2020版物理化学实验讲义综合
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物理化学实验讲义
目录
1．液体饱和蒸汽压的测定 2．摩尔电导率的测定 3．二元固液相图的绘制 4．燃烧热的测定 5．电池电动势的测定 6．最大气泡法测定液体表面张力 7．一级反应－H2O2 的分解 8．乙酸乙酯皂化反应的速率常数的测定
一 预习要求
实验一 液体饱和蒸气压的测定
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。
头封闭。 ② 整体气密性检查： a．将进气阀、平衡阀 2 打开，平衡阀 1 关闭（三阀均为顺时针关闭，逆时针开启）。
启动压力泵，压力罐中的压力值=数字压力表的显示值-当前大气压力。
b．停止压力泵工作，关闭进气阀，并检查平衡阀 2 是否开启，平衡阀 1 是否完全关 闭。观察数字压力表，若显示数字下降值在标准范围内（小于 0.01Kpa/秒）,说明整体气密 性良好。否则需查找并清除漏气原因，直至合格。
c．微调部分的气密性检查：关闭平衡阀 2，用平衡阀 1 调整微调部分的压力，使之低 于压力罐中压力的 ，观察数字压力表，其显示数字变化值在标准范围内（小于±0.2Kpa/ 分），说明气密性良好。若显示压力值上升超过标准， 说明平衡阀 2 泄漏；若显示压力值 下降超过标准，说明平衡阀 1 泄漏。
（2）精密数字压力计的气密性检查 a．预压及气密性检查：继续将缓冲储气罐装置 2 接口用堵头封闭，用平衡阀 2 缓慢加 压至满量程，观察数字压力表显示值变化情况，若 1 分钟内显示值稳定，说明传感器及压力 计本身无泄漏。确认无泄漏后，泄压至零，并在全量程反复预压 2~3 次，方可正式测试。 b．采零：泄压至零，使压力传感器与大气相通，按一下采零键，以消除仪表系统的零 点漂移，此时 LED 显示“0000”。 注意：尽管仪表作了精细的零点补偿，但因传感器本身固有的漂移（如时漂）是无法处理的， 因此，每次测试前都必须进行采零操作，以保证所测压力值的准确度。 3．饱和蒸气压的测定 仪表采零后连接实验系统，即将缓冲储气罐装置 2 接口与实验系统连接，此时实验系统 的压力等于大气压的值减去仪表显示值。 当空气被排除干净，且体系温度恒定后，旋转平衡阀 1 缓缓放入空气，直至 B、C 管中 液面平齐，关闭平衡阀 1，记录温度与压力。然后，升高恒温槽温度 3℃~5℃，当待测液体 再次沸腾，体系温度恒定后，旋转平衡阀 1 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 6 个值。 关机：先将实验系统泄压，再关掉电源开关(OFF)。
或
lg P V H m B'
(3-3)
2.303RT
(3-3)式表明 lg P 与 1 有线性关系。作图可得一直线，斜率为 tg 。因此可得实验温度范围 T
内液体的平均摩尔汽化热 vap H m 。
vap H m 2.303R tg (3-4)
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。
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。
牢，以不漏气为原则，保证实验系统的气密性。无冷阱用橡胶管将冷阱两端短路连接。 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 （1）缓冲储气罐的气密性检查： ① 用橡胶管将进气阀与压力泵、装置 1 接口与数字压力表分别连接，装置 2 接口用堵
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：
Hale Waihona Puke Baidu
(3-1)
vap 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， vap H m 可视为为常数（实际上 vap H m 与温度有关）。积分上式得：
ln P V H m B (3-2) RT
六 数据记录及处理
1. 自行设计实验数据记录表格，正确记录全套原始数据并填入演算结果。 2. 以测得的蒸汽压对温度 T 作图。 3. 由 P－T 曲线均匀读取 10 个点，列出相应的数据表，然后给出 对 的直线图，由直 线斜率计算出被测液体在实验温度范围内的平均摩尔汽化热，并与文献值比较。 4. 由曲线求得待测液体的正常沸点，并与文献值比较。
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 3-1 所示：
图 3-1 液体饱和蒸气压测定装置图
四 仪器和药品
液体饱和蒸汽测定仪 1 套；真空泵 1 台；玻璃恒温槽一台；DP-A（YW）精密数字气压计、 温度计。蒸馏水。
五 实验步骤
1．装置仪器 橡胶管与管路接口装置、玻璃仪器、数字压力计等相互连接时，接口与橡胶管一定要插
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。静态法适用于蒸气压较大的液体. 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。 2．动态法：在不同外部压力下测定液体的沸点。 3．饱和气流法：在液体表面上通过干燥的气流，调节气流速度，使之能被液体的蒸汽所饱 和，然后进行气体分析，计算液体的蒸汽压。
