物化實驗(飽和蒸氣壓、皂化、蔗糖)2

1、實驗一靜態(tài)法測定液體的飽和蒸汽壓 、實驗目的、實驗目的、實驗原理、實驗原理、藥品儀器、藥品儀器、實驗步驟、實驗步驟、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)處理、思考題、思考題、注意事項、注意事項u 明確純液體飽和蒸汽壓的定義和氣液兩相平衡的概 念，深入了解純液體飽和蒸汽壓和溫度的關系；u 學會用靜態(tài)法測定液體的飽和蒸氣壓，初步掌 握低真空實驗技術；u 學會圖解法求被測液體在實驗范圍內的平均蒸發(fā)摩爾焓。. 實驗目的實驗目的. 實驗原理實驗原理2*/lnRTHdTppdmvapCRTHppmvap/ln* 由實驗測定幾個不同溫度下的飽和蒸氣壓，用圖解法求得直線的斜率，根據(jù)上式即可求出 。 測定飽和蒸氣壓的常用方法有動態(tài)法

2、和靜態(tài)法兩種，本實驗采用后者。即在一定的溫度下，直接測定體系的壓力，測定時要求體系內無雜質氣體。 實驗測定的裝置如圖1所示。 mvapHCRTHppmvap/ln*圖1 等壓計示意圖 球a中盛有被測液體，故a稱之為樣品池，U 形管bc部分以被測液體作為封閉液，這一部分稱為等壓計。實驗裝置實驗裝置 先將a與b之間的空氣抽凈，然后從c的上方緩慢放入空氣，使等壓計b、c兩端的液面平齊，且不再發(fā)生變化時，則ab之間的蒸氣壓即為此溫度下被測液體的飽和蒸氣壓，因為此飽和蒸氣壓與c上方的壓力相等，而c上方的壓力可由壓力計得出。溫度則由恒溫槽內的溫度計直接讀出，這樣可得到一個溫度下的飽和蒸氣壓數(shù)據(jù)；當升高溫度

3、時，因飽和蒸氣壓增大，故等壓計內b液面逐漸下降，c液面逐漸上升。同樣從c的上方再緩慢放入空氣，以保持bc兩液面的平齊，當恒溫槽達到設定的溫度且在bc 兩液面平齊時，即可讀出該溫度下的飽和蒸氣壓；用同樣的方法可測定其它溫度下的飽和蒸氣壓。. 儀器和試劑儀器和試劑. 實驗步驟實驗步驟. 實驗數(shù)據(jù)處理實驗數(shù)據(jù)處理將上述的實驗數(shù)據(jù)記錄于下表中：將上述的實驗數(shù)據(jù)記錄于下表中： 作作 圖，由圖中直線的斜率求出樣品在實驗溫度范圍內圖，由圖中直線的斜率求出樣品在實驗溫度范圍內的摩爾氣化焓的摩爾氣化焓 和正常沸點和正常沸點. 注意事項注意事項 本實驗共測定45個溫度下乙醇的飽和蒸氣壓。人為因素造成的測定誤差是影

4、響結果的主要原因。因此，在實驗操作過程中應注意以下幾點： 1、使恒溫槽在恒溫時具有較高的靈敏度。 2、要獲得準確的飽和蒸氣壓數(shù)值，關鍵是要將等壓計和樣品 池之間的空氣徹底抽凈。在抽氣即將結束之前，可松開夾在冷凝管上的夾子，輕輕搖晃壓力計，以加速空氣的排出。而空氣的排凈與否，只能根據(jù)經(jīng)驗和從實驗數(shù)據(jù)上判斷。3、在升溫過程中，要及時向體系中放入空氣，以保持等壓計兩液面平齊，不要等溫度升高4 后再放氣，以免使等壓計內的乙醇沸騰，使封閉液減少。4、最初將樣品加入樣品池后，殘留在等壓計U型管內的乙醇要適量，以U型管體積的三分之二左右為宜。過多時會影響抽氣，過少時乙醇很快被抽盡。另外，抽氣速率要適中，避免

5、抽氣速率過快，等壓計液體沸騰劇烈，乙醇被很快被抽盡的情況出現(xiàn)。 . 思考題思考題1、如果測定乙醇水溶液的蒸氣壓，本實驗的方法是、如果測定乙醇水溶液的蒸氣壓，本實驗的方法是否適用？否適用？答：如果測定乙醇水溶液的蒸氣壓，本實驗的方法不適用。因為對二組分體系，即使在同一溫度下，蒸氣壓還與組分的濃度有關，在抽氣過程中肯定會引起組成的改變。 2、在本實驗中，如果空氣未被抽凈，所測定的蒸氣、在本實驗中，如果空氣未被抽凈，所測定的蒸氣壓與標準值相比，是偏大還偏是??？壓與標準值相比，是偏大還偏是小？答：如果空氣未抽凈，等壓計內存有一定量的空氣，所測量的蒸氣壓值偏高。 實驗二乙酸乙酯皂化反應速率常數(shù)的測定 、

