物理化學(xué)實驗課后練習(xí)參考（完整版）

1、物理化學(xué)實驗課后練習(xí)參考一、問答題1.用最大氣泡法測定溶液的表面張力的實驗操作中，為什么要求讀出最大壓力差 ？劄p（內(nèi)）p（外）時,氣泡會從毛細管口逸出。.：p= p（外）p（內(nèi)）,.巾可從壓力計兩邊讀數(shù)的差值h讀出。（1分）2二r p為氣泡逸出時受到向下的總作用力2兀rG為氣泡在毛細管口受到的表面張力（2分）當二r2.lpmax= 2二時,氣泡就逸出了故實驗中要求讀出最大壓力差h 。（2分）2最大氣泡壓力法測液體的表面張力實驗時，某同學(xué)發(fā)現(xiàn)，當毛細管管端不是剛剛與液面相 接觸，而是插入液面一小段距離時，測得的h偏高。因而該同學(xué)在討論中說毛細管管端插入液體內(nèi)部，將使測得的表面張力值偏高，你認為

2、這一說法對嗎？為什么？答：知標樣 S及未知樣 X，貝Ux/ s= hx/A hs影響x值的因素與 h之測定值,X,S樣的密度及毛細管端插入深淺等眾多因素有關(guān)。3在恒溫、恒壓下，測定化學(xué)反應(yīng)速率常數(shù)的方法常分為物理法及化學(xué)法兩類，請你以做過的實驗為例，簡述這兩類方法的主要區(qū)別及優(yōu)缺點。物理法：如電導(dǎo)法測乙酸乙酯皂化速率常數(shù)等，優(yōu)點是不需要直接取樣，不需中止反應(yīng)，測量快，測得數(shù)據(jù)多，數(shù)據(jù)誤差小，所測的物理量易轉(zhuǎn)化為電訊號，易實現(xiàn)測定、記錄、處理的自動化。缺點是：對不同反應(yīng)體系要用不同物理量，有的體系找不到合適的物理量，物理量與濃度關(guān)系不規(guī)則，易引入系統(tǒng)誤差，需要比較特殊的儀器。（5分）化學(xué)法：如用

3、 KMnO4滴定法測定H2O2分解反應(yīng)速率常數(shù)，其優(yōu)點是使用通常用的 化學(xué)分析方法，如多為容量法分析測定濃度，取得的數(shù)據(jù)直接引入動力學(xué)方程，不加其他關(guān)系。缺點是需取樣并中止反應(yīng)才能進行分析，取樣記時及反應(yīng)條件控制易引入誤差，化學(xué)分析慢，取得數(shù)就少，增加了數(shù)據(jù)處理誤差，不易實現(xiàn)自動化。（5分）4請設(shè)計一電化學(xué)實驗，測定下列反應(yīng)的等壓熱效應(yīng)，并說明其理論根據(jù)（不寫實驗裝置及實驗步驟）。Ag（s） + HCl（aq） = AgCI（s） J + 1/2 H2（g）答（1）設(shè)計電池Ag - AgCl（s） | HCl（aq） | H2（Pt）（1.5 分）（2）壓力p 一定時，測該電池于某溫度下的電動

4、勢E和電池的溫度系數(shù)C曰?。﹑可得電池的反應(yīng)焓變值 H = -zFE + zFT（曰訂）p此厶H即為該反應(yīng)不在電池中進行時，反應(yīng)的等壓熱效應(yīng)。（1.5分）（3）因為反應(yīng)不論是否在電池中進行，其初、終態(tài)相同，禾U用狀態(tài)函數(shù)的性質(zhì) H （電池中）= H （燒杯中），在等 T，等p, Wf = 0時， H = Qp （2分） 5某種不可燃固體物質(zhì)，加熱可使它分解成為另一種固體和一種氣體，請設(shè)計一個實驗以測定上述分解反應(yīng)的AH和“S ,簡要敘述實驗方法和所依據(jù)的熱力學(xué)原理，不必繪出實驗裝置圖。答實驗方法：將該固體放在密閉容器中，將容器抽成真空，置于電爐上加熱，測定不同溫度下的平衡分解壓。（3分）平衡時