目录
1．液体饱和蒸汽压的测定 2．摩尔电导率的测定 3．二元固液相图的绘制 4．燃烧热的测定 5．电池电动势的测定 6．最大气泡法测定液体表面张力 7．一级反应－H2O2 的分解 8．乙酸乙酯皂化反应的速率常数的测定
一 预习要求
实验一 液体饱和蒸气压的测定
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。
头封闭。 ② 整体气密性检查： a．将进气阀、平衡阀 2 打开，平衡阀 1 关闭（三阀均为顺时针关闭，逆时针开启）。
启动压力泵，压力罐中的压力值=数字压力表的显示值-当前大气压力。
b．停止压力泵工作，关闭进气阀，并检查平衡阀 2 是否开启，平衡阀 1 是否完全关 闭。观察数字压力表，若显示数字下降值在标准范围内（小于 0.01Kpa/秒）,说明整体气密 性良好。否则需查找并清除漏气原因，直至合格。
c．微调部分的气密性检查：关闭平衡阀 2，用平衡阀 1 调整微调部分的压力，使之低 于压力罐中压力的 ，观察数字压力表，其显示数字变化值在标准范围内（小于±0.2Kpa/ 分），说明气密性良好。若显示压力值上升超过标准， 说明平衡阀 2 泄漏；若显示压力值 下降超过标准，说明平衡阀 1 泄漏。
（2）精密数字压力计的气密性检查 a．预压及气密性检查：继续将缓冲储气罐装置 2 接口用堵头封闭，用平衡阀 2 缓慢加 压至满量程，观察数字压力表显示值变化情况，若 1 分钟内显示值稳定，说明传感器及压力 计本身无泄漏。确认无泄漏后，泄压至零，并在全量程反复预压 2~3 次，方可正式测试。 b．采零：泄压至零，使压力传感器与大气相通，按一下采零键，以消除仪表系统的零 点漂移，此时 LED 显示“0000”。 注意：尽管仪表作了精细的零点补偿，但因传感器本身固有的漂移（如时漂）是无法处理的， 因此，每次测试前都必须进行采零操作，以保证所测压力值的准确度。 3．饱和蒸气压的测定 仪表采零后连接实验系统，即将缓冲储气罐装置 2 接口与实验系统连接，此时实验系统 的压力等于大气压的值减去仪表显示值。 当空气被排除干净，且体系温度恒定后，旋转平衡阀 1 缓缓放入空气，直至 B、C 管中 液面平齐，关闭平衡阀 1，记录温度与压力。然后，升高恒温槽温度 3℃~5℃，当待测液体 再次沸腾，体系温度恒定后，旋转平衡阀 1 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 6 个值。 关机：先将实验系统泄压，再关掉电源开关(OFF)。
或
lg P V H m B'
(3-3)
2.303RT
(3-3)式表明 lg P 与 1 有线性关系。作图可得一直线，斜率为 tg 。因此可得实验温度范围 T
内液体的平均摩尔汽化热 vap H m 。
vap H m 2.303R tg (3-4)
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。
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。
牢，以不漏气为原则，保证实验系统的气密性。无冷阱用橡胶管将冷阱两端短路连接。 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 （1）缓冲储气罐的气密性检查： ① 用橡胶管将进气阀与压力泵、装置 1 接口与数字压力表分别连接，装置 2 接口用堵
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：
Hale Waihona Puke Baidu
(3-1)
vap 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， vap H m 可视为为常数（实际上 vap H m 与温度有关）。积分上式得：
ln P V H m B (3-2) RT
六 数据记录及处理
1. 自行设计实验数据记录表格，正确记录全套原始数据并填入演算结果。 2. 以测得的蒸汽压对温度 T 作图。 3. 由 P－T 曲线均匀读取 10 个点，列出相应的数据表，然后给出 对 的直线图，由直 线斜率计算出被测液体在实验温度范围内的平均摩尔汽化热，并与文献值比较。 4. 由曲线求得待测液体的正常沸点，并与文献值比较。
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 3-1 所示：
图 3-1 液体饱和蒸气压测定装置图
四 仪器和药品
液体饱和蒸汽测定仪 1 套；真空泵 1 台；玻璃恒温槽一台；DP-A（YW）精密数字气压计、 温度计。蒸馏水。
五 实验步骤
1．装置仪器 橡胶管与管路接口装置、玻璃仪器、数字压力计等相互连接时，接口与橡胶管一定要插
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。静态法适用于蒸气压较大的液体. 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。 2．动态法：在不同外部压力下测定液体的沸点。 3．饱和气流法：在液体表面上通过干燥的气流，调节气流速度，使之能被液体的蒸汽所饱 和，然后进行气体分析，计算液体的蒸汽压。