物理化学实验课后思考题
燃烧热的测定
1.本实验中,哪些是体系?哪些是环境?试根据所得到的雷诺校正图,解释体系与环境的热交换的情况?
答:体系指卡计本身及氧弹周围介质(包括氧弹、水、桶、搅拌器等),环境即量热系统以外的部分。图见书上136页。在反应初期,由于环境的热辐射以及搅拌引起体系的温度升高为EE´段应扣除,而反应末期由于体系的温度高于环境的温度,体系向环境热漏这部分热量为CC´应该补偿,EC´即为反应物燃烧前后的温度变化ΔT。
2.水桶中的水温,为什么要选择比环境温度低0.5~1℃?否则有何影响?
答:为了作雷诺校正图,得到准确的ΔT,否则由于环境热辐射和搅拌引起的升温无法扣除。
3.如何用萘的燃烧热数据计算萘的标准生成热?
C10H8 +12O2 →10CO2+4H2O
答:萘的燃烧热等于该反应的反应热,该反应的反应热又等于生成物焓的总和与反应物的焓的总和之差。
Pb-Sn二元金属相图的绘制
1. 对于不同成分的混合物的步冷曲线,其水平段有什么不同?为什么?
答:对于不同成分的混合物的步冷曲线水平段的长短不同,因为水平段的长短与物质的性质,冷却速度和记录速度有关,
2. 解释一个典型步冷曲线的每一部分的含义?
答:当熔融的系统均匀冷却时,如果系统不发生相变,则系统的温度随时间的变化是均匀的,冷却速率较快(如图ab线段);若在冷却过程中发生了相变,由于在相变过程中伴随着放热效应,所以系统的温度随时间变化的速率发生改变,系统的冷却速率减慢,步冷曲线上出现转折(如图b点)。当熔液继续冷却到某一点时(如图c点),此时熔液系统以低共熔混合物固体析出。在低共熔混合物全部凝固以前,系统温度保持不变,因此步冷曲线上出现水平线段(如图cd线段);当熔液完全凝固后,温度才迅速下降(如图de线段)。
3. 对于粗略相等的两组分混合物,步冷曲线上的第一个拐点将很难定,
而其低共熔温度却可以准确确定。相反,对于一个组分的含量很少的样品,第一个拐点将可以准确确定,而第二个拐点将难确定测定。为什么?
答:当固体析出时放出凝固热,因而步冷曲线发生转折,折变是否明显取决于放出的凝固热能抵消散失热量的多少,若放出的凝固热能抵消散失热量的大部分,折变就明显,否则就不明显。对于含有粗略相等的两组分混合物,当有一种组分析出时,其凝固热难以抵消另一组分及其自身热量散失,所以第一个拐点很难确定,但由于两组分含量相当,两种固体同时析出时,受前一个析出放出的凝固热影响较小,因此低共熔温度可以准确确定。对于一个组分含量少的样品,第一个拐点可以准确,第二个拐点将很难确定。
双液体系气液平衡相图的绘制
1. 在测定中,有过热或分馏现象出现时将使测得的相图发生什么变化?
如何防止?
答:过热指由于被加热的液体中几乎不存在空气等原因使得液体的温度可能上升到超过沸点很多而不沸腾,这时测得的温度会比实际值偏高,相图上移,可以用电热丝加热或者加入沸石防止。分馏是指由于连接冷凝管和圆底烧瓶之间的连管过长或位置过高,易导致沸点较高的组分先被冷凝下来,气相样品组成发生偏差,本该属于气相的物质跑到液相中,使得相图收缩,发生右移,可以通过平衡蒸馏仪的设置来避免此现象。
2. 如何判断气液已达平衡状态?
答:温度计的示数不再变化。
3. 平衡蒸馏仪中的蒸气支管口离液面过高和温度计水银球过高和过低,
对测量有何影响?