5、：-G = :.G + RTInQp= 0（2分）.G =- RT ln Kp= .-：H T ：S（1分）Kp值即相當于此固體分解壓：lnKp= . H /（RT）+AS/R（2分）以ln Kp對1/T作圖，得一直線，從斜率求出H（1分）在直線上找一點，代入上式，求出。6某研究所，需要測定牛奶樣品的熱值，請?zhí)岢鏊鑳x器及實驗步驟。答儀器：氧彈燃燒熱測定儀一套步驟：（1）水當量的測量；（2）空白濾紙的熱能測定；（3）牛奶樣品用濾紙吸取烘干稱重進行測量。7. 用氧彈量熱計測定有機化合物的燃燒熱實驗，有的實驗教材上要求在量熱測定時，在氧彈中加幾滴純水，然后再充氧氣、點火，請說明加的這幾滴水的作用是

6、什么？答希望產(chǎn)物 H2O盡快凝聚為液態(tài)水。8. 為什么在測量原電池電動勢時，要用對消法進行測量？而不能使用伏特計來測量？答：要準確測量電池電動勢只有在電流無限小的可逆情況下進行，對消法可達到此目的。伏特計與待測電池接通后，要使指針偏轉(zhuǎn)，線路上必須有電流通過， 這樣一來變化方式不可逆，所測量結(jié)果為有 極化”現(xiàn)象發(fā)生時的外電壓。9作為鹽橋使用的電解質(zhì)有什么要求？答：鹽橋電解質(zhì)不能與兩端電極溶液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；鹽橋電解質(zhì)溶液中的正、 負離子的遷移速率應(yīng)該極其接近；鹽橋電解質(zhì)溶液的濃度通常很高，甚至達到飽和狀態(tài)。10. 以本實驗中的裝置來說，哪一部分是體系?答：（將裝置圖中的平衡管部分轉(zhuǎn)化一下）根據(jù)實驗

7、題目可知，體系中應(yīng)包含液體部分和氣體部分，因此本實驗的體系是A中的液體和A B液面之間的氣體。答：有影響。參見【物理化學(xué)】教科書有關(guān)部分（P147148）。公式11. 體系中的氣體部分含有空氣等惰性氣體時，是否對飽和蒸氣壓的測定產(chǎn)生影響?公式中Pg*為沒有惰性氣體存在時液體的飽和蒸氣壓，Pg為有惰性氣體存在且總壓為pe時液體的飽和蒸氣壓。12. 怎樣才能把體系中的空氣排出到環(huán)境中去，使得體系的氣體部分 幾乎全部是由被測液體的蒸氣所組成？如何判斷空氣已被趕凈？答：通過對體系加熱或（/和）減小環(huán)境的壓力，可以把體系中的空氣等惰性氣體排出到環(huán) 境中去。剛開始時，空氣比較多，通過B C管液體冒泡排出的

8、速度較快，后來逐步減慢。當體系溫度達到液體的沸點并且空氣很少時，冒泡排出氣體的速度比較慢并且均勻，此時冒 泡排出的氣體主要是飽和蒸氣。13. B C之間的U形狀液體所起到的作用是什么？答： 起到一個液體活塞（或液封）的作用，用于分隔體系與環(huán)境。（同時通過該液體活塞， 可將體系中的空氣排除到環(huán)境中去） 起到檢測壓力的作用。（當B、C管中的液面等高時，說明體系的壓力等于環(huán)境的壓力， 可以通過測量環(huán)境的壓力來代表體系的壓力） 當 B、 C 管中的液面等高時測定溫度和壓力的數(shù)據(jù)，也可保持多次測量數(shù)據(jù)時體系的體 積幾乎相等。14. 怎樣才能使環(huán)境的空氣不會進入到體系中去？ 答：讀測完溫度和壓差的數(shù)據(jù)以后

