物理化学实验

物理化学实验大三上学期

实验一恒温槽

1.实验原理：

恒温槽之所以能维持恒温，主要是依靠恒温控制器来控制恒温槽的热平衡。当恒温槽因对外散热而使水温降低时，恒温控制器就使恒温槽内的加热器工作，待加热到所需温度时，它又使加热器停止加热，保持恒定水温。

2.实验仪器：

玻璃恒温水浴

精密数字温度温差仪

3.数据处理：

恒温槽灵敏度te=±（t1-t2）/2（t1为最高温度，t2为最低温度），灵敏度曲线（温度-时间）

4.课后题：

⑴恒温槽主要由哪几个部分组成，各部分作用是什么？

答：①浴槽：盛装介质②加热器：加热槽內物质③搅拌器：迅速传递热量，使槽内各部分温度均匀④温度计：观察槽内物质温度⑤感温元件：感应温度，指示加热器工作⑥温度控制器：温度降低时，指示加热器工作，温度升高时，只是加热器停止工作。

⑵对于提高恒温槽的灵敏度，可以哪些方面改进？

答：①恒温槽的热容要大些，传热质的热容越大越好。②尽可能加快电热器与接触温度计间传热的速度，为此要使感温元件的热容尽量小，感温元件与电热器间距离要近一些，搅拌器效率要高。③做调节温度的加热器功率要小。

⑶如果所需恒定的温度低于室温如何装备恒温槽？

答：通过辅助装置引入低温，如使用冰水混合物冰水浴，或者溶解吸热的盐类盐水浴冷却（硝铵，镁盐等）

实验二燃烧焓

1实验原理：

将一定量的待测物质在氧弹中完全燃烧，燃烧时放出的热量使热量计本身及氧弹周围介质的温度升高，通过测定燃烧前后热量计温度的变化值，就可以算出该样品的燃烧热，其关系式为mQv=C△T-Q点火丝m点火丝。

2仪器与药品：

氧弹热量计压片机精密数字温度温差仪

萘苯甲酸

3数据处理：

雷诺温度校正曲线

将燃烧前后历次观测到的水温记录下来，并作图，连成abcd线。图中b点相当于开始燃烧之点，c点为观测到的最高温度点，由于热量计与外界的热量交换，曲线ab及cd常常发生倾斜。取b点所对应的温度T1,c点所对应的温度T2,其平均温度（T1+T2）/2为T,经过T点作横坐标的平行线TO',与折线abcd相交于O'点，然后过O'点作垂直线AB，此线与ab线和cd线的延长线交于E，F 两点，则E点和F点所表示的温度差即为欲求温度的升高值ΔT。EE表示环境辐射进来的热量所造成热量计温度的升高，这部分必须扣除；而FF表示量热计向环境辐射出热量而造成热量计温度的降低，因此这部分必须加入。经过这样校正后的温差表示由于样品燃烧使热量计温度升高的数值。

必须注意，应用这种作图法进行校正时，量热计的温度和外界环境温度不宜相差

太大（最好不超过2～3℃），否则会引起误差。

△cHm=Qp=Qv+RT∑∨B(g)

Qv=(C△T-Q点火丝m点火丝)/m

误差R=|△cHm理论-△cHm实际|/△cHm理论

4.课后题：

⑴说明定容燃烧热和定压燃烧热的差别和相互关系

答：定容燃烧热是在密闭刚性容器里发生的燃烧热，定压燃烧热则是在具有可移动壁里发生的燃烧热，壁内外压相等，所以燃烧前后其压强不变。一般来说，燃烧时，会放热，产气，如果是在定容里，那压强就会升高，这会储存一部分能量，所以释放出来的热就比较少。而定压则不会储存这部分能量，所以会把这部分能量以做体积功的形式释放出来，因此，量会比较大些。

⑵简述装置氧弹和拆开氧弹的操作过程

答：装氧弹：拧开氧弹盖，将其内壁擦干净，特别是电极下端的不锈钢接柱更应擦干净。接着小心的将压好的片状试样的点火丝两端分别紧绕在电极的下端，然后旋紧氧弹盖。

拆开氧弹：首先要把氧弹的出气口打开，放出余气，然后才慢慢旋开盖子。

⑶为什么实验测量得到的温度差值要经过作图法进行校正？

答：量热计热量的散失无法避免，这可以是由于环境向量热计辐射进热量而使其温度升高，也可以是由于量热计向环境辐射了热量而使量热计的温度降低。因此燃烧前后温度的改变值不能直接准确测量，而必须经过作图法进行校正。因为环境向量热计辐射进热量而使量热计温度升高，这部分温度必须扣除；而量热计向环境辐射了热量而使量热计的温度降低，这部分温度必须加入。经过校正后的温

度差才表示由于样品燃烧使量热计温度升高的数值。

⑷使用氧气刚瓶和减压阀时有哪些注意事项。

答：氧气瓶是高压气体容器，使用时一定要注意安全。首先要弄清楚怎么使用：连接好氧弹后，旋紧减压阀，使压力表上读数为15atm，充气3分钟，然后旋松减压阀，取下氧弹，关闭氧气刚瓶上端的阀门，操作完毕。

5.注释：

实验成功的条件是什么？

答：样品是否完全燃烧，燃烧放出的热量尽可能全部传递给量热计和水，几乎不与环境发生热交换。

实验三中和焓

1实验原理：

1mol一元强酸溶液和1mol一元强碱混合时，所产生的中和热不随酸或碱的种类而改变，因为各组全部电离H+OH=H2O △H中和=-57.36KJ·mol-1 若强碱中和弱酸时，首先是弱酸进行解离，然后进行中和反应：CH3COOH=H+CH3COO. △H解离H+OH=H2O. △H中和

总：CH3COOH+OH=H2O+CH3COO △H △H是弱酸与强碱中和反应总的热效应，它包括中和热和解离热两部分，由盖斯定律可求得△H解离=△H-△H中和2仪器与药品：

SWC-ZH中和热(焓)测定装置

3数据处理：

热量计常数K:K=UIt/△T1=PT/△T1

△rH中和=-1000K△T2/CV. △rHm=-1000K△T3/CV

△rH解离=△rHm-△rH中和

误差R=|△rH解离理论-△rH解离实际|/△rH解离理论

4课后题：

⑴本实验是用电热法标定热量计的热容C,能否改用其他方法？请设计出一个实验方案来。

答：实验前十分钟，用较小的功率搅拌蒸馏水后，再用远大于之前的功率搅拌蒸馏水，待温度升高0.8○C左右，再转为较小功率，作图得出△T,根据K=PT/△T 求出K值。

⑵试分析影响本实验结果的因素有哪些？

答：系统保温效果要好，保温装置要干燥，电流电压值高低，即引入系统热量不要太高太低，同时升温速度不易太快，酸碱充分快速混合

⑶中和焓除了与温度、压力有关外，还与浓度有关，如何测量无限稀释时的中和焓？

答：在一定的温度下，测得不同浓度的中和热，再做温度与中和热的曲线，通过取极限的方式，测得无线稀释时的中和热。

实验四溶解焓

1实验原理：

盐类的溶解通常包含晶格的破坏和离子的溶剂化两个同时进行的过程。前者为吸热过程，后者为放热过程。溶解热则是两过程热效应的总和，因此，盐溶解过程是吸热还是放热，是由两过程热效应的相对大小所决定的。溶解热的测定是在绝热式热量计中进行的，根据热量计中温度的变化，即可算出热效应。最简单的热量计就是保温瓶(杜瓦瓶)。