《物理化学实验》讲义资料
物理化学实验讲义
物理化学实验讲义重庆科技学院化学教研室2010.8目录实验一恒温槽的装配与性能测定 (2)实验二燃烧热的测定 (3)实验三液体饱和蒸气压的测定 (8)实验四二组分液液相图的绘制 (11)实验五二元固液相图的绘制 (15)实验六液相平衡常数的测定 (21)实验七凝固点降低法测定物质的摩尔质量 (23)实验八摩尔电导率的测定 (27)实验九电池电动势的测定 (30)实验十一级反应过氧化氢分解 (35)实验十一乙酸乙酯皂化反应速度常数的测定 (38)实验十二B－Z振荡反应 (41)实验十三最大气泡法测定液体表面张力 (46)实验十四粘度法测高分子化合物的分子量 (51)附录 (56)实验一恒温槽的装配与性能测定一预习要求1．明确恒温槽的控温原理，恒温槽的主要部件及作用。
2．了解本实验恒温槽的电路连接方式。
3．了解贝克曼温度计的调节和使用方法。
二实验目的1．了解恒温槽的构造及恒温原理，初步掌握其装配和调试的基本技术。
2．绘制恒温槽灵敏度曲线。
3．掌握水银接点温度计，继电器的基本测量原理和使用方法。
三实验原理恒温槽使实验工作中常用的一种以液体为介质的恒温装置。
用液体作介质的优点是热容量大和导热性好，从而使温度控制的稳定性和灵敏度大为提高。
根据温度控制的范围，可采用下列液体介质：-60℃~30℃—乙醇或乙醇水溶液；0℃~90℃—水；80℃~160℃—甘油或甘油水溶液；70℃~200℃—液体石蜡、汽缸润滑油、硅油。
恒温槽通常由下列构件组成：1、槽体：如果控制的温度同室温相差不是太大，则用敞口大玻璃缸作为槽体是比较满意的。
对于较高和较低温度，则应考虑保温问题。
具有循环泵的超级恒温槽，有时仅作供给恒温液体之用，而实验则在另一工作槽中进行。
2、加热器及冷却器：如果要求恒温的温度高于室温，则须不断向槽中供给热量以补偿其向四周散失的热量；如恒温的温度低于室温，则须不断从恒温槽取走热量，以抵偿环境向槽中的传热。
在前一种情况下，通常采用电加热器间歇加热来实现恒温控制。
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备课教案撰写要求一、认真钻研本学科的教学大纲和教材，了解本学科的教学任务、教材体系结构和国际国内最新研究进展，结合学生实际状况明确重难点，精心安排教学步骤，订好学期授课计划和每节课的课时计划。
二、教师备课应以二学时为单位编写教案；一律使用教学事务部发放的教案本撰写，不得使用其他纸张。
在个人认真备课、写好教案的基础上，提倡集中备课、互相启发、集思广益，精益求精。
三、教案必须具备如下内容（每次课应在首页应写清楚）：1、题目（包括章、节名称、序号）；2、教学目的与要求；3、教学重点和难点分析；4、教学方法；5、教学内容与教学组织设计（主要部分，讲课具体内容）；6、作业处理；7、教学小结。
四、教案必须每学期更新，开学初的备课量一定要达到或超过该课程课时总量的三分之一。
教案要妥善携带及保存，以备教学检查。
教学进度计划表填表说明1．本表是教师授课的依据和学生课程学习的概要，也是学院进行教学检查，评价课堂教学质量和考试命题的重要依据，任课教师应根据教学大纲和教学内容的要求认真填写，表中的基本信息和内容应填写完整，不得遗漏。
2．基本信息中的“课程考核说明及要求”的内容主要包括课程考核的方式、成绩评定的方法、平时成绩与考试成绩的比例、考试的题型、考试时间以及其他相关问题的说明与要求等。
3．进度表中“教学内容”只填写章或节的内容，具体讲授内容不必写；每次课只能以2学时为单位安排内容。
4．进度表中的“教学形式及其手段”是指教学过程中教师所采用的各种教学形式及相关手段的说明，一般包括讲授、多媒体教学、课件演示、练习、实验、讨论、案例等。
5．作业安排必须具体（做几题，是哪些题）。
6．进度表中的“执行情况”主要填写计划落实和变更情况。
7．教学进度计划表经责任教授、系（部）领导审签后，不得随意变动，如需调整，应经责任教授、系（部）领导同意，并在执行情况栏中注明。