6、實驗目的、實驗目的、實驗原理、實驗原理、藥品儀器、藥品儀器、實驗步驟、實驗步驟、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)處理、思考題、思考題、注意事項、注意事項 1.掌握測定乙酸乙酯皂化反應速率常數(shù)及反應活 化能的物理方法-電導法； 2.了解二級反應的特點，學會用作圖法求二級反 應的速率常數(shù)及其活化能； 3.熟悉電導測量方法和電導率儀的使用。. 實驗目的實驗目的 乙酸乙酯皂化反應是個典型的二級反應。設反應物起始濃度均為C0，經(jīng)時間t后產(chǎn)物的濃度為x。 OHHCCOONaCHNaOHHCOOCCH523523t=0 C0 C0 0 0t=t C0-x C0 -x x xt= 0 0 C0 C0 該反應的速率方程為：20)

7、(xCkdtdx積分得： -（1）0011cktxc. 實驗原理實驗原理 本實驗采用電導法測量皂化反應中電導本實驗采用電導法測量皂化反應中電導L隨時間隨時間t的變化。的變化。設L0、Lt、L分別代表時間為0、t、時溶液的電導。在稀溶液下，乙酸乙醋皂化反應，在不同反應時刻，其電導率與濃度的滿足以下關系：)()()()0(0000ttxxCLtCLtCLt式中：、-與溫度、溶劑、電解質NaOH及NaAc的 性質有關的比例常數(shù)； L0、L-反應開始和終了時溶液的總電導率； Lt-時間t時溶液的總電導率。-（2）由（由（2 2）式得：）式得： -（3）000)(CLLLLxt將（將（3 3）式代入（）

8、式代入（1 1）得：）得：LtLLkCLtt001tLLLtt0作直線關系圖，從斜率求出作直線關系圖，從斜率求出反應速率常數(shù)。反應速率常數(shù)。 根據(jù)阿侖尼烏斯（rrhenius)公式，反應活化能a可由下式求出：211212)(lnTRTTTEkka式中：k1、k2分別為溫度1、2時反應的速率常數(shù)?；蛘撸篊TREka1ln采用電導率法的依據(jù)：（1）溶液中參與導電的離子只有OH-、Na+和 CH3COO- ，隨著反應進行，Na+濃度保持不變， OH-則不斷減少，而CH3COO-不斷增多，由于OH- 的摩爾電導比離子的摩爾電導大得多，因此，隨 著反應的進行，溶液電導不斷減少。（2）在很稀溶液中，每種強

9、電解質的電導率L與濃度 成正比，而且溶液的總電導率等于溶液中各電解 質電導率之和。1. 電導率儀；2. 恒溫槽一套；3. 反應管；4. 移液管、大試管、容量瓶等；5. 乙酸乙醋(AR) (0.02mol/L)； 氫氧化鈉(AR)(0.02mol/L)；6. 等等。. 儀器和試劑儀器和試劑恒溫槽一套控溫儀控溫儀玻璃溫度計玻璃溫度計接觸溫度計接觸溫度計電動攪拌器電動攪拌器加熱器加熱器反應管混合前恒溫混合前恒溫混合過程混合過程混合后測定混合后測定開啟恒溫槽開啟恒溫槽調節(jié)溫度調節(jié)溫度洗滌試管反洗滌試管反應器并烘干應器并烘干恒溫恒溫反應過程的反應過程的電導率測定電導率測定量取被測量取被測溶液于試溶液于試

10、管反應管管反應管測定初始測定初始電導率電導率L L0 0配制乙酸配制乙酸乙醋溶液乙醋溶液. 實驗步驟實驗步驟恒溫槽裝置 連接好恒溫槽裝置，打開電動攪拌器、控溫儀的開關，調節(jié)接觸溫度計的溫度(以玻璃溫度計為準，30或35)，加熱至恒溫。 注意：加熱器的插頭，應插在控溫儀的插孔上，不得直接插到 其它電源插座上。乙酸乙酯溶液的配制 乙酸乙醋溶液的濃度應與氫氧化鈉溶液的濃度相同（均為0.02mol/L）； 配制100ml 0.02mol/L的乙酸乙醋，需乙酸乙醋m=0.17622g（m/M=0.1*0.02，M為乙酸乙醋的分子量88.11g/mol）； 即：乙酸乙醋的體積為V=m/； 乙酸乙醋密度與溫

