物理化學(xué)試驗(yàn)

1、物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)講義物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)講義青海師范大學(xué)化學(xué)系青海師范大學(xué)化學(xué)系目目 錄錄實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)一 易揮發(fā)物質(zhì)摩爾質(zhì)量的測(cè)定易揮發(fā)物質(zhì)摩爾質(zhì)量的測(cè)定 .1實(shí)驗(yàn)二實(shí)驗(yàn)二 燃燒熱的測(cè)定燃燒熱的測(cè)定 .3實(shí)驗(yàn)三實(shí)驗(yàn)三 液體飽和蒸汽壓的測(cè)定液體飽和蒸汽壓的測(cè)定 .6實(shí)驗(yàn)四實(shí)驗(yàn)四 化學(xué)平衡常數(shù)的測(cè)定化學(xué)平衡常數(shù)的測(cè)定 .9實(shí)驗(yàn)五實(shí)驗(yàn)五 偏摩爾體積的測(cè)定偏摩爾體積的測(cè)定 .11實(shí)驗(yàn)六實(shí)驗(yàn)六 部分互溶雙液系溶解度曲線的測(cè)定部分互溶雙液系溶解度曲線的測(cè)定 .12實(shí)驗(yàn)七實(shí)驗(yàn)七 二元合金相圖的繪制二元合金相圖的繪制 .13實(shí)驗(yàn)八實(shí)驗(yàn)八 電池電動(dòng)勢(shì)的測(cè)定電池電動(dòng)勢(shì)的測(cè)定 .17實(shí)驗(yàn)九實(shí)驗(yàn)九 極化曲線的測(cè)定極化曲線的測(cè)定 .

2、20實(shí)驗(yàn)十實(shí)驗(yàn)十 溶液表面張力的測(cè)定溶液表面張力的測(cè)定 .24實(shí)驗(yàn)十一實(shí)驗(yàn)十一 溶液吸附法測(cè)定硅膠比表面溶液吸附法測(cè)定硅膠比表面 .28實(shí)驗(yàn)十二實(shí)驗(yàn)十二 乙酸乙酯皂化反應(yīng)速率常數(shù)的測(cè)定乙酸乙酯皂化反應(yīng)速率常數(shù)的測(cè)定 .31實(shí)驗(yàn)十三實(shí)驗(yàn)十三 溶膠的制備和凈化溶膠的制備和凈化 .341實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)一 易揮發(fā)物質(zhì)摩爾質(zhì)量的測(cè)定易揮發(fā)物質(zhì)摩爾質(zhì)量的測(cè)定1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?.1 用維克托-梅耶（Victor Meyer）法測(cè)定易揮發(fā)物質(zhì)的摩爾質(zhì)量。1.2 掌握質(zhì)量、溫度、壓力、體積測(cè)量的基本操作。2. 實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理在溫度不太低、壓力不太高的條件下，可近似地將實(shí)際氣體看作理想氣體: RTMmnRTp

3、VpVmRTM 式中：p、V、T、m 和 M 分別為氣體的壓力、體積、溫度、質(zhì)量和摩爾質(zhì)量。R 為摩爾氣體常數(shù)。將一定質(zhì)量的易揮發(fā)液態(tài)物質(zhì)在保持溫度（通常較該物質(zhì)沸點(diǎn)高 2030）及壓力（通常為大氣壓力）恒定的容器底部氣化，此蒸氣將把容器中與該蒸氣同溫、同壓力和同體積的空氣排擠出來，測(cè)出其 p、V、T，從而可算出物質(zhì)的量，其值與液體蒸氣物質(zhì)的量相等。已知液體的質(zhì)量 m，即可算出被測(cè)物質(zhì)的摩爾質(zhì)量。3. 試劑、儀器試劑、儀器裝置如圖 2-1；0100溫度計(jì) 1 支；小玻璃泡數(shù)個(gè)；電爐 1 個(gè)；分析天平 1 臺(tái)；乙酸乙酯（A.R.） ；酒精燈。4. 實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟1. 按圖裝好測(cè)定儀。將三通活塞