长江大学工程技术学院教案/讲稿第 1 页长江大学工程技术学院教案/讲稿第 2 页长江大学工程技术学院教案/讲稿第 3 页长江大学工程技术学院教案/讲稿第 4 页长江大学工程技术学院教案/讲稿第 5 页长江大学工程技术学院教案/讲稿第 6 页长江大学工程技术学院教案/讲稿第7 页长江大学工程技术学院教案/讲稿第8 页长江大学工程技术学院教案/讲稿第9 页长江大学工程技术学院教案/讲稿第10 页长江大学工程技术学院教案/讲稿第11 页/讲稿长江大学工程技术学院教案第12 页长江大学工程技术学院教案/讲稿第13 页长江大学工程技术学院教案/讲稿第14 页长江大学工程技术学院教案/讲稿第15 页长江大学工程技术学院教案/讲稿在某一温度下将被测液体放在一个密闭的体系中，直接测量其饱和蒸气压，此法一般适用于蒸气压比较大的液体。
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实验一液体饱和蒸气压的测定一、实验目的1.掌握静态法测定液体饱和蒸气压的原理及操作方法。
学会由图解法求其平均摩尔气化热和正常沸点。
2.了解纯液体的饱和蒸气压与温度的关系、克劳修斯-克拉贝龙(Clausius-Clapeyron)方程式的意义。
3.了解真空泵、恒温槽及气压计的使用及注意事项。
二、实验原理通常温度下(距离临界温度较远时)，纯液体与其蒸气达平衡时的蒸气压称为该温度下液体的饱和蒸气压，简称为蒸气压。
蒸发1mol液体所吸收的热量称为该温度下液体的摩尔气化热。
液体的蒸气压随温度而变化，温度升高时，蒸气压增大；温度降低时，蒸气压降低，这主要与分子的动能有关。
当蒸气压等于外界压力时，液体便沸腾，此时的温度称为沸点，外压不同时，液体沸点将相应改变，当外压为101.325kPa时，液体的沸点称为该液体的正常沸点。
液体的饱和蒸气压与温度的关系用克劳修斯-克拉贝龙方程式表示：(1)式中，R为摩尔气体常数；T为热力学温度；ΔvapHm为在温度T时纯液体的摩尔气化热。
假定ΔvapHm与温度无关，或因温度范围较小，ΔvapHm可以近似作为常数，积分上式，得：(2)其中C为积分常数。
由此式可以看出，以lnp对1/T作图，应为一直线，直线的斜率为，由斜率可求算液体的ΔvapHm。
静态法测定液体饱和蒸气压，是指在某一温度下，直接测量饱和蒸气压，此法一般适用于蒸气压比较大的液体。
静态法测量不同温度下纯液体饱和蒸气压，有升温法和降温法二种。
本次实验采用升温法测定不同温度下纯液体的饱和蒸气压，所用仪器是纯液体饱和蒸气压测定装置，如图2-3-1所示：平衡管由A球和U型管B、C组成。
平衡管上接一冷凝管，以橡皮管与压力计相连。
A内装待测液体，当A球的液面上纯粹是待测液体的蒸气，而B管与C管的液面处于同一水平时，则表示B管液面上的(即A球液面上的蒸气压)与加在C管液面上的外压相等。
此时，体系气液两相平衡的温度称为液体在此外压下的沸点。
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实验一 液体饱和蒸气压的测定一 预习要求1. 明确蒸气压、正常沸点、沸腾温度的含义；了解动态法测定蒸气压的基本原理。
2. 了解真空泵、气压计的使用及注意事项。
3. 了解如何检漏及实验操作时抽气、放气的控制。
4．了解纯液体的饱和蒸气压与温度的关系、克劳修斯-克拉贝龙(Clausius- Clapeyron)方程式的意义。
二 实验目的1．掌握静态法测定液体饱和蒸气压的原理及操作方法。
学会由图解法求其平均摩尔气化热和正常沸点。
2．了解真空泵、恒温槽及气压计的使用及注意事项。
三 实验原理在一定温度下， 纯液体与其气相达平衡时蒸汽的压力称为该温度下液体的饱和蒸气压，简称为蒸气压。
蒸发1mol 液体所吸收的热量称为该温度下液体的摩尔气化热。
液体的蒸气压随温度而变化，温度升高时，蒸气压增大；温度降低时，蒸气压降低，这主要与分子的动能有关。
当蒸气压等于外界压力时，液体便沸腾，此时的温度称为沸点，外压不同时，液体沸点将相应改变，当外压为1atm （101.325kPa ）时，液体的沸点称为该液体的正常沸点。