11、度關系：2631095. 110168. 192454. 0tt式中：密度的單位為g/ml; 溫度t的單位為。 用移液管量取20ml0.02mol/LNaOH溶液和20ml蒸餾水放于100ml燒杯中，混均后倒入大試管中（蓋上橡皮塞）。 在反應管的小管中加入20ml0.02mol/L乙酸乙醋溶液，大管中加入20ml0.02mol/L NaOH溶液（均蓋上橡皮塞）。 把它們同時放入恒溫槽中，恒溫15分鐘。 溶液在恒溫槽中恒溫15min后，即可以進行測定。 電導率儀的量程設置在10ms檔； 對溫度進行補償（根據(jù)室溫）； 對儀器進行校正，把“校正測量”轉換開關置于“校正”處，調節(jié)常數(shù)校正旋鈕至示值為電

12、導電極常數(shù)； 把“校正測量”轉換開關置于“測量”處，即可開始測量。 用蒸餾水沖洗電導電極，用濾紙吸干電極上的水，把電極插入大試管中(恒溫15 min后)，測得的電導率即為初始電導率0 。初始電導率0的測定電導率t的測定： 用蒸餾水沖洗電導電極，用濾紙吸干電極上的水，電極掛在架上待用。 待反應管溶液恒溫15分鐘后，混合，開始計時。 插入電極，測量t的值，從計時開始每5分鐘記錄一次，30分鐘后第10分鐘記錄一次，到60分鐘為止。 按照上述方法，測定30或35時的L0及Lt的數(shù)值。實驗日期： ；(1)第一次恒溫溫度： ；L0= ms/cm(2)第二次恒溫溫度： ；L0= ms/cm時間(min)電導

13、率Lt時間(min)電導率Lt. 實驗數(shù)據(jù)處理實驗數(shù)據(jù)處理將實驗數(shù)據(jù)記錄于下表中：將實驗數(shù)據(jù)記錄于下表中： 1.計算 ；2.作 關系圖； 3.計算直線斜率k，反應速率常數(shù)K；4.求出皂化反應的a；5.文獻值。tLLt0tLLLtt0 Lt(ms/cm)0AB Lt1 Lt2 的關系圖tLLLtt0第一次恒溫溫度 30 Lt(ms/cm)0AB Lt1 Lt2 的關系圖tLLLtt0第二次恒溫溫度 35 直線斜率k1、k2用下式計算：102012)()(tLLtLLLLktt反應速率常數(shù)1、2用下式計算：kCK01文獻值： 在25 下，氫氧化鈉濃度，乙酸乙酯濃度均為0.02mol/L，其反應速率

14、常數(shù): K=6.4（molL-1）-1min-1其中反應速率常數(shù)與溫度的關系式為：54. 400754. 01780lgTTK乙酸乙酯皂化反應的活化能:Ea=27.3KJ/mol1.電導率儀要進行溫度補償及常數(shù)校正；2.反應液在恒溫時都要用橡膠塞子蓋好；3.混合過程既要快速，又要小心謹慎，不要把溶液擠出反應管；4.嚴格控制恒溫的溫度，因為反應過程溫度對反應速率常數(shù)影響很大；5.嚴格配制溶液的濃度，保證氫氧化鈉與乙酸乙酯的濃度相等，否則反應速率常數(shù)計算公式將發(fā)生變化。. 注意事項注意事項 1.為什么本實驗要在恒溫下進行？而且氫氧化 鈉與乙酸乙酯溶液混合前要預先恒溫？ 2.各溶液在恒溫和操作過程中

15、為什么要蓋好？ 3.如何從實驗結果驗證乙酸乙酯皂化反應為二 級反應？ 4.如果氫氧化鈉和乙酸乙酯起始濃度不相等， 則應怎樣計算值？ 5.被測溶液的電導是哪些離子的貢獻？反應過 程中溶液的電導為何發(fā)生變化？. 思考題思考題實驗三蔗糖水解反應速率常數(shù)的測定、實驗目的、實驗目的、實驗原理、實驗原理、藥品儀器、藥品儀器、實驗步驟、實驗步驟、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)處理、思考題、思考題、注意事項、注意事項 1.測定蔗糖轉化反應的速率常數(shù)和半衰期； 2.了解該反應的反應物濃度與旋光度之間的 關系； 3.了解旋光儀的基本原理，掌握旋光儀的正 確使用方法。. 實驗目的實驗目的 蔗糖是從甘蔗內提取的一種純有機化合物，也是