4、 6 通大氣，接通電爐電源，將外管中的鹽水加熱至沸（水中加少量沸石） 。2. 取一干凈小玻泡在分析天平上精確稱量（準(zhǔn)確至0.0002g） 。將小玻泡用酒精燈加熱后，迅速將玻泡的毛細(xì)管端插入待測(cè)液體中，玻泡冷卻后，液體即被吸入（如待測(cè)液體為的乙酸乙酯，吸入的質(zhì)量應(yīng)在 0.10.2g 之間；如為乙醇，則為 0.080.1g。過多過少都不適宜） 。大致稱量使質(zhì)量適合后，于酒精燈上熔封玻泡毛細(xì)管尖端。然后重新準(zhǔn)確稱量。兩次質(zhì)量之差即為乙酸乙酯的質(zhì)量。3. 將小玻泡小心地放入氣化管上部的玻璃棒上，塞緊管口塞子，檢查體系是否漏氣。即轉(zhuǎn)動(dòng)三通活塞，使氣化管與量氣管相連，提高或降低水位瓶后觀察一段時(shí)間，若量氣

5、管液面上升或下降一定程度后不在變化，則表明不漏氣；若量氣管液面不斷上升或下降，則表明漏氣，應(yīng)重新檢查裝置。24. 加熱使外管水沸騰約 5min，檢查氣化管內(nèi)溫度是否恒定：轉(zhuǎn)動(dòng)三通活塞，使量氣管與大氣相通。將水位瓶慢慢往上提，使量氣管與水位瓶的液面平齊，再旋轉(zhuǎn)三通活塞，使氣化管和量氣管相連，若管內(nèi)液面并不上下移動(dòng)，表明溫度已達(dá)穩(wěn)定。5. 氣化管內(nèi)溫度恒定后，記下此時(shí)量氣管的讀數(shù)作為初始體積。輕輕拉長玻璃棒套（注意勿使裝置漏氣） ，使玻璃棒外移，小玻泡失去支撐落入氣化管的底部而破碎，小泡內(nèi)部的液體立即汽化而將內(nèi)管上部空氣排入量氣管中。移動(dòng)水準(zhǔn)瓶，保持水準(zhǔn)瓶與量氣管兩個(gè)水平面等高，至液面不再下降，記

6、下該處讀數(shù)作為終了體積。并記錄靠近量氣管的溫度及大氣壓力。6轉(zhuǎn)動(dòng)三通活塞通大氣，停止加熱。將內(nèi)管取出，倒出碎玻璃，干燥氣化管，趕出殘存的液體。重復(fù)以上步驟，再做一次平行實(shí)驗(yàn)。5. 數(shù)據(jù)記錄數(shù)據(jù)記錄室溫= ；大氣壓 p大氣 = 序號(hào)m(玻泡)/ gm (玻泡+待測(cè)液) / g m(待測(cè)液) / gVo / m3V終 / m3V(排出空氣)/ m3p(大氣) / kPaT(空氣)/ 1 2 6. 數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理6.1 查出在量氣管的溫度下，水的蒸氣壓 p*(H2O)，求出量氣管內(nèi)空氣（不含水蒸氣）的分壓 p： p p p*(H2O)6.2 根據(jù)所測(cè)得的 V、T、m 等數(shù)據(jù)，利用理想氣體狀態(tài)方程，

7、求出所測(cè)物質(zhì)量的摩爾質(zhì)量。 pVmRTM 6.3 將實(shí)驗(yàn)算得的 M 與計(jì)量式的摩爾質(zhì)量比較，求出百分誤差。注意事項(xiàng)注意事項(xiàng)1.內(nèi)管務(wù)必干燥，不應(yīng)含凝結(jié)的蒸氣。2.裝置不能漏氣。3.初始體積不能太大，最好 10cm3附近。4.讀取體積時(shí)，水準(zhǔn)瓶與量氣管的水平面務(wù)必等高。3實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)一 燃燒熱的測(cè)定燃燒熱的測(cè)定1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.1 掌握氧彈量熱計(jì)的使用；用氧彈量熱計(jì)測(cè)定萘的燃燒熱；1.2 掌握氧氣鋼瓶的使用。2. 實(shí)驗(yàn)原理 稱取一定量的試樣置于氧彈內(nèi)，并在氧彈內(nèi)充入 1.5 2.0MPa 的氧氣，然后通電點(diǎn)火燃燒。燃燒時(shí)放出的熱量傳給水和量熱器，由水溫的升高（ T）即可求出試樣燃燒放出的熱量：Q