液体的饱和蒸气压与温度的关系用克劳修斯-克拉贝龙方程式表示：(4-1)Δvap H m ：摩尔汽化热(J·mol -1) R ：气体常数(8.314J·mol -1·K -1)若温度改变的区间不大，Δvap H m ：可视为为常数（实际上Δvap H m 与温度有关）。
积分上式得：(4-2)或 TBA P -=lg (4-3) 常数303.2'A A =303.2m vap H B ∆=，(4-3)式表明P lg 与T 1有线性关系。
作图可得一直线，斜率为－B 。
因此可得实验温度范围内液体的平均摩尔汽化热ΔH 。
(4-4)当外压为101.325kPa(760mmHg)时，液体的蒸汽压与外压相等时的温度称为液体的正常沸点。
在图上，也可以求出液体的正常沸点。
液体饱和蒸汽压的测量方法主要有三种：1. 静态法：将待测液体置于一个封闭体系中，在不同温度下，直接测定饱和蒸气压或在不同外压下测定液体相应 的沸点。
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。
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实验五 凝固点降低法测定摩尔质量一、实验目的1. 根据稀溶液的依数性测定萘的摩尔质量。
2. 掌握凝固点的测定方法。
二、实验原理稀溶液的凝固点较纯溶剂的凝固点降低，降低的数值仅取决于稀溶液的质量摩尔浓度，可用下式表示：∆T f =K f ·b B （1）式中：∆T f =T f ，溶剂—T f ，稀溶液：凝固点降低b B ：稀溶液的质量摩尔浓度 K f ：溶剂的凝固点降低常数准确量取一定量的溶剂m 溶剂和溶质m 溶质 配制成稀溶液后，分别测定溶剂和溶液的凝固点T f ，溶剂和T f ，稀溶液，即可由（1）式得出b B ，从而得出溶质的摩尔质量M 溶质 ：三、仪器和药品SWC-LG B 凝固点实验装置 1套；25.0ml 移液管1支；分析天平（公用）；环己烷，萘，冰块。
四、实验步骤1. 将约400ml 冷水加入冰浴槽中，加入碎冰块至600ml 刻度。
2. 用移液管准确吸取25.0ml 环已烷加入洗净、干燥的凝固点测定管内，滑入小磁珠，将温度传感器插入橡胶塞中，然后将橡胶塞塞入凝固点测定管，塞紧。
3. 将凝固点测定管直接插入冰浴槽中，观察“∆T ”温差显示值，直至“∆T ”温差显示值基本保持不变（此时观察到凝固现象），记下显示窗中T 的值，此即为纯溶剂环己烷的粗测凝固点。
4. 取出凝固点测定管，在空气中使凝固的环已烷融化（升温至粗测凝固点之上约1~2℃时），擦干凝固点测定管，插入冰浴空气套管中，调节转子转速，使温度均匀下降。
观测、记录“∆T ”温差显示值，当温度先下降，再回升，至温差不再变化（稳定）持续30s 以上，此时温差显示值即为环己烷的凝固点。
5. 重复4. 步骤再做两次，取其平均值为T f ，溶剂。
6.在分析天平上精确称取萘0.1000~0.1500g ，加入凝固点测定管中升温至全部溶解后，同前法3. 、4. 操作，记录温度，至温度下降、回升、稳定、又下降。
绘出温度-时间曲线，以回升的最高点（或转折点）即为稀溶液凝固点。
物理化学实验讲义
物理化学实验讲义一、物理化学实验的重要性物理化学实验是物理化学学科的重要组成部分，它不仅能够帮助我们验证和巩固物理化学的基本理论，更能培养我们的实践能力、创新思维和科学素养。
通过亲自动手操作实验，我们可以更直观地理解抽象的概念和复杂的原理，感受物理化学在实际中的应用和价值。
二、实验前的准备工作在进行物理化学实验之前，做好充分的准备工作是至关重要的。
首先，要认真预习实验内容，了解实验目的、原理、步骤和注意事项。
仔细阅读实验教材和相关的参考资料，对于不清楚的地方要及时向老师或同学请教。
其次，要熟悉实验仪器的使用方法和性能。
在实验室中，我们会用到各种各样的仪器设备，如温度计、压力计、分光光度计等。
只有掌握了它们的正确使用方法，才能保证实验的顺利进行和数据的准确性。
