物化实验下册实验题

反应基本完全。
3分
11.电解质的电导实验：某同学测得 25 oC 时 0.05 mol·dm-3 CH3COOH 溶液的电导
率为 3.68×10-2 S·m-1，查书本可知 H+和 CH3COO-的离子摩尔电导率 Λm∞ (H+)和 Λm
∞ (CH3COO-)分别为 349.82×10-4 和 40.9×10-4 S·m2·mol-1。试计算
解： ln k2 Ea ( 1 1 )
k1
R T2 T1
ln k2 106460 ( 1 1 ) =3.807 0.0905 8.314 333 303
k2/k1 = 45.03 k2 =4.075 min-1
4分
ln CA,0 CA
k2t =122.3
CA = 7.69*10-54CA,0
2分 3分
10.(7分)在做“蔗糖水解”实验时，为了较快得到α∞的数据，我们将浓度约为1 mol·dm-3的蔗糖反应液放在60 ℃的水浴中（加快反应）保温30 min，然后再测 定其旋光度，当作反应完全的α∞。但是我们并不清楚这时是否水解完全。某同 学为了验证实验中这种求α∞方法的可靠性，设计了如下的评价方法：1）从手册 中查出蔗糖水解反应的活化能为106.46KJ·mol-1；2）应用自己的实验测定结果 即30℃下的速率常数k = 0.0905 min-1，求出蔗糖在60℃时的水解速率常数；3）求 出60 ℃下蔗糖水解30 min后的剩余浓度，看反应是否接近完全。请你也按该同 学的设计及有关数据作一番计算，并评价实验中求α∞的可靠性。
20.（3 分）4. “鼓泡法测定液体表面张力”实验：气泡在增大的过程中，其曲率半 径逐渐减小 ，由拉普拉斯方程，对应的附加压强随之逐 渐 增大 ，（填增大或减小）至气泡逸出的瞬间，附加压 强达最 大。
21（. 本题6分）为测定298K下乙酸乙酯皂化反应的速率常数，
取浓度为0.02mol/dm3的碱液和酯各25mL等量混合，反应
（2分）
Λm = k/C = 3.68*10-2 S·m –1/50 mol·m-3 = 7.36*10-4 S·m2·mol-1 α = Λm/Λm∞ = 0.01884
（2分） （2分）
K
C 2 C（ 1 ）
=
1.809*10-5
（2 分）
12.本次实验中，电导率仪有哪 3 种应用？（3 分）
20min 后 ， 由 电 导 率 变 化 值 换 算 出 碱 的 浓 度 减 少 了
0.00566mol/dm3，求（1）速率常数，（2）半衰期t1/2。
解
：
k2
x ta(a
x)
0.00566 20 0.01 (0.01 0.00566
)
6.52 dm 3
/ mol.min
t1/ 2
1 ak2
设在时间 t 时生成物的浓度为 x ,则该反应的动力学方程为：
dx dt
Байду номын сангаас
k (ca
x)(cb
x)
式中 ca、cb 分别为乙酸乙酯与 NaOH 的起始浓度，k 为反应速率常数。若 ca =cb ,则式（8-33）变为：
dx dt
k (ca
x)2
积分式得：
k= 1 x t ca (ca x)
可以看出，由实验测出不同t时的x值，即可算出不同t值时的k值。
α =Λm (HAc) /Λm∞ (HAc)
K = (Cα/Cө·Cα/Cө)/[C(1－α)] = (Cα/Cө)·[α2/(1－α)]
6.（2 分）在“蔗糖水解反应速率常数的测定”实验中，我们是如何测得水解完全 时的旋光度α∞的？请叙述。 将反应液的一半装在干燥洁净的锥形瓶中，加盖密封，置于 60℃水浴中水解 30min， 取出冷却后，测定出其旋光度作为水解完全时的旋光度α∞
分） 答：蔗糖水解反应中，水作为溶剂，同时也参加了反应，由于相比蔗糖的浓度， 水是大大过量的，可以认为反应过程中水的浓度基本保持不变；盐酸作为催化剂， 同样的在反应过程中浓度保持一定，因此水和盐酸的浓度均可并入常数项中，反 应当作假一级反应来处理。
15. 如果我们要测定出乙酸乙酯皂化反应的活化能，应如何设计实验和数据处理？ （4 分） （1）实验设计：反应在恒温槽中进行，测定 2 个以上反应温度时的速率常数； （2）数据处理：由公式 ln k2 Ea ( 1 1 ) 计算 Ea
(1) Λm(NaOH) = / c = 221×104 S m2 mol1 (2) HCl的浓度为0.1/3mol dm3, 其电导率为:
(1.70－ 0.562/3)S m1 = 1.33 S m1 Λm(HCl) = 1.33/[（0.1/3）103] =3.9910-2 Sm2mol1
1. （２分）“过氧化氢反应速率常数测定”和“蔗糖水解”实验中，我们是分别 测定物理量 压强 旋光度 随时间的变化来跟踪反应的进程。 2.（2 分）用鼓泡法测定某正丁醇溶液的表面张力。同一毛细管，在水中逸出气 泡时，附加压强为 600 Pa，而样品为该正丁醇溶液时，得附加压强为 480Pa。已
知在该测定温度下水的表面张力为 72.75 mN·m-1。则毛细管半径为 2.425×10-4
17（. 本题 4 分）写出电导法测定乙酸乙酯皂化反应速率常数所依据的动力学方程, 你是如何测得反应初始(t = 0)时,体系的电导率值的?