8、K T 式中 K 為整個(gè)量熱體系（水和量熱器）溫度升高 1所需的熱量。稱為量熱計(jì)的水當(dāng)量。其值由已知燃燒熱的苯甲酸（標(biāo)樣）確定。K Q / T 式中 T 應(yīng)為體系完全絕熱時(shí)的溫升值，因而實(shí)測(cè)的 T 須進(jìn)行校正。采用雷諾作圖法校正溫度變化值采用雷諾作圖法校正溫度變化值將實(shí)驗(yàn)測(cè)量的體系溫度與時(shí)間數(shù)據(jù)作圖，得曲線 CAMBD，見圖 1，取 A、B 兩點(diǎn)之間垂直于橫坐標(biāo)的距離的中點(diǎn) O 作平行于橫坐標(biāo)的直線交曲線于 M 點(diǎn)，通過 M 點(diǎn)作垂線 ab，然后將 CA線和 DB 線外延長交 ab 線于 E 和 F 兩點(diǎn)。F 點(diǎn)與 E 點(diǎn)的溫差即為校正后的溫度升高值 T 。有時(shí)量熱計(jì)絕熱情況良好，燃燒后最高點(diǎn)

9、不出現(xiàn)如圖 2 所示，這時(shí)仍可按相同原理校正。 圖圖 1 絕熱較差時(shí)的雷諾圖 圖圖 2 絕熱良好時(shí)的雷諾圖 43. 儀器與試劑3.1 試劑：分析純苯甲酸（Q 26480 Jg） ；待測(cè)樣；引火絲（NiCr 絲，Q8.4 Jcm)3.2 儀器：HR15A 數(shù)顯型氧彈量熱計(jì)一臺(tái)；壓片機(jī)（苯甲酸和萘各用一臺(tái)） ；精密貝克曼溫差溫度計(jì)（精確至 0.01 ，記錄數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)記錄至 0.002 ） ；臺(tái)秤一臺(tái)；分析天平一臺(tái)。4. 實(shí)驗(yàn)步驟4.1 水當(dāng)量的測(cè)定(1) 打開控制箱預(yù)熱。(2) 量取 10 cm 引火絲并準(zhǔn)確稱重。(3) 在臺(tái)秤上粗稱試樣 1 g 1.2 g；用壓片機(jī)壓片，同時(shí)將燃燒絲壓入。準(zhǔn)確稱重

10、，減去引火絲重量后即得試樣重量。注意壓片前后應(yīng)將壓片機(jī)擦干凈；苯甲酸和待測(cè)試樣不能混用一臺(tái)壓片機(jī)。注意壓片前后應(yīng)將壓片機(jī)擦干凈；苯甲酸和待測(cè)試樣不能混用一臺(tái)壓片機(jī)。(4) 將氧彈蓋放在專用架上，將點(diǎn)火絲兩端固定在氧彈電極上點(diǎn)火絲切勿接觸坩鍋，以防短路。點(diǎn)火絲切勿接觸坩鍋，以防短路。(5) 取少量(2 mL)水放入氧彈中(吸收空氣中的 N2燃燒而成的 HNO3)，蓋好并擰緊彈蓋,接上充氣導(dǎo)管，慢慢旋緊減壓閥螺桿，緩慢進(jìn)氣至表上指針為 1.5 2.0 MPa。檢查是否漏氣。(6) 用容量瓶先取 2000 mL 水倒入量熱容器中，將氧彈放入，將點(diǎn)火電電極套在氧彈上，再取 1000 mL 水倒入量熱容

11、器中(共 3000 mL)，將貝克曼溫度計(jì)置入量熱器。(7) 啟動(dòng)攪拌器，5 min 后，開始記錄時(shí)間 t 溫度 數(shù)據(jù)。 （即使量熱計(jì)與周圍介質(zhì)間建立起穩(wěn)定的熱交換后開始記錄數(shù)據(jù)）整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，數(shù)據(jù)記錄分前期、主期和末期三個(gè)階段：前期每隔 1 min 讀取溫度一次，記錄 5 min 前期溫度變化。目的是為了觀察在實(shí)驗(yàn)開始溫度下，量熱體系與環(huán)境的熱交換情況。主期是試樣燃燒，并把熱量傳給量熱計(jì)的階段。在前期最后一次讀取溫度的同時(shí)，按點(diǎn)火開關(guān)點(diǎn)火，并每 0.5min 讀取溫度一次，直至溫度持平或開始下降。然后，每 1min 讀取溫度一次，記錄 5 min 末期溫度變化，目的是為了觀察在末期溫度下，