另外，还要准备好实验所需的药品和材料，并确保其质量和纯度符合实验要求。
三、实验安全注意事项安全是进行物理化学实验的首要前提。
在实验过程中，我们可能会接触到一些危险的化学药品和高温、高压等危险因素，如果不注意安全，就可能会造成严重的后果。
因此，必须严格遵守实验室的安全规定。
进入实验室要穿戴好实验服、手套和护目镜等防护用品。
在使用化学药品时，要注意其毒性、腐蚀性和易燃性等特性，避免直接接触和误食。
对于易燃、易爆的药品要远离火源，并在通风良好的环境中使用。
在进行高温、高压实验时，要严格按照操作规程进行操作，防止发生爆炸等事故。
实验结束后，要及时清理实验台面，妥善处理废弃物和剩余药品。
四、常见的物理化学实验（一）燃烧热的测定燃烧热是指 1 摩尔物质完全燃烧时所放出的热量。
通过测定物质的燃烧热，可以了解物质的能量变化和化学稳定性。
在这个实验中，我们通常使用氧弹量热计来测量物质的燃烧热。
实验时，将待测物质放入氧弹中，充入氧气，然后在一定的条件下使其燃烧。
通过测量燃烧前后体系的温度变化，结合仪器的热容和其他相关参数，就可以计算出物质的燃烧热。
（二）凝固点降低法测定摩尔质量当一种溶质溶解在溶剂中时，溶液的凝固点会低于纯溶剂的凝固点。
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备课教案撰写要求一、认真钻研本学科的教学大纲和教材，了解本学科的教学任务、教材体系结构和国际国内最新研究进展，结合学生实际状况明确重难点，精心安排教学步骤，订好学期授课计划和每节课的课时计划。
二、教师备课应以二学时为单位编写教案；一律使用教学事务部发放的教案本撰写，不得使用其他纸张。
在个人认真备课、写好教案的基础上，提倡集中备课、互相启发、集思广益，精益求精。
三、教案必须具备如下内容（每次课应在首页应写清楚）：1、题目（包括章、节名称、序号）；2、教学目的与要求；3、教学重点和难点分析；4、教学方法；5、教学内容与教学组织设计（主要部分，讲课具体内容）；6、作业处理；7、教学小结。
四、教案必须每学期更新，开学初的备课量一定要达到或超过该课程课时总量的三分之一。
教案要妥善携带及保存，以备教学检查。
教学进度计划表填表说明1．本表是教师授课的依据和学生课程学习的概要，也是学院进行教学检查，评价课堂教学质量和考试命题的重要依据，任课教师应根据教学大纲和教学内容的要求认真填写，表中的基本信息和内容应填写完整，不得遗漏。
2．基本信息中的“课程考核说明及要求”的内容主要包括课程考核的方式、成绩评定的方法、平时成绩与考试成绩的比例、考试的题型、考试时间以及其他相关问题的说明与要求等。
3．进度表中“教学内容”只填写章或节的内容，具体讲授内容不必写；每次课只能以2学时为单位安排内容。
4．进度表中的“教学形式及其手段”是指教学过程中教师所采用的各种教学形式及相关手段的说明，一般包括讲授、多媒体教学、课件演示、练习、实验、讨论、案例等。
5．作业安排必须具体（做几题，是哪些题）。
6．进度表中的“执行情况”主要填写计划落实和变更情况。
7．教学进度计划表经责任教授、系（部）领导审签后，不得随意变动，如需调整，应经责任教授、系（部）领导同意，并在执行情况栏中注明。
长江大学工程技术学院教案/讲稿第1页长江大学工程技术学院教案/讲稿第2页长江大学工程技术学院教案/讲稿第3页长江大学工程技术学院教案/讲稿第4页长江大学工程技术学院教案/讲稿第5页长江大学工程技术学院教案/讲稿第6页长江大学工程技术学院教案/讲稿第7页长江大学工程技术学院教案/讲稿第8页长江大学工程技术学院教案/讲稿第9页长江大学工程技术学院教案/讲稿第10页长江大学工程技术学院教案/讲稿第11页长江大学工程技术学院教案/讲稿第12页长江大学工程技术学院教案/讲稿第13页长江大学工程技术学院教案/讲稿第14页长江大学工程技术学院教案/讲稿第15页长江大学工程技术学院教案/讲稿质完全吸收，然后称量吸收物质增加的重量，便可计算蒸气的分压，这个分压就是该温度下被测液体的饱和蒸气压。