答:平衡蒸馏仪中的蒸气支管口离液面过高,造成沸点较高的组分先被冷凝下来,这样气相样品的组成有偏差,使得液相中高沸点物质含量减少,气相中高沸点物质增多,相图收缩并且右移。相反的话沸腾的液体有可能溅入小球内,相图扩张并且左移。
温度计水银球过高,测得的为气相的温度,温度变高,相图上移。
温度计水银球过低,测得的为液相的温度,温度变低,相图下移。
乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定
1. 实验用电导法测定的依据是什么?反应物的浓度较大时,能否用该方
法测定,为什么?
答:只有在稀溶液中,某种强电解质的电导率才与其溶液的浓度成正比,而且溶液的总电导率才等于组成溶液的电解质的电导率之和。反应物浓度过大时不能采用此法,因为电导率与浓度不成线形关系。
2. 乙酸乙酯皂化反应为二级反应,如何从实验结果来验证?
答:用Lt对(L0-Lt)/t作图得到一条直线。
3. 清洗铂黑电极时应注意什么?
答:清洗铂黑电极时避免用强酸强碱,要用蒸馏水淋洗,切忌碰电极上的铂黑,以免铂黑脱落,影响电极常数。
丙酮碘化反应速率常数的测定及活化能的测定
1. 本实验中,丙酮碘化反应按几级反应处理,为什么?
答:该反应按零级反应处理,因为如果反应物碘是少量的,而丙酮和酸对碘是过量的,则认为在反应过程中丙酮和酸的浓度基本保持不变,我们通过实验又证实在酸的浓度不太大的情况下,丙酮碘化反应对碘是零级反应,即反应速度与碘的浓度无关,因而反应直到碘全部消耗之前,反应速度将使常数。
2. 若想使反应按一级反应规律处理,在反应液配制时应采用什么手段?
写出实验方案。
答:
3.影响本实验结果精确度的主要因素有哪些?
答:温度和浓度。
蔗糖水解反应速率常数的测定
1.为什么在本实验中没有对旋光仪的零点进行校正?这样会引入误差吗?
答:这样不会引入误差。因为从数据处理来看,求k需要的是αt -α∞ ,所做的零点校正可以抵消。
2.配制蔗糖溶液时称量不够准确,对测量结果有无影响?
答:无影响。因为蔗糖溶液的旋光度与浓度成严格的正比,用旋光度指示浓度。
3. 在混合蔗糖溶液和盐酸溶液时,我们将盐酸加到蔗糖溶液里去,可否
将蔗糖溶液加到盐酸溶液中去?
答:盐酸是催化剂,在加入一半时计时,计时准确,并且反应速率常数是以蔗糖浓度为基准的,把蔗糖加到盐酸中,蔗糖的浓度便不固定,计算时不符合实验原理。
溶液表面张力的测定
1. 气泡的逸出速度对实验结果有何影响?毛细管插入过深而不与液面相
切对实验结果产生什么影响?
答:毛细管中的气泡要均匀而且间断,这样有利于表面活性物质在表面达吸附平衡,并可减少气体分子及气体与器壁的摩擦力,才能获得平衡时的表面张力,出泡速度太快,表面张力偏高。毛细管内的空气压力与管口处的液体表面张力平衡,插入一定深度后,增加空气压力才能抵消这一深度造成的压力,使实验测得的表面张力值偏高。
2.测量乙醇水溶液的表面张力时,为何无需清洗毛细管和支试管?测定折光率应在何处取样?
答:测定时从稀到浓测定,并且溶液的精确组成是由折光率对组成图查得的。取样从支试管取样。
氢氧化铁胶体电动电位的测定
1. 溶胶粒子的电泳速度与哪些因素有关?实验中如何控制这些因素?
答:外加电势梯度越大,胶粒带电越多,胶粒越小,介质的黏度越小,则电泳速度越大。
2. 电泳中辅助液的选择依据依据哪些条件?
答:ζ电位对辅助液的成分十分敏感,最好选用该胶体溶液的超滤液。1-1型电解质的辅助液多选用KCl溶液,因为K Cl 迁移率基本相同,此外,辅助液的电导与溶胶一致,避免因界面处电场强度突变造成两臂界面移动速度不等产生界面模糊。
高聚物相对分子量的测定
1. 高聚物的特征黏度与纯溶剂的黏度为什么不相等?