12、量熱體系與環(huán)境的熱交換情況。(8) 測(cè)溫停止后，關(guān)閉攪拌器, 先取下溫度計(jì)放好；再取出氧彈擦干，套上放氣罩釋放余氣，擰開彈蓋，檢查燃燒是否完全， （若彈中有炭黑或未燃盡的試樣，表明實(shí)驗(yàn)失敗。 ）若燃燒完全，則取下剩余的引火絲量取長度，求出實(shí)驗(yàn)消耗掉的長度。5最后，將量熱容器中的水倒出，用毛巾擦干全部設(shè)備，以待下次使用。4.2 待測(cè)樣(煤或萘)的燃燒熱的測(cè)定：操作步驟與 K 值測(cè)定完全相同。5. 數(shù)據(jù)處理：5.1 采用雷諾作圖法校正溫度變化值T5.2 計(jì)算儀器水當(dāng)量： 12mQl QKT 苯甲酸 式中：m 苯甲酸重量； Q1 苯甲酸熱值 （Qv 26480 Jg1） ； l 燒掉的引火絲長度；Q

13、 2 引火絲熱值 （Qv 8.4 Jcm） 。5.3 計(jì)算待測(cè)試樣的燃燒熱 Q： 2K Tl QQm 試樣6. 注意事項(xiàng)6.1 每次使用鋼瓶時(shí)，應(yīng)在老師指導(dǎo)下進(jìn)行；6.2 接通總電源前，應(yīng)檢查控制器的點(diǎn)火開關(guān)。點(diǎn)火開關(guān)應(yīng)處于斷開狀態(tài)，以免通電即點(diǎn)火。6.3 氧彈及坩堝每次使用后。應(yīng)清洗干凈并檫干；6.4 試樣燃燒熱的測(cè)定和水當(dāng)量的測(cè)定，應(yīng)盡可能在相同條件下進(jìn)行。6實(shí)驗(yàn)二實(shí)驗(yàn)二 液體飽和蒸汽壓的測(cè)定液體飽和蒸汽壓的測(cè)定1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?.1 明確液體飽和蒸氣壓的定義，掌握一種測(cè)量液體飽和蒸汽壓的方法，并測(cè)量乙醇的飽和蒸汽壓p 及沸點(diǎn) T 系列數(shù)據(jù)。1.2 掌握由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合直線方程的方法，確定在實(shí)

14、驗(yàn)溫度范圍內(nèi)乙醇的平均摩爾蒸發(fā)熱 vapHm 。1.3 掌握真空泵、氣壓計(jì)和恒溫槽的使用。2 實(shí)驗(yàn)原理：2.1 在一定溫度下，純液體與其氣相達(dá)平衡時(shí)蒸汽的壓力稱為該溫度下液體的飽和蒸氣壓。當(dāng)蒸氣壓與外界壓力相等時(shí)液體便沸騰。因此在各沸騰溫度下的外界壓力就是相應(yīng)溫度下液體的飽和蒸汽壓。外壓為 101.325kPa 時(shí)的沸騰溫度定義為液體的正常沸點(diǎn)。2.2 液體的飽和蒸汽壓與溫度有關(guān)。若將氣體視為理想氣體并略去液體的體積，且忽略溫度對(duì)摩爾蒸發(fā)熱vapHm的影響，則液體的飽和蒸汽壓與溫度的關(guān)系可用ClausiusClapeyron 方程表示： 1lnPavapmHpABBRTT 即實(shí)驗(yàn)測(cè)得 pT 數(shù)

