物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)思考題解答1

1、思考題實(shí)驗(yàn)一 燃燒熱的測定1. 在本實(shí)驗(yàn)中，哪些是系統(tǒng)？哪些是環(huán)境？系統(tǒng)和環(huán)境間有無熱交換？這些熱交換對實(shí)驗(yàn)結(jié)果有何影響？如何校正？提示：盛水桶內(nèi)部物質(zhì)及空間為系統(tǒng)，除盛水桶內(nèi)部物質(zhì)及空間的熱量計(jì)其余部分為環(huán)境，系統(tǒng)和環(huán)境之間有熱交換，熱交換的存在會(huì)影響燃燒熱測定的準(zhǔn)確值，可通過雷諾校正曲線校正來減小其影響。2. 固體樣品為什么要壓成片狀？萘和苯甲酸的用量是如何確定的？提示：壓成片狀有利于樣品充分燃燒；萘和苯甲酸的用量太少測定誤差較大，量太多不能充分燃燒，可根據(jù)氧彈的體積和內(nèi)部氧的壓力確定來樣品的最大用量。3. 試分析樣品燃不著、燃不盡的原因有哪些?提示：壓片太緊、燃燒絲陷入藥片內(nèi)會(huì)造成燃不著

2、；壓片太松、氧氣不足會(huì)造成燃不盡。4. 試分析測量中影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的主要因素有哪些? 本實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵因素是什么?提示：能否保證樣品充分燃燒、系統(tǒng)和環(huán)境間的熱交換是影響本實(shí)驗(yàn)結(jié)果的主要因素。本實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵：藥品的量合適，壓片松緊合適，雷諾溫度校正。5. 使用氧氣鋼瓶和氧氣減壓器時(shí)要注意哪些事項(xiàng)？提示：閱讀物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教材P217-220實(shí)驗(yàn)二 凝固點(diǎn)降低法測定相對分子質(zhì)量1. 什么原因可能造成過冷太甚？若過冷太甚，所測溶液凝固點(diǎn)偏低還是偏高？由此所得萘的相對分子質(zhì)量偏低還是偏高？說明原因。答：寒劑溫度過低會(huì)造成過冷太甚。若過冷太甚，則所測溶液凝固點(diǎn)偏低。根據(jù)公式和可知由于溶液凝固點(diǎn)偏低，Tf偏

3、大，由此所得萘的相對分子質(zhì)量偏低。2. 寒劑溫度過高或過低有什么不好？答：寒劑溫度過高一方面不會(huì)出現(xiàn)過冷現(xiàn)象，也就不能產(chǎn)生大量細(xì)小晶體析出的這個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗，另一方面會(huì)使實(shí)驗(yàn)的整個(gè)時(shí)間延長，不利于實(shí)驗(yàn)的順利完成；而寒劑溫度過低則會(huì)造成過冷太甚，影響萘的相對分子質(zhì)量的測定，具體見思考題1答案。3. 加入溶劑中的溶質(zhì)量應(yīng)如何確定?加入量過多或過少將會(huì)有何影響？答：溶質(zhì)的加入量應(yīng)該根據(jù)它在溶劑中的溶解度來確定，因?yàn)槟厅c(diǎn)降低是稀溶液的依數(shù)性，所以應(yīng)當(dāng)保證溶質(zhì)的量既能使溶液的凝固點(diǎn)降低值不是太小，容易測定，又要保證是稀溶液這個(gè)前提。如果加入量過多，一方面會(huì)導(dǎo)致凝固點(diǎn)下降過多，不利于溶液凝固

4、點(diǎn)的測定，另一方面有可能超出了稀溶液的范圍而不具有依數(shù)性。過少則會(huì)使凝固點(diǎn)下降不明顯，也不易測定并且實(shí)驗(yàn)誤差增大。4. 估算實(shí)驗(yàn)測定結(jié)果的誤差，說明影響測定結(jié)果的主要因素？答：影響測定結(jié)果的主要因素有控制過冷的程度和攪拌速度、寒劑的溫度等。本實(shí)驗(yàn)測定凝固點(diǎn)需要過冷出現(xiàn)，過冷太甚會(huì)造成凝固點(diǎn)測定結(jié)果偏低，因此需要控制過冷程度，只有固液兩相的接觸面相當(dāng)大時(shí)，固液才能達(dá)到平衡。實(shí)驗(yàn)過程中就是采取突然攪拌的方式和改變攪拌速度來達(dá)到控制過冷程度的目的；寒劑的溫度，寒劑溫度過高過低都不利于實(shí)驗(yàn)的完成。5. 當(dāng)溶質(zhì)在溶液中有解離、締合、溶劑化和形成配合物時(shí)，測定的結(jié)果有何意義？答：溶質(zhì)在溶液中有解離、締合、

