物理化学实验答案1

一、溶液中的等温吸附

五、注意事项

1.溶液的浓度配制要准确，活性炭颗粒要均匀并干燥

2. 醋酸是一种有机弱酸，其离解常数Ka = 1.76× ，可用标准碱溶液直接滴定，化学计量点时反应产物是NaAc，是一种强碱弱酸盐，其溶液pH 在8.7 左右，酚酞的颜色变化范围是8-10，滴定终点时溶液的pH 正处于其内，因此采用酚酞做指示剂，而不用甲基橙和甲基红。直到加入半滴NaOH 标准溶液使试液呈现微

红色，并保持半分钟内不褪色即为终点。

3．变红的溶液在空气中放置后，因吸收了空气中的CO2，又变为无色。

4. 以标定的NaOH 标准溶液在保存时若吸收了空气中的CO2，以它测定醋酸的

浓度，用酚酞做为指示剂，则测定结果会偏高。为使测定结果准确，应尽量避免长时间将NaOH 溶液放置于空气中。

七、讨论

1. 测定固体比表面时所用溶液中溶质的浓度要选择适当，即初始溶液的浓度

以及吸附平衡后的浓度都选择在合适的范围内。既要防止初始浓度过高导致出现多分子层吸附，又要避免平衡后的浓度过低使吸附达不到饱和。

2. 按朗格谬尔吸附等温线的要求，溶液吸附必须在等温条件下进行，使盛有样品的磨口锥形瓶置于恒温器中振荡，使之达到平衡。本实验是在空气浴中将盛有样品的磨口锥形瓶置于振荡器上振荡。实验过程中温度会有变化，这样会影响测定结果。

3．由实验结果可知，活性炭在醋酸溶液中的吸附为单分子层吸附，可用Langmuir 吸附等温式表征其吸附特性。用溶液吸附法测定活性炭比表面积，不需要特殊仪器，但测定过程中要防止溶剂挥发，以免引起测量误差。此外，由于忽略界面上被溶剂占据部分，因此由这一方法所测得的比表面积一般偏小。但由于方法简便，可以作为了解固体吸附剂特性的一种简便方法。

八、思考题（供参考）

1．吸附作用与哪些因素有关？固体吸附剂吸附气体与从溶液中吸附溶质有何不同？

答：吸附作用与温度、压力、溶剂、吸附质和吸附剂性质有关。

固体在溶液中的吸附，除了吸附溶质还有溶剂，液固吸附到达平衡时间更长；固体吸附剂吸附气体受温度、压力及吸附剂和吸附质性质影响：气体吸附是放热过程,温度升高吸附量减少；压力增大,吸附量和吸附速率增大；一般吸附质分子结构越复杂,被吸附能力越高。

2．弗罗因德利希吸附等温式与朗缪尔吸附等温式有何区别？

答：朗缪尔吸附等温式是一个理想的吸附公式，它代表了在均匀表面上,吸附分

子彼此没有作用,而且吸附是单分子层情况下吸附达平衡时的规律性，有饱和吸 附量值；弗罗因德利希吸附等温式属于真实吸附，是经验公式，但也有理论说明， θ 范围比Langmuir 等温式要大一些，没有饱和吸附量值。

3．如何加快吸附平衡的到达？如何判断是否达到吸附平衡？

答：提高振荡速度；滴定两次不同时间的醋酸浓度时，两次消耗NaOH 体积相 同，即可判断吸附已达到平衡。

二、最大泡压法测定溶液的表面张力

注意事项：1.仪器系统不能漏气。

2.所用毛细管必须干净、干燥，应保持垂直，其管口刚好与液面相切。

3.读取压力计的压差时，应取气泡单个逸出时的最大压力差。

思考题：1.毛细管尖端为何要刚好接触液面？

答：因为如果将毛细管尖端插入到溶液内部，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。

2.为何毛细管的尖端要平整？选择毛细管直径大小时应注意什么?

答：毛细管半径不能太大或太小。太大，∆pmax 小，引起的读数误差大；太小，气泡易从毛细管中成串、连续地冒出，泡压平衡时间短，压力计所读最大压力差不准。一般选用毛细管的粗细在测水的表面张力时∆pmax 读数为500Pa~800Pa 。

3.如果气泡出得很快对结果有何影响？

答：如果气泡出得很快，气泡的形成与逸出速度快而不稳定，致使读数不稳定，

不易观察出其最高点而起到较大的误差。

4.用最大气泡法测表面张力时，为什么要取一标准物质？本实验中若不用水作标准物质行不行？最大气泡法的适用范围怎样？

答：由于毛细管的半径较小，直接测量R 误差较大。通常用一已知表面张力为0σ的液体（如水、甘油等）作为参考液体，实验测得其对应的最大压力差为0,max p ∆。可得被测液体的表面张力σ1=σ2*(△p1/△p2)=K △p1。 本实验中用DMP-2B 型数字式微压差测量仪测量，该仪器可直接显示以Pa 为单位的压力差。不行，试验中要求由稀到浓测定不同浓度正丁醇溶液的△p ，且如果用其他物质作标准物质，若有残留，对后面实验可能产生影响。最大气泡法：非常适用于测量表面张力随时间的变化，测量气泡最高的压力。

5.在本实验中，有哪些因素将会影响测定结果的准确性？

答：装置漏气；毛细管尖端不平整或有异物堵塞；要求毛细管与液面相切，但实

际中可能做不到，毛细管插入液面的深浅不一，或不垂直；表面吸附量

Г是指单位面积的表层中所含溶质的量与具有相同质量溶剂的本体溶

液中所含溶质的量之差，因此，当浓度较低时，由于溶质优先排布在溶

液表面层，使Г随浓度增加而增加，但当浓度增大到一定值后，再增

加溶质浓度，必定使溶质在表面层的浓度与在体相中的浓度之差越来越

小，直到浓度无限大时，这个差值为零，而我们实验中是近似地忽略掉

溶液本体的溶质量的，所以可能存在一点点偏差；在实验数据处理的时

候是用excel 的粗略拟和，产生误差。

1、实验时，为什么毛细管口应处于刚好接触溶液表面的位置？ 如插入一定深度将对实验带来什么影响？

答案：减少测量∆P max 误差，因为∆P max

是气泡内外的压力差，在气泡形成的过程中，由于表面张力的作用，凹液面产生一个指向液面外的附加压力△P ，

K =ΔP r γ=ΔP 2

m ax m ax ，如果插入一定深度，P 外还要考虑插入这段深度的静压力，使得∆P max

的绝对值变大，表面张力也变大。 2、最大气泡法测定表面张力时为什么要读最大压力差?

答案：最大气泡法测定表面张力时要读最大压力差。因为随着气泡的形成，曲率半径逐渐由大变小又变大，当曲率半径等于毛细管半径时，气泡呈半球形，气泡曲率半径最小，△P 最大。

这时的表面张力为: K =ΔP r γ=ΔP 2

m ax m ax 式中的K 为仪器常数，可用已知表面张力的标准物质测得。 ∆P max

由压力计读出。

3、实验中为什么要测定水的∆P m ax

？ 答案：当曲率半径等于毛细管半径时的表面张力为:

K =ΔP r γ=ΔP 2

m ax m ax 式中的K 为仪器常数，可用已知表面张力的标准物质测得，这种标准物质就是水。

4、对测量所用毛细管有什么要求？

答案：毛细管一定要清洗干净，管口平齐。

5、在毛细管口所形成的气泡什么时候其半径最小？