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
实验一 燃烧热的测定一、实验目的1. 通过萘的燃烧热测定，了解氧弹量热计各主要部件的作用，掌握燃烧热的测定技术；2. 掌握恒压燃烧热与恒容燃烧热的区别与联系；3. 学会应用图解法校正温度改变值。
二、实验原理燃烧热是指1摩尔物质完全燃烧时所放出的热量。
在恒容条件下测得的燃烧热称为恒容燃烧热(Q v )，其值等于这个过程的内能变化(ΔU )。
在恒压条件下测得的燃烧热称为恒压燃烧热(Q p )，它等于这个过程的焓变(ΔH )。
若把参与反应的气体作为理想气体处理，则存在下列关系式：p v Q Q n RT =+∆⋅ (1-1)式中，Δn 为产物中气体的摩尔数之和与反应物中气体的摩尔数之和的差值；R 为气体常数；T 为反应的绝对温度。
若测得某物质恒压燃烧热或恒容燃烧热中的任何一个，就可根据式(1-1)计算另外一个。
化学反应的热效应通常是用恒压热效应来表示的，而且习惯上用ΔH 表示。
测量化学反应热效应的仪器称为量热计。
本实验采用XRY-1A 型数显氧弹式热量计测量萘的燃烧热。
由于氧弹量热计测定物质的燃烧热是在恒容条件下进行的，故为恒容燃烧热。
其原理是将一定量待测物样品在氧弹中完全燃烧时放出的热量使量热计(包括周围介质)的温度升高，通过测定燃烧前、后量热计温度的变化值，就可以计算出样品的燃烧热。
其关系式如下：()v C T mQ Q l ρ∆=-+点火丝点火丝点火丝 (1-2)式中，m 为标准物质的质量(g)；Q v 为1g 标准物质恒容燃烧放出的热(J·g -1)； Q 点火丝= -1.02×10-3kJ·g -1；l 点火丝为点火丝的长度(cm)；ρ点火丝为单位长度点火丝的质量(g·cm -1)，其值为4.00×10-4 g·cm -1；ΔT 为样品燃烧前后量热计温度的变化值(K) (需用校正法校正)；C 为量热计的热容，即量热计每升高1K 所需要吸收的热量(J·K -1)。
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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》讲义资料
实验三双液系的气—液平衡相图一、实验目的1.绘制常压下环己烷-异丙醇双液系的T—X图，并找出恒沸点混合物的组成和最低恒沸点。
2.学会阿贝折射仪的使用。
二、基本原理：在常温下，任意两种液体混合组成的体系称为双液体系。
若两液体能按任意比例相互溶解，则称完全互溶双液体系;若只能部分互溶，则称部分互溶双液体系。
液体的沸点是指液体的蒸气压与外界大气压相等时的温度。
在一定的外压下，纯液体有确定的沸点。
而双液体系的沸点不仅与外压有关，还与双液体系的组成有关。
图Ⅲ-4-1是一种最简单的完全互溶双液系的T—X图。
图中纵轴是温度(沸点)T，横轴是液体B的摩尔分数XB(或质量百分组成)，上面一条是气相线，下面一条是液相线，对应于同一沸点温度的二曲线上的两个点，就是互相成平衡的气相点和液相点，其相应的组成可从横轴上获得。
因此如果在恒压下将溶液蒸馏，测定气相馏出液和液相蒸馏液的组成就能绘出T—X图。
如果液体与拉乌尔定律的偏差不大，在T—X图上溶液的沸点介于A、B二纯液体的沸点之间(见图Ⅲ-4-1)，实际溶液由于A、B二组分的相互影响，常与拉乌尔定律有较大偏差，在T—X图上会有最高或最低点出现，如图Ⅲ-4-2所示，这些点称为恒沸点，其相应的溶液称为恒沸点混合物。
恒沸点混合物蒸馏时，所得的气相与液相组成相同，靠蒸馏无法改变其组成。
如HCl与水的体系具有最高恒沸点，苯与乙醇的体系则具有最低恒沸点。
图Ⅲ-4-1 完全互溶双液系图III-4-2 完全互溶双液系的另一种类型相图本实验是用回流冷凝法测定环已烷—异丙醇体系的沸点—组成图。
其方法是用阿贝折射仪测定不同组成的体系，在沸点温度时气、液相的折射率，再从折射率—组成工作曲线上查得相应的组成，然后绘制沸点—组成图。
