反应。
t=0 体系旋光度 α0=βc t=∞ 体系旋光度 α∞=γc t=t 体系旋光度 αt=β(c-x)+γx
若以 (αt-α∞)对t
作图得一直线, 证明是一级反
将以上关系代入一级动力学积分式,有: 应,并可从直
线的斜率求出k
ln(t - ) ln(0 - ) - kt
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一、实验目的 二、实验原理 三、实验步骤 四、注意事项 五、实验总结 六、实验延伸 七、思考题
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一、实验目的
1、测定蔗糖转化反应的速率常数和半衰期; 2、了解反应的反应物浓度与旋光度之间的关系; 3、了解旋光仪的基本原理,掌握旋光仪的正确使
用方法。
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二、实验原理
蔗糖在水中转化成葡萄糖与果糖,其反应为:
C12H22O11(蔗糖) H2O H C6H12O(6葡萄糖) C6H12O(6果糖)
t=0 c
55.55
0
0
t = t c-x
55.55-x
x
x
t →∞ 0
55.55-c
使蔗糖完全溶解。若溶液混浊,则需要过滤。
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3.反应过程的旋光度测定
将恒温水浴和恒温箱都调节到反应所需的温度,蔗糖、 盐酸恒温一段时间,盐酸加入到蔗糖中,开始反应计时, 并测定反应过程中的旋光度。
将反应液放入50-60 oC水浴中反应,冷至实验温度下测 试旋光度,即得α∞ 。