5、溶劑化和形成配合物時(shí)，凝固點(diǎn)降低法測定的相對分子質(zhì)量為溶質(zhì)的解離、締合、溶劑化或者形成的配合物相對分子質(zhì)量，因此凝固點(diǎn)降低法測定出的結(jié)果反應(yīng)了物質(zhì)在溶劑中的實(shí)際存在形式。6. 在冷卻過程中，凝固點(diǎn)測定管內(nèi)液體有哪些熱交換存在？它們對凝固點(diǎn)的測定有何影響？答：凝固點(diǎn)測定管內(nèi)液體與空氣套管、測定管的管壁、攪拌棒以及溫差測量儀的傳感器等存在熱交換。因此，如果攪拌棒與溫度傳感器摩擦?xí)?dǎo)致測定的凝固點(diǎn)偏高。測定管的外壁上粘有水會(huì)導(dǎo)致凝固點(diǎn)的測定偏低。實(shí)驗(yàn)三 純液體飽和蒸氣壓的測定1.在停止抽氣時(shí)，若先拔掉電源插頭會(huì)有什么情況出現(xiàn)?答：會(huì)出現(xiàn)真空泵油倒灌。2. 能否在加熱情況下檢查裝置是否漏氣?漏氣對結(jié)果

6、有何影響?答：不能。加熱過程中溫度不能恒定，氣液兩相不能達(dá)到平衡，壓力也不恒定。漏氣會(huì)導(dǎo)致在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中體系內(nèi)部壓力的不穩(wěn)定，氣液兩相無法達(dá)到平衡，從而造成所測結(jié)果不準(zhǔn)確。3.壓力計(jì)讀數(shù)為何在不漏氣時(shí)也會(huì)時(shí)常跳動(dòng)?答：因?yàn)轶w系未達(dá)到氣液平衡。4. 克克方程在什么條件下才適用? 答：克克方程的適用條件：一是液體的摩爾體積V與氣體的摩爾體積Vg相比可略而不計(jì)；二是忽略溫度對摩爾蒸發(fā)熱vapHm的影響，在實(shí)驗(yàn)溫度范圍內(nèi)可視其為常數(shù)。三是氣體視為理想氣體。5.本實(shí)驗(yàn)所測得的摩爾氣化熱數(shù)據(jù)是否與溫度有關(guān)？答：有關(guān)。6. 本實(shí)驗(yàn)主要誤差來源是什么?答：裝置的密閉性是否良好，水本身是否含有雜質(zhì)等。實(shí)驗(yàn)四

7、雙液系的氣一液平衡相圖的繪制1本實(shí)驗(yàn)在測向環(huán)己烷加異丙醇體系時(shí)，為什么沸點(diǎn)儀不需要洗凈、烘干？提示：實(shí)驗(yàn)只要測不同組成下的沸點(diǎn)、平衡時(shí)氣相及液相的組成即可。體系具體總的組成沒必要精確。2體系平衡時(shí)，兩相溫度應(yīng)不應(yīng)該一樣？實(shí)際呢？怎樣插置溫度計(jì)的水銀球在溶液中，才能準(zhǔn)確測得沸點(diǎn)呢?提示：兩相溫度應(yīng)該一樣，但實(shí)際是不一樣的，一般將溫度計(jì)的水銀球插入溶液下1/3較好。3收集氣相冷凝液的小槽體積大小對實(shí)驗(yàn)結(jié)果有無影響？為什么？提示：有影響，氣相冷凝液的小槽大小會(huì)影響氣相和液相的組成。4阿貝折射儀的使用應(yīng)注意什么？提示：不能測定強(qiáng)酸、強(qiáng)堿等對儀器有強(qiáng)腐蝕性的物質(zhì)。5討論本實(shí)驗(yàn)的主要誤差來源。提示：影響溫