答:纯溶剂的黏度反应了溶剂分子之间的内摩擦力效应。高聚物的特征黏度反应了在无限稀释溶液中,溶剂分子与高分子之间的内摩擦效应。
2. 用黏度法测高聚物的相对分子质量时,高聚物溶液流经毛细管的时间
为什么要大于100秒?
答:对于一给定的毛细管黏度计,只有在t>100时,溶液的黏度才与溶液在毛细管中的流出时间成正比,数据处理的方法才符合。
原电池电动势的测定
1. 电位差计测量电动势过程中,若检流计光点总是朝一个方向偏转,可
能使什么原因?
答:被测电势高于电位差计的量限;工作电池没有电动势输出,或工
作电池电势低于规定值;工作回路中有断路;被测电池,标准电池,工作电池极性接反。
2. 盐桥的选用应该注意什么问题?
答:盐桥电解质不能与两端电极溶液发生化学反应;盐桥电解质溶液中正负离子迁移率应该相等;盐桥电解质溶液的浓度通常很高,甚至达饱和状态。
第二篇:物理化学实验(南京大学出版社)课后思考题总结
物理化学实验(南京大学出版社)课后思考题总结——网络收集仅供参考
液体饱和蒸汽压的测定----静态法
课内思考题:
1答:分情况,测定过程中溶剂挥发溶液的浓度发生变化,则不能测;但是对于难溶物的饱和溶液或者恒沸物等可以使用本方法测定。
2答:蒸汽温度越高
相对的测量器具温度同样会升高
从而改变测量器具的物理特性
使测量器具内部金属硬度降低 延展性增加等等从而使测量值改变
燃烧热的测定
1实验中哪些是体系?哪些是环境?实验过程中有无热损耗?这些热损耗对实验结果有无影响?
答:内桶和氧弹作为体系,而外桶作为环境。实验过程中有热损耗,有少量热量从内桶传到外桶,使得内桶水温比理论值低,而使得燃烧焓偏低。
2水桶中的水温为什么要选择比外筒水温低?低多少合适?为什么? 答案:为了减少热损耗,因反应后体
系放热会使内筒的温度升高,使体系与环境的温度差保持较小程度,体系的热损耗也就最少。低1度左右合适,因这个质量的样品燃烧后,体系放热会使内筒的温度升高大概2度左右,这样反应前体系比环境低1 度,反应后体系比环境高1 度,使其温差最小,热损耗最小。
3找找总会有。(1) 实验过程中搅拌太慢或太快;(2)引火丝和药片之间的距离; (3)药片没有干燥;(4)搅拌时有摩擦;(5)压片时或松或紧
应从以上方面考虑,实验过程中匀速搅拌,引火丝和药片之间的距离要小于5mm或接触,但不能碰到燃烧皿,记住药片一定要干燥,保证燃烧完全,搅拌式不能有摩擦,而且压片时,压力要适中等等。
T----X图
1蒸馏器中收集气相冷凝液的袋状部的大小对结果有何影响?
答:若冷凝管下方的凹形贮槽体积过大,则会贮存过多的气相冷凝液,其贮量超过了热相平衡原理所对应的气相量,其组成不再对应平衡的气相组成,因此必然对相图的绘制产生影响。
2该实验中,测定工作曲线时折射仪的恒温温度与测
定样品时折射仪的恒温温度是否需要保持一致?为
什么?
答:因溶液的折射率是温度的函数,温度不同,折射率不同,因此,二者的温度必须一致。
3过热现象对实验产生什么影响?如何在实验中尽可能避免?
答:如果产生过热现象,会使液相线上移,相区变窄;可通过
加入沸石的方法消除,加入时,应少量多次,防止沸石失效。
成。另外,气相和液相取样量较多,也影响溶液的组成。
4本实验的误差主要来源有哪些?
答:组成测量:(1)工作曲线;(2)过热现象、分馏效应;(3)取样量。
温度测量:(1)加热速度;(2)温度计校正。
蔗糖水解速率常数的测定
1蔗糖的转化速率常数k 与哪些因素有关?
答:温度、催化剂浓度。
2在测量蔗糖转化速率常数的,选用长的旋光管好?还是短的旋光管好?