16、和生活關系最密切的一個天然碳水化合物。 蔗糖經(jīng)酸性水解后，產(chǎn)生一分子D-葡萄糖和一分子D-果糖： 蔗糖 葡萄糖 果糖612661262112212OHCOHCOHOHCH. 實驗原理實驗原理 該反應是一個三級反應，在純水中此反應的速率極慢，通常需要在H+離子催化作用下進行。由于反應時水是大量存在的，盡管有部分參與了反應，仍可近似地認為整個反應過程中水的濃度是恒定的；而且H+是催化劑，其濃度也保持不變。因此蔗糖反應可看作為假一級反應。一級反應的速率方程為：kCdtdC式中：C為時間t時的反應物濃度，0lnlnCktC積分可得：式中：C0為反應開始時反應物濃度。K：t，tt，CC2ln212121

17、0即為反應半衰期表示可用時間時當k為反應速率常數(shù)。（1） 因為蔗糖及其轉化產(chǎn)物都具有旋光性，而且它們的旋光能力不同，故可以利用體系在反應進程中旋光度變化來度量反應進程。本實驗通過測定反應液的旋光度來求得蔗糖水解反應的速率常數(shù)k和半衰期t1/2。 溶液的旋光度與溶液中所含旋光物質的旋光能力、溶劑性質、溶液濃度、樣品管長度及溫度等均有關系。當其它條件均固定時，旋光度與反應物濃度呈線性關系，即：=C 式中：比例常數(shù)與物質旋光能力、溶劑性質、樣品管長度及溫度等有關。 物質的旋光能力用比旋光度來度量，比旋光度用下式表示：ADCl10020).100/(),(,),589(,2020020mlgCdmln

18、mDDCAD為濃度為樣品管長度為測得的旋光度即線的波長是指用鈉燈光源表示實驗時溫度為右上角的反應物蔗糖是右旋性物質，比旋光度D20=66.6o；生成物葡萄糖也是右旋物質，比旋光度D20=52.5o；生成物果糖是左旋性物質， 比旋光度D20=-91.9o。 由于生成物中果糖的左旋性比葡萄糖右旋性大，所以生成物呈左旋性質。因此隨著反應的進行，體系的右旋角不斷減少，反應至某一瞬間，體系的旋光度可恰好等于零，而后就變成左旋，直至蔗糖完全水解，這時左旋角達到最大值。設體系最初的旋光度為：00C反（t=0，蔗糖尚未轉化）當時間為t時，蔗糖濃度為C，此時旋光度為t，即：體系最終的旋光度為：0C生（t=，蔗糖

19、已完全轉化）)(0CCCt生反（2）（3）（4）將(2)、(3)和(4)式代入(1)式即得：)ln()ln(0ktt 顯然，以ln(t-)對t作圖可得一直線，從直線斜率即可求得反應速率常數(shù)K。為避免測可用古根亥姆法得到 ctkttt1)ln( 旋光管使用示意1. 旋光儀一臺；2. 恒溫水浴鍋；3. 移液管、錐形瓶、容量瓶等；4. 蔗糖(AR)、HCl(2mol/L)；5. 秒表. 儀器和試劑儀器和試劑開啟恒溫器開啟恒溫器旋光儀開關旋光儀開關稱取蔗糖配稱取蔗糖配制鹽酸制鹽酸調節(jié)溫度調節(jié)溫度儀器調零儀器調零水解過程的水解過程的旋光度測定旋光度測定完全水解的完全水解的旋光度測定旋光度測定蔗糖鹽酸恒蔗

20、糖鹽酸恒溫溫1515分分. 實驗步驟實驗步驟溫度設定及旋光儀零點校正 溫度設定：調節(jié)恒溫器的接點溫度計，至20（以玻璃溫度計為準） 旋光儀零點校正：用蒸餾水清洗樣品管后，向管內倒?jié)M蒸餾水（不產(chǎn)生氣泡），用濾紙吸干管外壁的水，將樣品管放入旋光儀中，調整旋光度的刻度值為零或其零刻度附近。 移取25ml 20%蔗糖溶液到150ml燒杯中，移取25ml HCl溶液到另一150ml燒杯中，然后將HCl溶液倒入蔗糖溶液?；旌弦后w在兩燒杯中反復對倒幾次即混合均勻。用混合液潤洗旋光管幾次，然后灌滿旋光管。記錄旋光度0，每隔4min記錄數(shù)據(jù)，得4 8 1260。實驗日期： ；恒溫器溫度： ；旋光儀零點： 。t的測定：最終旋光度= 。 時間(min)旋光度t. 實驗數(shù)據(jù)處理實驗數(shù)據(jù)處理將實驗數(shù)據(jù)記錄于下表中：將實驗數(shù)據(jù)記錄于下表中： 1.計算t-和ln(t-)；2.作ln(t-)t關系圖； 3.計算直線斜率k，反應