8、度測定的：溫度計(jì)的插入深度、沸騰的程度等；影響組成測定的：移動(dòng)沸點(diǎn)儀時(shí)氣相冷凝液倒流回液相中、測定的速度慢等實(shí)驗(yàn)五 二組分金屬相圖的繪制1. 對于不同成分混合物的步冷曲線，其水平段有什么不同？ 答：純物質(zhì)的步冷曲線在其熔點(diǎn)處出現(xiàn)水平段，混合物在共熔溫度時(shí)出現(xiàn)水平段。而平臺(tái)長短也不同。2. 作相圖還有哪些方法？ 答：作相圖的方法還有溶解度法、沸點(diǎn)法等。3. 通常認(rèn)為，體系發(fā)生相變時(shí)的熱效應(yīng)很小，則用熱分析法很難測得準(zhǔn)確相圖，為什么？ 在含Bi30%和80%的二個(gè)樣品的步冷曲線中第一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)哪個(gè)明顯？ 為什么？答：因?yàn)闊岱治龇ㄊ峭ㄟ^步冷曲線來繪制相圖的，主要是通過步冷曲線上的拐點(diǎn)和水平段(斜率的改

9、變)來判斷新相的出現(xiàn)。如果體系發(fā)生相變的熱效應(yīng)很小，則用熱分析法很難產(chǎn)生拐點(diǎn)和水平段。30%樣品的步冷曲線中第一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)明顯，熔化熱大的Sn先析出，所以當(dāng)發(fā)生相變時(shí)可以提供更多的溫度補(bǔ)償，使曲線斜率改變較大。4. 有時(shí)在出現(xiàn)固相的冷卻記錄曲線轉(zhuǎn)折處出現(xiàn)凹陷的小彎，是什么原因造成的？此時(shí)應(yīng)如何讀相圖轉(zhuǎn)折溫度？答：這是由于出現(xiàn)過冷現(xiàn)象造成的，遇到這種情況可以通過做延長線的方式確定相圖的轉(zhuǎn)折溫度。5. 金屬熔融系統(tǒng)冷卻時(shí)，冷卻曲線為什么出現(xiàn)折點(diǎn)？純金屬、低共熔金屬、及合金等轉(zhuǎn)折點(diǎn)各有幾個(gè)？曲線形狀為何不同？答：因?yàn)榻饘偃廴谙到y(tǒng)冷卻時(shí)，由于金屬凝固放熱對體系散熱發(fā)生一個(gè)補(bǔ)償，因而造成冷卻曲線上的斜率發(fā)

10、生改變，出現(xiàn)折點(diǎn)。純金屬、低共熔金屬各出現(xiàn)一個(gè)水平段，合金出現(xiàn)一個(gè)折點(diǎn)和一個(gè)水平段。由于曲線的形狀與樣品熔點(diǎn)溫度和環(huán)境溫度、樣品相變熱的多少、保溫加熱爐的保溫性能和樣品的數(shù)量均有關(guān)系，所以樣品的步冷曲線是不一樣的。對于純金屬和低共熔金屬來說只有一個(gè)熔點(diǎn)，所以只出現(xiàn)平臺(tái)。而對于合金來說，先有一種金屬析出，然后2種再同時(shí)析出，所以會(huì)出現(xiàn)一個(gè)折點(diǎn)和一個(gè)平臺(tái)。6. 有一失去標(biāo)簽的SnBi合金樣品，用什么方法可以確定其組成？答：可以通過熱分析法來確定其組成。首先通過熱分析法繪制SnBi的二組分相圖，然后再繪制該合金樣品的步冷曲線，與SnBi的二組分相圖對照即可得出該合金的組成。實(shí)驗(yàn)六 原電池電動(dòng)勢的測定

11、1. 對消法測電動(dòng)勢的基本原理是什么? 為什么用伏特表不能準(zhǔn)確測定電池電動(dòng)勢? 答：對消法就是用一個(gè)與原電池反向的外加電壓，于電池電壓相抗，使的回路中的電流趨近于零，只有這樣才能使得測出來的電壓為電動(dòng)勢。電動(dòng)勢指的就是當(dāng)回路中電流為零時(shí)電池兩端的電壓，因而必須想辦法使回路中電流為零。伏特表測定電池電動(dòng)勢的時(shí)候，回路中的電流不為零，測出的電池兩端的電壓比實(shí)際的電動(dòng)勢要小，因此用伏特表不能準(zhǔn)確測定電池電動(dòng)勢。2. 參比電極應(yīng)具備什么條件？它有什么功用? 鹽橋有什么作用? 應(yīng)選擇什么樣的電解質(zhì)作鹽橋? 答：參比電極一般用電勢值已知且較恒定的電極，它在測量中可作標(biāo)準(zhǔn)電極使用，在實(shí)驗(yàn)中我們測出未知電極和