三、仪器和试剂：1.仪器沸点仪1套; 恒温槽1台; 阿贝折射仪1台; 移液管(1mL)2支; 量筒3只; 小试管9支。
2.药品环己烷; 异丙醇。
相关物理常数如下表四、实验步骤：1.工作曲线的绘制298.2K下，用阿贝折射仪逐个测定纯异丙醇、纯环己烷以及环己烷物质的量分数为0.2、0.4、0.6、0.8各组成的标准混合试样的折射率。
物理化学实验讲义
绪论一、物理化学实验目的、要求及注意事项1、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实验技术，学会常用仪器的操作；了解近代大中型仪器在物理化学实验中的应用，培养学生的动手能力。
（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严肃认真、一丝不苟的科学作风。
2、实验要求（1）实验预习进实验室之前必须仔细阅读实验内容及基础知识与技术部分的相关资料，明确本次实验中采用的实验方法及仪器、实验条件和需要测定的物理量等，在此基础上写出预习报告，包括实验目的、简要操作步骤、实验注意事项及实验数据记录表等。
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，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。
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实验一液体饱和蒸气压的测定一、实验目的1.掌握静态法测定液体饱和蒸气压的原理及操作方法。
学会由图解法求其平均摩尔气化热和正常沸点。
2.了解纯液体的饱和蒸气压与温度的关系、克劳修斯-克拉贝龙(Clausius-Clapeyron)方程式的意义。
3.了解真空泵、恒温槽及气压计的使用及注意事项。
二、实验原理通常温度下(距离临界温度较远时)，纯液体与其蒸气达平衡时的蒸气压称为该温度下液体的饱和蒸气压，简称为蒸气压。
蒸发1mol液体所吸收的热量称为该温度下液体的摩尔气化热。
液体的蒸气压随温度而变化，温度升高时，蒸气压增大；温度降低时，蒸气压降低，这主要与分子的动能有关。
当蒸气压等于外界压力时，液体便沸腾，此时的温度称为沸点，外压不同时，液体沸点将相应改变，当外压为101.325kPa时，液体的沸点称为该液体的正常沸点。
液体的饱和蒸气压与温度的关系用克劳修斯-克拉贝龙方程式表示：(1)式中，R为摩尔气体常数；T为热力学温度；ΔvapHm为在温度T时纯液体的摩尔气化热。
假定ΔvapHm与温度无关，或因温度范围较小，ΔvapHm可以近似作为常数，积分上式，得：(2)其中C为积分常数。
由此式可以看出，以lnp对1/T作图，应为一直线，直线的斜率为，由斜率可求算液体的ΔvapHm。
静态法测定液体饱和蒸气压，是指在某一温度下，直接测量饱和蒸气压，此法一般适用于蒸气压比较大的液体。
静态法测量不同温度下纯液体饱和蒸气压，有升温法和降温法二种。
本次实验采用升温法测定不同温度下纯液体的饱和蒸气压，所用仪器是纯液体饱和蒸气压测定装置，如图2-3-1所示：平衡管由A球和U型管B、C组成。
平衡管上接一冷凝管，以橡皮管与压力计相连。
A内装待测液体，当A球的液面上纯粹是待测液体的蒸气，而B管与C管的液面处于同一水平时，则表示B管液面上的(即A球液面上的蒸气压)与加在C管液面上的外压相等。
此时，体系气液两相平衡的温度称为液体在此外压下的沸点。
三、仪器试剂恒温水浴1套；平衡管1只；压力计1台；真空泵及附件等。
纯水；无水乙醇(A.R.)或乙酸乙酯(A.R.)。
图2-3-1 液体饱和蒸气压测定装置图1-平衡管；2-搅拌器；3-温度计；4-缓冲瓶；5-恒温水浴；6-三通活塞；7-直通活塞四、实验步骤1.装置仪器将待测液体装入平衡管，A球约2/3体积，B和C球各1/2体积，然后按图装妥各部分。
2.系统气密性检查关闭直通活塞7，旋转三通活塞6使系统与真空泵连通，开动真空泵，抽气减压至压力计显示压差为53kPa(400mmHg)时，旋转三通活塞6停止系统抽气，使真空泵与大气相通。