9、，趕快給體系加熱，或減小環(huán)境的壓力15. 對于動力學(xué)研究中，物理量及其測量儀器的選擇有哪些方面的考慮：答：反應(yīng)前后，體系的物理量的變化非常顯著；測的物質(zhì)濃度成線性關(guān)系的特征物質(zhì)量為最佳；測的物質(zhì)濃度不成線性關(guān)系的非特征物質(zhì)量為最差。16. 根據(jù)具有簡單反應(yīng)級數(shù)的化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)特征， 大致有哪幾種確定反應(yīng)級數(shù)的數(shù)據(jù)處理 方法？答：微分法，積分法，半衰期法，改變初始物質(zhì)濃度法。17. 動力學(xué)實驗，一般情況下為什么要在恒溫條件下進行？答：不同溫度下的反應(yīng)速度不一樣， 反應(yīng)速率常數(shù)與溫度有關(guān)， 電導(dǎo)率的數(shù)值與溫度也有關(guān)， 所以要準確進行動力學(xué)測量，必須在恒溫條件下進行。18. 在本實驗的裝置中哪部分是

10、燃燒反應(yīng)體系？燃燒反應(yīng)體系的溫度和溫度變化能否被測 定？為什么？答：在本實驗裝置中，氧彈的內(nèi)部是被測物質(zhì)的燃燒空間，也就是燃燒反應(yīng)體系。由于做燃燒實驗時要在氧彈中充入高壓的氧氣， 燃燒瞬間將產(chǎn)生高溫， 這樣就無法將溫度計 （或溫差 計）直接插入到高壓氧彈中或者因為溫度計無法承受高壓或高溫，另外溫度計是玻璃或金屬外殼，在氧彈外面也無法與氧彈緊密接觸，或者有的溫度計（如熱電偶）達不到測量精度， 所以很難對燃燒反應(yīng)體系進行溫度或溫度差的測量。19. 在本實驗的裝置中哪部分是測量體系？測量體系的溫度和溫度變化能否被測定？為什么？答：由于不能直接對燃燒反應(yīng)體系進行溫度或溫度差測量，因此就需要將燃燒反應(yīng)體

11、系 （氧彈）放入到一種可以進行溫度或溫度差測量的介質(zhì)中去， 構(gòu)成比燃燒反應(yīng)體系大的測量體系。 在本實驗的裝置中，盛水桶、 3000ml 水（剛好可以淹沒氧彈）和氧彈三部分組成了測量體 系，溫度計可以插入到水中并與水緊密接觸， 不需要承受高壓和高溫， 這樣可以根據(jù)測量體 系的溫度變化去推斷燃燒反應(yīng)進行所放出的熱量。20. 測量體系與環(huán)境之間有沒有熱量的交換？（即測量體系是否是絕熱體系？）如果有熱量交換的話，能否定量準確地測量出所交換的熱量？答：測量體系與環(huán)境之間有熱量的交換， 因為理想的絕熱條件是不可能達到的。 同時影響熱 量的交換量大小的因素也比較多，與體系、 環(huán)境的材質(zhì)有關(guān)；與體系、 環(huán)境的

12、接觸界面 積大小有關(guān)； 與體系、 環(huán)境的溫差有關(guān)， 所以要定量準確地測量出體系與環(huán)境交換的熱量 是比較困難的。如果有凈的熱量交換的話，將會增大實驗的測量誤差。21. 在一個非絕熱的測量體系中怎樣才能達到相當于在絕熱體系中所完成的溫度和溫度差 的測量效果？答：既然無法避免體系與環(huán)境之間有熱量的交換， 就希望體系與環(huán)境之間交換的熱量為零或 盡可能的小。 在本實驗過程中， 樣品點火燃燒以后體系的溫度肯定將高于環(huán)境的溫度， 體系 將熱傳遞給環(huán)境， 因此就必須在樣品點火燃燒以前使體系的溫度低于環(huán)境的溫度，使體系從環(huán)境處獲得熱量， 并使體系獲得的熱量與傳出的熱量盡量抵消， 這樣測量的效果就相當于絕 熱體系