12、參比電極的電勢差后就可以直接知道未知電極的電勢。鹽橋起到降低液接電勢和使兩種溶液相連構(gòu)成閉合電路的作用。作鹽橋的電解質(zhì)，應(yīng)該不與兩種電解質(zhì)溶液反應(yīng)且陰陽離子的遷移數(shù)相等，而且濃度要高。3. 電動(dòng)勢的測量方法屬于平衡測量，在測量過程中盡可能地做到在可逆條件下進(jìn)行。為此，應(yīng)注意些什么? 答：應(yīng)注意電池回路接通之前，應(yīng)該讓電池穩(wěn)定一段時(shí)間，讓離子交換達(dá)到一個(gè)相對的平衡狀態(tài)；還應(yīng)該在接通回路之前先估算電池電動(dòng)勢，然后將電位差計(jì)旋鈕設(shè)定未電池電動(dòng)勢的估算值，避免測量時(shí)回路中有較大電流。4. 對照理論值和實(shí)驗(yàn)測得值，分析誤差產(chǎn)生的原因。答：原電池電動(dòng)勢測定結(jié)果的誤差來源有很多：標(biāo)準(zhǔn)電池工作時(shí)間過長，長時(shí)間

13、有電流通過，標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢偏離；鹽橋受污染；飽和甘汞電極電勢不穩(wěn)定；未能將電位差計(jì)旋鈕設(shè)定在待測電池電動(dòng)勢應(yīng)有的大體位置，使待測電池中有電流通過等等。5. 在精確的實(shí)驗(yàn)中，需要在原電池中通入氮?dú)?，它的作用是什么？答：為了除去溶液中的氧氣，以避免氧氣參與電極反應(yīng)，腐蝕電極等。實(shí)驗(yàn)七 一級(jí)反應(yīng)蔗糖的轉(zhuǎn)化1. 配制蔗糖溶液時(shí)稱量不夠準(zhǔn)確，對測量結(jié)果k有無影響? 取用鹽酸的體積不準(zhǔn)呢？答：蔗糖的濃度不影響lnc=-kt + B的斜率，因而蔗糖濃度不準(zhǔn)對k的測量無影響。H+在該反應(yīng)體系中作催化劑，它的濃度會(huì)影響k的大小。2. 在混合蔗糖溶液和鹽酸溶液時(shí)，我們將鹽酸溶液加到蔗糖溶液里去，可否將蔗糖溶液加到鹽酸

14、溶液中？為什么？答：不能。本反應(yīng)中氫離子為催化劑，如果將蔗糖溶液加到鹽酸溶液中，在瞬間體系中氫離子濃度較高，導(dǎo)致反應(yīng)速率過快，不利于測定。3. 測定最終旋光度時(shí)，為了加快蔗糖水解進(jìn)程，采用60左右的恒溫使反應(yīng)進(jìn)行到底，為什么不能采用更高的溫度進(jìn)行恒溫？答：溫度過高將會(huì)產(chǎn)生副反應(yīng)，顏色變黃。4. 在旋光度的測量中，為什么要對零點(diǎn)進(jìn)行校正？在本實(shí)驗(yàn)中若不進(jìn)行校正，對結(jié)果是否有影響？答：因?yàn)槌吮粶y物有旋光性外，溶液中可能還有其他物質(zhì)有旋光性，因此一般要用試劑空白對零點(diǎn)進(jìn)行校正。本實(shí)驗(yàn)不需要校正，因?yàn)樵跀?shù)據(jù)處理中用的是兩個(gè)旋光度的差值。5. 記錄反應(yīng)開始的時(shí)間晚了一些，是否會(huì)影響到k值的測定？為什么