观察压力计的示数，如果压力计的示数能在3～5min内维持不变，则表明系统不漏气。
否则应逐段检查，消除漏气原因。
3.排除AB弯管空间内的空气将恒温槽温度调至比室温高3℃，接通冷凝水，抽气降压至液体轻微沸腾，此时AB弯管内的空气不断随蒸气经C管逸出，如此沸腾3～5min，可认为空气被排除干净。
4.饱和蒸气压的测定当空气被排除干净，且体系温度恒定后，旋转直通活塞7缓缓放入空气，直至B、C管中液面平齐，关闭直通活塞7，记录温度与压力。
然后，将恒温槽温度升高3℃，当待测液体再次沸腾，体系温度恒定后，放入空气使B、C管液面再次平齐，记录温度和压力。
依次测定，共测8个值。
五、注意事项减压系统不能漏气，否则抽气时达不到本实验要求的真空度。
抽气速度要合适，必须防止平衡管内液体沸腾过剧，致使B管内液体快速蒸发。
实验过程中，必须充分排除净AB弯管空间中全部空气，使B管液面上空只含液体的蒸气分子。
AB管必须放置于恒温水浴中的水面以下，否则其温度与水浴温度不同。
测定中，打开进空气活塞时，切不可太快，以免空气倒灌入AB弯管的空间中。
如果发生倒灌，则必须重新排除空气。
温度计读数须作露茎校正。
六、数据处理1.数据记录表自行设计数据记录表，包括室温、大气压、实验温度、温度计露茎校正值及对应的压力差等。
室温气压(毫米汞柱)T(℃) T(K) 1/T P(Pa) P(Pa) Ln p2.绘出被测液体的蒸气压－温度曲线，并求出指定温度下的温度系数dp/dT。
3.以lnp对1/T作图，求出直线的斜率，并由斜率算出此温度范围内水的平均摩尔气化热ΔvapHm，由图求算纯液体的正常沸点。
七、讨论与质疑用降温法测定不同温度下纯液体饱和蒸气压的方法如下：接通冷凝水，调节三通活塞使系统降压13kPa，加热水浴至沸腾，此时A管中的待测液体部分气化，其蒸气夹带AB弯管内的空气一起从C管液面逸出，继续维持10min以上，以保证彻底驱尽AB弯管内的空气。
停止加热，控制水浴冷却速度在1℃/min内，此时待测液体的蒸气压(即B管上空的压力)随温度下降而逐渐降低，待降至与C管的压力相等时，则B、C两管液面应平齐，立即记下此瞬间的温度（精确至1/100℃）和压力计之压力，同时读取辅助温度计的温度值和露茎温度，以备对温度计进行校正。
读数后立即旋转三通活塞抽气，使系统再降压10kPa并继续降温，待B、C两管液面再次平齐时，记下此瞬间的温度和压力。
如此重复10次(注意：实验中每次递减的压力要逐渐减小，为什么？)，分别记录一系列的B、C管液面平齐时对应的温度和压力。
在降温法测定中，当B、C两管中的液面平齐时，读数要迅速，读毕应立即抽气减压，防止空气倒灌。
若发生倒灌现象，必须重新排净AB弯管内之空气。
八、思考题1.试分析引起本实验误差的因素有哪些？2.为什么AB弯管中的空气要排干净？怎样操作？怎样防止空气倒灌？3.本实验方法能否用于测定溶液的饱和蒸气压？为什么？4.试说明压力计中所读数值是否是纯液体的饱和蒸气压？5.为什么实验完毕后必须使体系和真空泵与大气相通才能关闭真空泵？实验二燃烧热的测定一、实验目的1.氧弹热量计测定萘的燃烧热2.明确燃烧热的定义，了解恒压燃烧热的差别3.了解热量计中主要部分的作用，掌握氧弹热量计的实验技术4.学会雷诺图解法校正温度改变值二、基本原理1.燃烧与量热根据热化学的定义，1mol 物质完全氧化时的反应热称作燃烧热。
所谓完全氧化，对燃烧产物有明确的规定。
譬如，有机化合物中的碳氧化成一氧化碳不能认为是完全氧化，只有氧化成二氧化碳才可以认为是完全氧化。
燃烧热的测定，除了有其实际应用价值外，还可以用于求算化合物的生成热、键能等。
量热法是热力学的一个基本实验方法。
在恒容或恒压条件下可以分别测得恒容燃烧热QV 和恒压燃烧热Q Ｐ。
由热力学第一定律可知，QV 等于体系内能变化△U ；Q Ｐ等于其焓变△H 。
若把参加反应的气体和反应生成的气体都作为理想气体处理，则它们之间存在以下关系：()pV U H ∆+∆=∆ (1-1a)nRT Q Q V p ∆+= (1-1b)式中，n ∆为反应物和生成物中气体的物质的量之差；R 为气体常数；T 为反应时的热力学温度。