13、的結(jié)果。這就是 “雷諾校正圖 ”的設(shè)計思想。22. 在本實驗中采用的是恒容方法先測量恒容燃燒熱，然后再換算得到恒壓燃燒熱。為什么 本實驗中不直接使用恒壓方法來測量恒壓燃燒熱？答：原因為：如果是使用恒壓燃燒方法，就需要有一個無摩擦的活塞，這是機械摩擦的理想境界， 是做不到的； 做燃燒熱實驗需要盡可能達到完全燃燒， 恒壓燃燒方法難于使另一 反應(yīng)物 “氧氣 ”的壓力(或濃度)達到高壓，會造成燃燒不完全，帶來實驗測定的實驗誤 差。23. 苯甲酸物質(zhì)在本實驗中起到什么作用？答：熱量交換很難測量， 溫度或溫度變化卻很容易測量。 本實驗中采用標準物質(zhì)標定法，根 據(jù)能量守恒原理， 標準物質(zhì)苯甲酸燃燒放出的熱量

14、全部被氧彈及周圍的介質(zhì)等吸收，使得測量體系的溫度變化，標定出氧彈卡計的熱容。再進行奈的燃燒熱測量和計算。24. 恒壓燃燒熱與恒容燃燒熱有什么樣的關(guān)系？答：Qp=Qv n(RT)Qp:恒壓燃燒熱；Qv:恒溶燃燒；An：反應(yīng)前后氣態(tài)物質(zhì)的量之差；T為環(huán)境(外夾套)的溫度。25. 在本實驗裝置中哪些是體系？哪些是環(huán)境？體系和環(huán)境通過哪些哪些途徑進行熱交換？ 這些熱交換對結(jié)果影響怎樣？如何進行校正？答：體系包括內(nèi)筒以內(nèi)的部分，如氧彈,水等；內(nèi)筒以外的為環(huán)境。體系和環(huán)境以空氣層絕熱。體系和環(huán)境交換能量的途徑有：傳導(dǎo)、輻射、對流、蒸發(fā)和機械 攪拌等。在測定的前期和末期， 體系和環(huán)境間溫差的變化不大，交換能

15、量較穩(wěn)定。 而反應(yīng)期 溫度改變較大 ,體系和環(huán)境間溫差隨時改變，交換的能量也不斷改變，很難用實驗數(shù)據(jù)直接 求算，通常采用作圖或經(jīng)驗公式等方法消除其影響。26. 攪拌過快或過慢有何影響？答：攪拌過快會產(chǎn)生大量熱量使體系溫度升高造成誤差； 攪拌過慢會使體系溫度不均勻造成 誤差。27. 扼要說明測定市售麥片熱值的方案回答要點：(1) 針對麥片的某一品牌從商店里隨機抽樣取一定量的麥片(2) 用氧彈量熱計測定麥片的燃燒熱。(3) 用標準物質(zhì)法來測量氧彈量熱計的熱容即確定儀器的水當量。這里所說的標準物質(zhì)為苯甲酸，其恒容燃燒時所放出的熱量為26460 Jg-1。實驗中將苯甲酸壓片后準確稱量與該數(shù)值的乘積即為

16、所用苯甲酸完全燃燒放出的熱量；點火用的Cu-Ni合金絲燃燒時放出的熱量；實驗所用O2氣中帶有的N2氣燃燒生成氮氧化物溶于水所放出的熱量，其總和一并傳給氧彈量熱計使其溫度升高。根據(jù)能量守恒原理，物質(zhì)燃燒放出的熱量全部被氧彈及周圍的介質(zhì)(本實驗為2000毫升水)等所吸收，得到溫度的變化為 T,所以氧彈量熱計的熱容為：Q+2.9/ + 5.98rc+=-二ArAT(4) 欲測物質(zhì)的恒容燃燒熱 Qv,即：*AT-2.9/)叫詩mg司XM(5) 主要儀器與試劑：氧彈量熱計1套，壓片機1臺，溫差測定儀1臺，計算機1臺，氧氣鋼瓶(需大于80Kg壓力)，氧氣減壓器1個，萬用表1個，充氧導(dǎo)管1個，點火絲若干，