15、據(jù)，以 ln（p / Pa）對(duì) 1/T 作圖可得一條直線；由該直線斜率可得液體的摩爾蒸發(fā)熱 vapHm AR2.3 測(cè)定飽和蒸氣壓常用的方法有兩種，本實(shí)驗(yàn)采用靜態(tài)法把待測(cè)物質(zhì)放在一個(gè)封閉體系中，在不同的溫度下，蒸氣壓與外壓相等時(shí)直接測(cè)定外壓；或在不同外壓下測(cè)定液體的沸點(diǎn)。3 儀器與試劑：氣壓計(jì)、真空泵、恒溫槽及蒸汽壓測(cè)定裝置一套；乙醇。4 實(shí)驗(yàn)步驟4.1 接通冷凝水，在冷阱中加入水和冰塊。關(guān)閉進(jìn)氣活塞，打開抽氣活塞，使真空泵與緩沖瓶相通，啟動(dòng)真空泵，抽氣至壓力計(jì)讀數(shù)約 60 kPa，關(guān)閉抽氣活塞，停止抽氣，觀察壓力計(jì)讀數(shù)無明顯變化，表明無漏氣。7圖圖 2 福廷式壓力計(jì)福廷式壓力計(jì)DAHB注意：

16、啟動(dòng)真空泵抽氣前，旋轉(zhuǎn)三通活塞與系統(tǒng)斷開，真空泵與大氣相通；啟動(dòng)真空泵后注意：?jiǎn)?dòng)真空泵抽氣前，旋轉(zhuǎn)三通活塞與系統(tǒng)斷開，真空泵與大氣相通；啟動(dòng)真空泵后再緩慢旋轉(zhuǎn)三通與大氣斷開，真空泵與系統(tǒng)相通抽氣；關(guān)閉真空泵前，旋轉(zhuǎn)三通活塞與系統(tǒng)斷開，再緩慢旋轉(zhuǎn)三通與大氣斷開，真空泵與系統(tǒng)相通抽氣；關(guān)閉真空泵前，旋轉(zhuǎn)三通活塞與系統(tǒng)斷開，真空泵與大氣相通后再關(guān)閉。真空泵與大氣相通后再關(guān)閉。4.2 從加樣口注入乙醇，關(guān)閉進(jìn)氣活塞，打開抽氣活塞，使真空泵與緩沖瓶相通，啟動(dòng)真空泵，抽至氣泡成串上竄，關(guān)閉抽氣活塞，打開進(jìn)氣活塞充入空氣，使乙醇充滿試樣球體積的 2/3 和 U 型管雙臂的大部分。4.3 p T 數(shù)據(jù)的測(cè)定

17、： 采零：測(cè)試前使數(shù)字壓力計(jì)與大氣相通，按下“采零”鍵，使儀器自動(dòng)扣除傳感器零壓力值（零點(diǎn)漂移） ，此時(shí)顯示器顯示為“0000”，以保證所測(cè)壓力值的準(zhǔn)確度。 調(diào)節(jié)恒溫槽溫度開啟恒溫槽控溫器開關(guān)，逐步調(diào)節(jié)調(diào)速旋鈕，使轉(zhuǎn)速適中。將“測(cè)量設(shè)定”鍵置于“設(shè)定”，調(diào)節(jié)至所需溫度，然后置于“測(cè)量”即可。 測(cè)定不同溫度下的飽和蒸氣壓關(guān)閉進(jìn)氣活塞，打開抽氣活塞，啟動(dòng)真空泵抽氣，使試樣球與 U 型管之間空間內(nèi)的空氣呈氣泡狀通過 U 型管中的液體而逐出。抽至氣泡成串上竄，關(guān)閉抽氣活塞，維持慢沸騰 3 4 min ，以排除試樣球中的空氣（使試樣球與 U 型管之間空間內(nèi)為乙醇蒸汽） 。然后小心開啟進(jìn)氣活塞，緩緩充入空

18、氣，直至 U 型管兩臂的液面等高為止，記錄溫度及壓力數(shù)據(jù)。若測(cè)定過程中不慎使空氣倒灌入試樣球（U 型管中無液體）則需通大氣后，重新從加樣口加樣，重復(fù)上述操作。待恒溫槽溫度達(dá)到設(shè)定值后，每隔 510測(cè)定一個(gè)飽和蒸氣壓。 實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，緩慢打開進(jìn)氣活塞，使體系通大氣，壓力計(jì)恢復(fù)零位。斷開儀器電源，再關(guān)冷凝水。 （注意次序）4.4 用福廷式氣壓計(jì)測(cè)定大氣壓 p大氣 。 福廷式氣壓計(jì)主要由一根長 90cm，一端封閉，內(nèi)盛水銀，并倒插在水銀槽中的玻璃管構(gòu)成。 （見圖）水銀上部是真空，故可直接用汞柱高度表示大氣壓。玻璃管外部為一黃銅管，其外部刻有標(biāo)尺，在用以觀察水銀面高低的窗口處有一游標(biāo)，旋轉(zhuǎn)旋鈕 B，可使