答:选用较长的旋光管好。根据公式〔α〕=α×1000/Lc,在其它条件不变情况下,L越长,α越大,则α的相对测量误差越小。
3如何根据蔗糖、葡萄糖和果糟的比旋光度计算α0和α∞?
答:α0=〔α蔗糖〕Dt℃L[蔗糖]0/100
α∞=〔α葡萄糖〕Dt℃L[葡萄糖]∞/100+〔α果糖〕Dt℃L[果糖]∞/100
式中:[α 蔗糖] D t ℃,[α 葡萄糖] D t ℃,[α 果糖] D t ℃分别表示用钠黄光作光源在t℃时蔗糖、葡萄糖和果糖的比旋光度,L(用dm表示)为旋光管的长度,[蔗糖] 0为反应液中蔗糖的初始浓度,[葡萄糖] ∞和[果糖] ∞表示葡萄糖和果糖在反应完成时的浓度。
设t=20℃ L=2 dm [蔗糖]0=10g/100mL 则:
α0=66.6×2×10/100=13.32°
α∞=×2×10/100×(52.2-91.9)=-3.94°
4、试分析本实验误差来源?怎样减少实验误差?
答:温度、光源波长须恒定、蔗糖溶液要现用现配。
1、实验中,为什么用蒸馏水来校正旋光仪的零点?在
蔗糖转化反应过程中,所测的旋光度αt 是否需要零
点校正?为什么?
答:(1)因水是溶剂且为非旋光性物质。
(2)不需,因作lg(αt-α∞)~t 图,不作零点校正,对计算反应速度常数无影响。
2、蔗糖溶液为什么可粗略配制?
答:因该反应为(准)一级反应,而一级反应的速率常数、半衰期与起始浓度无关,只需测得dC/dt 即可。
4、试分析本实验误差来源?怎样减少实验误差?
答:温度、光源波长须恒定、蔗糖溶液要现用现配。
BZ振荡
1.影响诱导期的主要因素有哪些?
答:影响诱导期的主要因素有反应温度、酸度和反应物的浓度。温度、酸度、催化剂、离子活性、各离子的浓度
2.本实验记录的电势主要代表什么意思?与Nernst方程求得的电位有何不同?
答:本实验记录的电势是Pt丝电极与参比电极(本实验是甘汞电极)间的电势,而Nernst方程求得的电位是电极相对于标准电极的电势,它反映了非标准电极电势和标准电极电势的关系。
表面张力
1、用最大气泡法测定表面张力时为什么要读最大压力差?
答:分析毛细管口气泡的形成与破裂的过程中,气泡的半径与气泡膜表面张力的关系有:
当时,气泡的达到最大,此时等于。当时,减小;而继续抽气,使压力差增大而导致气泡破裂。故读取最大压差,使满足
,从而计算表面张力。
2、哪些因素影响表面张力测定结果?如何减小以致消除这些因素对实验的影响?
答:影响测定结果的因素有:仪器系统的气密性是否良好;测定用的毛细管是否干净,实验中气泡是否平稳流过;毛细管端口是否直切入液面;毛细管口气泡脱出速度;试验温度。
故试验中要保证仪器系统的气密性,测定用的毛细管洁净,实验中气泡平稳流过;毛细管端口一定要刚好垂直切入液面,不能离开液面,但亦不可深插;从毛细管口脱出气泡每次应为一个,即间断脱出;表面张力和温度有关,要等溶液恒温后再测量。
3、滴液漏斗放水速度过快对实验结果有没有影响?为什么?
答:若放水速度太快,会使抽气速度太快,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。
粘度法测高聚物
磁化率的测定
1.不同励磁电流下测得的样品摩尔磁化率是否相同?
答:相同,摩尔磁化率是物质特征的物理性质,不会因为励磁电流的不同而变。但是在不同励磁电流下测得的cM稍有不同,。主要原因在于天平测定臂很长(约50cm),引起Dw的变化造成的,当然温度的变化也有一定影响。
2.用古埃磁天平测定磁化率的精密度与哪些因素有关?