17、扳手1把，容量瓶(1000mL 1只，2000mL 1只)，苯甲酸(分析純)，蔗糖(分析純)。28. 要說明測定(-)Ag|AgCI|KCI(飽和)| KCI(飽和)|Hg2Cl2|Hg(+)電池反應(yīng)的 rHm回答要點：(1) 制作AgCI |Ag電極：在銀絲或鉑金絲上用鍍銀液鍍上一層銀，然后將鍍上銀的金屬絲插 入0.1mol.dm-3HCI溶液中用電鍍的方法在銀表面生成一層AgCI。 以AgCI |Ag電極作為負極，KCI(飽和)|Hg2Cb|Hg作為正極組成原電池。(3)測定不同溫度時的原電池的電動勢，作圖求出原電池的溫度系數(shù)vH二-zFE zFTKCI鹽(5)主要儀器設(shè)備：EM-2A型電

18、子電位差計；光亮鉑金電極；飽和甘汞電極；飽和 橋；容量瓶；超級恒溫水??；帶恒溫夾套的電解池等。29. 將沉淀反應(yīng)Ag+ +CI-f AgCI設(shè)計成原電池，并說明實驗測定Ksp(AgCI)的原理回答要點：(1)設(shè)計原電池如下：陽極：AgCI (s)+ e- t Ag + Cl 陰極：Ag+ e- t Ag- +(-)Ag(s)| AgCI (s)| Cl | Ag | Ag(s)(+) 25 C時此電池的標準電動勢：E0 = E0 (Ag+| Ag)- E 9(CI-| AgCI (s)| Ag)=0.799-0.2221=0.5769V 主要儀器設(shè)備：EM-2A型電子電位差計； Ag+| Ag

19、電極；C| AgCI (s)| Ag電極；飽和 KCI 鹽橋；容量瓶；超級恒溫水浴；帶恒溫夾套的電解池等。0.0592: AgCI (s)1 g： (Ag )： (CI_)-0.57690.0592 Ig Ksp30擬訂測定表面活性劑臨界膠束濃度的實驗原理，并列出實驗所需的主要儀器設(shè)備回答要點：(1) 表示表面活性物質(zhì)的濃度足夠大時達到飽和狀態(tài)，液面上剛剛擠滿一層定向排列的表面活性物質(zhì)的分子，形成單分子膜；此時在溶液本體則形成具有一定形狀的膠束。把開始形成一定形狀膠束所需要表面活性物質(zhì)的最低濃度，稱為臨界膠束濃度。達到臨界膠束濃度時溶液的表面張力最低。(2) .用最大氣泡法測定不同濃度時的表面

20、張力，先用已知表面張力的純水測定儀器常數(shù)k ；再測定表面活劑的表面張力，即二=-cp = kcp2(3) 用所測得的一組 d c作圖，曲線的最低拐點所對應(yīng)的的濃度即為所測定的臨界膠束濃 度。(4) 儀器與藥品：超級恒溫水??；恒溫套管；250mL抽水泵；毛細管(半徑為0.150.2mm)； 400mL燒杯；100mL容量瓶等。31.簡要說明用電化學(xué)方法測定反應(yīng)NADH + H +CH3COH1 NAD + C2H5O的平衡常數(shù) K回答要點:(1)設(shè)計原電池如下：陽極：NAD+H+2e-NADH陰極：CH3COH+2H+2e-C2H5OHPt |NAD+(a =1),NADH( a =1),H+(pH=7)| CH 3COH( a =1) ,H+(pH=7) ,C 2H5OH( a =1) |Pt測定上述電池在 25C時的標準電動勢 E(3)按下式計算igK：KZE 二0.0592(4) 主要儀器設(shè)備：EM-2A型電子電位差計;NAD +( a =1),NADH( a =1),H+(pH=7)|Pt 電極;CH3COH( a =1) ,H+(pH=7) ,C2H5OH( a =1) |Pt電極；容量瓶；超級恒溫水?。粠Ш銣貖A套的電解池等。32將反應(yīng)H2OtH+ +OH-設(shè)計成原電池，并說明實驗