热量计的种类很多，本实验所用氧弹热量计是一种环境恒温式的热量计。
其它类型的热量计可参阅复旦大学主编的物理化学实验教材技术部分第一章第Ⅳ节。
氧弹热量计的安装如图1-1-1和图1-1-2所示。
图1-1-1 氧弹热量计安装示意图 图1-1-2 氧弹剖面图2.氧弹热量计氧弹热量计的基本原理是能量守恒定律。
样品完全燃烧所释放的能量使氧弹本身及其周围的介质的热量计有关附件的温度升高。
测量介质在燃烧前后温度的变化值，就可求算该样品的恒容燃烧热。
其关系式如下：()T C C W Q l Q MW l V ∆+=⋅--计水水2 (1-2) 式中,W 2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；l 和lQ 是引燃用铁丝的长度和单位长度燃烧热，水W 和水C 是以水作为测量介质时，水的质量和比热容；计C 称为热量计的水当量，即除水之外，热量计升高1C ︒所需的热量；T ∆为样品燃烧前后水温的变化值。
为了保证样品完全燃烧，氧弹中须充以高压氧气或其它氧化剂。
因此氧弹应有很好的密封性能，耐高压且耐腐蚀。
氧弹放在一个与室温一致的恒温套壳中。
盛水桶与套壳之间有一个高度抛光的挡扳，以减少热辐射和空气的对流。
3.雷诺温度校正图实际上，热量计与周围环境的热交换无法完全避免，它对温差测量值的影响可用雷诺(Renolds) 温度校正图校正。
具体方法为：称取适量待测物质，估计其燃烧后可使水温上升1.5～2.00C 。
预先调节水温低于室温1.00C 左右。
按操作步骤进行测定，将燃烧前后观察所得的一系列水温和时间关系作图。
得一曲线如图1-1-3。
图中H 点意味着燃烧开始，热传入介质；D 点为观察到GD 线延长并交 ab 线于A 、C 两点，其间的温度差值即为经过校正的T ∆。
图中AA′为开始燃烧到温度上升至室温这一段时间△t 1内，由环境辐射和搅拌引进的能量所造成的升温，故应予扣除。
CC′为由室温升高到最高点D 这一段时间△t ２内，热量计向环境的热漏造成的温度降低，计算时必须考虑在内。
故可认为，AC 两点的差值较客观地表示了样品燃烧引起的升温数值。
在某些情况下，热量计的绝热性能主良好，热漏很小，而搅拌器功率较大，不断引进的能量使得曲线不出现极高温度点，如图1-1-4。
校正方法相似。
三、仪器 试剂氧弹热量计 1套 万用电表 1个) 1支氧气钢瓶1只温度计(0～50C氧气减压阀1只托盘天平1台压片机2台烧杯（1000mL）1只塑料桶1个引燃专用铁丝直尺1把苯甲酸(分析纯)剪刀1把萘(分析纯)图1－1－3 雷诺温度校正图图1I－1－4 绝热良好情况下的雷诺校正图四、实验步骤1.定热量计的水当量⑴样品制作用台秤称取大约1g苯甲酸（切勿超过1.1g，），在压片机上压成圆片。
样片压得太紧，点火时不易全部燃烧；压得太松，样品容易脱落。
将样品干净的玻璃上轻击二、三次（为什么？），再用分析天平精确称量。
⑵装样并充氧气拧开氧弹盖，将氧弹内壁擦干净，特别是电极下端的不锈钢丝更应擦干净。
搁上金属小皿，小心将样品片放置在小皿中部。
剪取18cm长的引燃铁丝，在直径约3mm的玻璃棒上,将其中段绕成螺图1-1-5 样品安装示意图旋形约5～6圈。
将螺旋部分紧贴在样片的表面，两端如图1-1-5所示固定在电极上。
用万用电表检查两电极间电阻值，一般应不大于20Ω，旋紧氧弹盖。
氧气钢瓶上装好减压阀，打开钢瓶阀门，使氧弹中充入2Mpa的氧气。
钢瓶和气体减压阀的使用方法分别参见复旦大学主编的物理化学实验教材绪论第二节和仪器二。
再次用万用表检查两电极间的电阻，如阻值过大或电极与弹壁短路，则应放出氧气，开盖检查。
⑶测量（用案秤准确称取已被调节到低于室温1.0℃的自来水3㎏于盛水桶内，将氧弹放入水桶中央，装好搅拌马达, 把氧弹两电极用导线与点火装置连接，细心安装温度计，盖上盖子。
打开自动控制装置的电源，在面板上按下搅拌按钮，恒温搅拌。