设在时间 t 时生成物的浓度为 x ,则该反应的动力学方程为：
dx dt
k (ca
x)(cb
x)
）
式中 ca、cb 分别为乙酸乙酯与 NaOH 的起始浓度，k 为反应速率常数。若 ca =cb ,则式（8-33）变为：
k1 R T1 T2 或作 lnk~1/T 的图，由斜率推求 Ea。
16.（本题 4 分）简述蔗醣水解反应的速率常数测定的实验操作步骤。 ① 仪器清零。蒸馏水装入旋光管放入样品室（注意记住旋光管放的位置），按清 零按钮清零。 ②αt 的测定。 用移液管移取 25.00 mL 蔗糖溶液至一干燥的烧杯中,再移液管移取 25.00 mL 4 mol·L-1 的 HCl 溶液加入混合（注意混合的顺序）（加入一半时按下秒表记时），摇 匀，迅速用此液淌洗旋光管 2 遍，装满旋光管，盖紧、擦干后，放入样品室，记 录 2，3，4，5min，……所对应的旋光度。 ③α∞的测定。剩下的混合液放入洁净干燥的锥形瓶,塞紧锥形瓶口，将其放入约 55℃ 水浴中，加热 30 min 以上，再冷却至室温，先用此液洗旋光管 2 遍，余液装满旋光管， 盖紧，擦干，放入样品室，测定α∞ 。
7.（3 分）“鼓泡法测定液体表面张力”实验：气泡在增大的过程中，其曲率半径
逐渐
减小
，由拉普拉斯方程，对应的附加压强随之逐渐 增
大
，（填增大或减小）至气泡逸出的瞬间，附加压强达最 大 。
8.（4 分）写出电导法测定乙酸乙酯皂化反应速率常数所依据的动力学方程,你是
如何测得反应初始(t = 0)时体系的电导率值的?
度 c0 为 0.0１mol/L
。(选填 0.01mol/L 或 0.02mol/L)
5. （本题 4 分）电解质溶液的电导实验，在我们测出了浓度为 c 的醋酸溶液的
电导率和配制醋酸溶液的水的电导率值后，如何计算出醋酸的电离平衡常数？
κHAc κ溶液 κH2O
Λm (HAc)＝κ（ＨＡｃ）／ｃ
Λm∞ (HAc) =Λm∞ (H+)＋Λm∞ (Ac-)
24.画出 KCl 溶液的摩尔电导率与浓度的相互关系的示意图。（2 分）
Λm
Λm∞
c
25．实验测得 25 ℃时 0.05 mol·dm-3 CH3COOH 溶液的电导率为 3.68×10-2 S·m-1，查
手册知 CH3COOH 的 Λm∞为 390.72*10-4 S·m2·mol-1 。试计算 CH3COOH 溶液的
pH = 3.05
（2 分）
26. （1分）“蔗糖水解反应速率常数测定”实验中，我们是测定物理量 旋光度
随时间的变化来跟踪反应的进程； 27.（4分）用鼓泡法测定某正丁醇溶液的表面张力。同一毛细管，在水中逸出气 泡时，附加压强为600 Pa，而样品为该正丁醇溶液时，得附加压强为350Pa。已 知在该测定温度下水的表面张力为72.75 mN·m-1。则毛细管半径为
将 0.01mol/l 的 NaOH 溶液的电导率作为反应初始(t = 0)时,体系的电导率值的
9（. 5分）0.1 moldm3 NaOH溶液的电导率是2.21S m1，加入与其等体积的0.1 mol dm3 HCl 溶液时, 电导率下降为0.56 S m1。再加入一份相同体积的0.1 mol dm3 HCl溶液后, 电导率增加到1.70 S m1。 计算: (1) NaOH的摩尔电导率； (2) HCl的摩尔电导率
1）Λm∞ (CH3COOH)
2) 该浓度下醋酸的 Λm (CH3COOH)
3) 该浓度下 CH3COOH 解离度α