答:(1)样品管的悬挂位置:正处于两磁极之间,底部与磁极中心线齐平,悬挂样品管的悬线勿与任何物体相接触;
(2)摩尔探头是否正常:钢管是否松动,若松动,需坚固;
(3)温度光照:温度不宜高于60℃,不宜强光照射,不宜在腐蚀性气体场合下使用;
(4)摩尔探头平面与磁场方向要垂直;
(5)空样品管需干燥洁净,每次装样高度,均匀度需一样,测量结果的精密才高。
电动势的测定
1对消法测电动势的装置中,电位差计、标准电池、检流计及工作电池各有什么作用?
答:原理:严格控制电流在接近零的情况下来测定电池的电动势。在待测电池上并联一个大小相等,方向相反的外加电势差,这样待测电池中没有电流通过,外加电势差的大小即等于待测电池的电动势。
电位差计:用于电池电动势和电极电势的测量。
检流计:用于平衡直流电测量,如电桥中作为示零装置。
标准电池:提供电动势的标准参考量,用以标定电位差计。
工作电池:提供与待测电池电动势方向相反而数值几乎相等的外加电动势,用以对消待测电池的电动势。
2、参比电极应具备什么条件?它有什么功用?
答:具备条件:高稳定性、可逆性、重现性。
功用:二级标准电极。
3、盐桥有什么作用?选用作盐桥的物质应有什么原
则?
答:作用:减小液接电位(盐桥、单液电池)。
原则:(1)盐桥溶液应不与电池溶液发生化学反应;(2)盐桥溶液中阴阳离子的迁移数应尽量相等。
4、UJ-25 型电位差计测定电动势过程中,有时检流计
向一个方向偏转,分析原因。
答:电池极性接反、待测电池电动势太大。
5电池电动势与电池中氯化钾的浓度的关系?
答:离子浓度大,电容就大,储存的移动电荷就大,电动势也越大!
7.对照理论值和实验测得值,分析误差产生的原因。
答:原电池电动势测定结果的误差来源有很多:标准电池工作时间过长,长时间有电流通过,标准电动势偏离;盐桥受污染;饱和甘汞电极电势不稳定;未能将电位差计旋钮设定在待测电池电动势应有的大体位置,使待测电池中有电流通过等等。
乙酸乙酯测皂化反应
1.为什么实验用NaOH和乙酸乙酯应新鲜配制?
答:氢氧化钠溶液易吸收空气中二氧化碳而变质;乙酸乙酯容易挥发和发生水解反应而使浓度改变。
2.为何本实验要在恒温条件下进行,而且CH3COOC2H5和NaOH溶液在混合前还要预先恒温?混合时能否将乙酸乙酯溶液倒入NaOH溶液中一半时开始计时?
答:(1)因为温度对电导有影响。(2)不能,应刚混合完开始计时。
3.被测溶液的电导率是哪些离子的贡献?反应进程中溶液的电导率为何发生减少?
答:参与导电的离子有、和。在反应前后浓度不变,的迁移率比的迁移率大得多。随着时间的增加,不断减少,不断增加,所以,体系的电导率值不断下降。
如何测K
4 CH3COOC2H5+NaOH = CH3OONa+C2H5OH
t=0 C0 C0 0 0
t=t Ct Ct C0 - Ct C0 -Ct
t=∞ 0 0 C0 C0
速率方程式 ,积分并整理得速率常数k的表达式为:
假定此反应在稀溶液中进行,且CH3COONa全部电离。则参加导电离子有Na+、OH-、CH3COO-,而Na+反应前后不变,OH-的迁移率远远大于CH3COO-,随着反应的进行,
OH- 不断减小,CH3COO-不断增加,所以体系的电导率不断下降,且体系电导率(κ)
的下降和产物CH3COO-的浓度成正比。
令 、和分别为0、t和∞时刻的电导率,则:
t=t时,C0 –Ct=K( - ) K为比例常数
t→∞时,C0= K( - )
联立以上式子,整理得:
可见,即已知起始浓度C0,在恒温条件下,测得和 ,并以 对 作图,可得一直线,则直线斜率 ,从而求得此温度下的反应速率常数k。