15、？答：不影響。不同時(shí)間所作的直線的位置不同而已，但k（所作直線的斜率）相同。實(shí)驗(yàn)八 二級(jí)反應(yīng)乙酸乙酯皂化1. 為什么實(shí)驗(yàn)用NaOH和乙酸乙酯應(yīng)新鮮配制?答：氫氧化鈉溶液易吸收空氣中二氧化碳而變質(zhì)；乙酸乙酯容易揮發(fā)和發(fā)生水解反應(yīng)而使?jié)舛雀淖儭?. 為何本實(shí)驗(yàn)要在恒溫條件下進(jìn)行，而且CH3COOC2H5和NaOH溶液在混合前還要預(yù)先恒溫？混合時(shí)能否將乙酸乙酯溶液倒入NaOH溶液中一半時(shí)開始計(jì)時(shí)？答：（1）因?yàn)闇囟葘﹄妼?dǎo)有影響。（2）不能，應(yīng)剛混合完開始計(jì)時(shí)。3. 被測溶液的電導(dǎo)率是哪些離子的貢獻(xiàn)?反應(yīng)進(jìn)程中溶液的電導(dǎo)率為何發(fā)生減少?答：參與導(dǎo)電的離子有、和。在反應(yīng)前后濃度不變，的遷移率比的遷移率大

16、得多。隨著時(shí)間的增加，不斷減少，不斷增加，所以，體系的電導(dǎo)率值不斷下降。4. 為什么要使兩種反應(yīng)物的濃度相等?答：為了使二級(jí)反應(yīng)的數(shù)學(xué)公式簡化。實(shí)驗(yàn)九 復(fù)雜反應(yīng)丙酮碘化1. 實(shí)驗(yàn)時(shí)用分光光度計(jì)測量什么物理量？它和碘濃度有什么關(guān)系？答：測量的是溶液的吸光度A；根據(jù)朗伯比爾定律可知，在指定波長下，所測吸光度與I2溶液濃度成正比關(guān)系。2. 本實(shí)驗(yàn)中，將CH3COCH3溶液加入盛有I2、HCl溶液的碘瓶中時(shí)，反應(yīng)即開始，而反應(yīng)時(shí)間卻以溶液混合均勻并注入比色皿中才開始計(jì)時(shí)，這樣操作對實(shí)驗(yàn)結(jié)果有無影響？為什么？答：無影響。不同時(shí)間所作的直線的位置不同而已，但k（所作直線的斜率）相同。3. 速率常數(shù)k與T有

17、關(guān)，而本實(shí)驗(yàn)沒有安裝恒溫裝置，這對k的影響如何？所測得的k是室溫下的k，還是暗箱溫度時(shí)的k?答：本實(shí)驗(yàn)整個(gè)過程是在室溫下進(jìn)行的，由于室溫在短時(shí)間內(nèi)變化幅度很小，故對k的影響不大。所測得的k是暗箱溫度時(shí)的k。實(shí)驗(yàn)十 溶液表面張力的測定(最大氣泡壓力法)1. 用最大氣泡壓力法測定表面張力時(shí)為什么要讀最大壓力差？提示：若讀中間某個(gè)壓力差值，不能保證每次讀壓力差對應(yīng)大小相同氣泡。2. 為何要控制氣泡逸出速率？提示：氣泡逸出速率會(huì)影響氣泡的大小，近而影響壓力差值的大小，因而要保證測定過程中氣泡逸出速率恒定。3. 本實(shí)驗(yàn)需要在恒溫下進(jìn)行嗎？為什么？提示：需要恒溫，因?yàn)楸砻鎻埩Φ拇笮∈軠囟鹊挠绊憽?. 毛細(xì)

18、管尖端為何必須調(diào)節(jié)得恰與液面相切？否則對實(shí)驗(yàn)有何影響?提示：毛細(xì)管尖端若不與液面相切插入一定深度，會(huì)引起表面張力測定值偏小。5. 哪些因素影響表面張力測定的結(jié)果？如何減小或消除這些因素對實(shí)驗(yàn)的影響？提示：溫度、氣泡逸出速度、毛細(xì)管是否干凈及毛細(xì)管的尖端是否與液面相切會(huì)影響測定結(jié)果。減小或消除這些因素引起誤差的措施是：恒溫、控制氣泡逸出速率恒定、毛細(xì)管干凈以及毛細(xì)管與液面相切。實(shí)驗(yàn)十一 膠體制備和電泳1. 電泳中輔助液起何作用，選擇輔助液的依據(jù)是什么？提示：輔液主要起膠體泳動(dòng)的介質(zhì)、電介質(zhì)作用和與膠體形成清晰的界面易于觀測等作用。選擇的輔液不能與膠體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，電導(dǎo)率與膠體相同等2. 若電泳儀事先沒有洗干凈，內(nèi)壁上殘留有微量的電解質(zhì)，對電泳測量的結(jié)果將會(huì)產(chǎn)生什么影響？提示：可能改變電勢大小，甚至引起膠體的聚沉。3. 電泳儀