4）醋酸的解离常数 Ka（8 分） 解：Λm∞=Λm∞ (H+) + Λm∞ (CH3COO-) =（349.82+40.9）*10-4 S·m2·mol-1
=390.72*10-4 S·m2·mol-1
分）
（2）数据处理：由公式 ln k2 Ea ( 1 1 ) 计算 Ea k1 R T1 T2
或作 lnk~1/T 的图，由斜率推求 Ea。（2 分）
14.蔗糖水解反应中，蔗糖、水和盐酸都参加了反应，可为何我们把它当作一级 反应来处理（v = k C 蔗糖），速率方程中不包含水和盐酸的浓度项？（3 分，酌情打
1 0.01 6.52
15.3min
图 1 鼓泡过程示意图
22.“乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定”实验中，我们是测定物理量电导率 随 时间的变化来跟踪反应的进程。（1 分）
23. 在“蔗糖水解反应速率常数的测定”实验中，我们是如何测得水解完全时的旋 光度α∞的？请叙述。（2 分） 将反应液的一半装在干燥洁净的锥形瓶中，加盖密封，置于 60℃水浴中水解 30min， 取出冷却后，测定出其旋光度作为水解完全时的旋光度α∞
(1)Λm(NaOH) = / c = 221×104 S m2 mol1 (2) 中和后得NaCl的浓度为0.05 mol dm3,
Λm(NaCl) = {0.56/(0.05103)}Sm2mol1 =112104 Sm2mol1
19.（3 分）“蔗糖水解反应速率常数测定”实验中，我们是测定物理量 旋光度 随时间的变化来跟踪反应的进程；该实验中，影响速率常数值的两个主要因素是： 温度 ， 催化剂(或盐酸)的量 。
m
，该正丁醇溶液的表面张力为 ５８．２０ m N·m-1
。
3. （本题２分）影响蔗糖水解反应速率常数的因素有 酸浓度 、 温度 。
4.（本题 2 分）乙酸乙酯皂化反应速率常数测定试验中，测κt 时我们选 0.02mol/L 浓度的 NaOH 与 0.02mol/L 乙酸乙酯溶液等体积混合，数据处理时反应物的初浓
解离度α，解离常数 K，pH 值。（8 分） Λm = k/C = 3.68*10-2 S·m –1/50 mol·m-3 = 7.36*10-4 S·m2·mol-1 （2
分）
α = Λm/Λm∞ = 0.01884
（2
分）
K
C 2 C（ 1 ）
=
1.809*10-5
（2
分）
C(H+) = C = 0.05 mol·dm-3 * 0.01884 =9.42 * 10-4 mol·dm-3
dx dt
k (ca
x)2
（
积分式得：
k= 1 x
（）
t ca (ca x)
可以看出，由实验测出不同t时的x值，即可算出不同t值时的k值。
将0.01mol/l的NaOH溶液的电导率作为反应初始(t = 0)时,体系的电导率值的
18. （本题5分）0.1 moldm3 NaOH溶液的电导率是2.21S m1. 加入与其等体积 的0.1 mol dm3 HCl 溶液时, 电导率下降为0.56 S m1. 计算: (1)NaOH的摩尔电导率 (2)NaCl的摩尔电导率
（1）测定强电介质 KCl 的摩尔电导率与浓度的关系，外推极限摩尔电导率；
（2）弱电解质电离平衡常数的测定；
（3）测定乙酸乙酯皂化反应动力学实验。
13. 如果我们要测定出乙酸乙酯皂化反应的活化能，应如何设计实验和数据处理？
（4 分）
（1）实验设计：反应在恒温槽中进行，测定 2 个以上反应温度时的速率常数（2