19、游標(biāo)8上下移動(dòng)。水銀槽底部為一膠皮囊，下部螺旋 D 可調(diào)節(jié)水銀面高低。槽的上方有一倒置的象牙針H，標(biāo)尺的刻度是從此針尖算起的。 旋轉(zhuǎn) D,使水銀面剛好與象牙尖接觸,再旋轉(zhuǎn) B 使游標(biāo)比水銀面高出少許,然后慢慢落下游標(biāo),使游標(biāo)底部與水銀柱凸面相切；由游標(biāo)下邊“線”對(duì)應(yīng)在主標(biāo)尺上讀出整數(shù)部分，由游標(biāo)與主標(biāo)尺相吻合的刻度線（從游標(biāo)上）讀出小數(shù)部分。記下讀數(shù)和氣壓計(jì)的溫度，然后旋轉(zhuǎn)然后旋轉(zhuǎn) D 使水銀面離開象使水銀面離開象牙針。牙針。 大氣壓讀數(shù)的溫度校正：由于熱脹冷縮的原因，溫度的改變會(huì)引起水銀的密度和黃銅刻度標(biāo)尺的長度變化，因此應(yīng)將氣壓讀數(shù)進(jìn)行校正。不同溫度下的校正值已列表（見實(shí)驗(yàn)室墻上） 。注意

20、在 0以上，修正值 h 為負(fù)值。 壓力單位換算：福廷式壓力計(jì)讀數(shù)以毫巴為單位，SI 單位制壓力單位為 Pa. 1 毫巴毫巴 0.750 mmHg 100 Pa5 數(shù)據(jù)記錄 室溫= ；大氣壓 p大氣 = 實(shí)驗(yàn)序號(hào)T/ p / kPap / kPa1234566 數(shù)據(jù)處理6.1 對(duì)大氣壓讀數(shù)并進(jìn)行溫度校正，確定大氣壓 p大氣 ；計(jì)算體系壓力 p p大氣p6.2 以 ln（p/ Pa）對(duì)）對(duì) 1/T 作圖, 確定直線方程；（方法見表面張力測(cè)定數(shù)據(jù)處理）BTABTRHPapmvap1ln96.3 由直線斜率確定水的摩爾蒸發(fā)熱 vapHm = AR實(shí)驗(yàn)四實(shí)驗(yàn)四 氨基甲酸銨分解反應(yīng)平衡常數(shù)的測(cè)定氨基甲酸銨

21、分解反應(yīng)平衡常數(shù)的測(cè)定1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?.1 學(xué)習(xí)低真空技術(shù)。1.2 掌握一種測(cè)定平衡壓力的方法靜態(tài)法，測(cè)定氨基甲酸銨的分解平衡壓力。1.3 計(jì)算此分解反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)及其有關(guān)的熱力學(xué)函數(shù)。2. 實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理氨基甲酸銨很不穩(wěn)定，加熱易分解，其分解平衡可用下式表示： NH2COONH4(s) = 2NH3(g) + CO2(g) (1)該反應(yīng)為復(fù)相反應(yīng)，在封閉體系中容易達(dá)到平衡。在實(shí)驗(yàn)條件下，可把氣體看成理想氣體，壓力對(duì)固相的影響忽略不計(jì)，因此上式的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)可表示為： (2)ppppK)CO()NH(223式中：p(NH3)和 p(CO2)分別表示該溫度下 NH3和 CO2的平衡

22、分壓，p為標(biāo)準(zhǔn)壓力。平衡體系的總壓 p 為 p(NH3)和 p(CO2)之和，從上述反應(yīng)式可知：； 233(NH )pp123(CO )pp帶入 (2) 式整理可得： (3)3274ppK總因此，當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到平衡后，測(cè)定其總壓，即可計(jì)算壓力平衡常數(shù) (4)CTACRTHKmrln若以 lnK對(duì) 1/T 作圖，得一直線，求得 rH m= RA，再用下式求出反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)自由能變化 rG m及標(biāo)準(zhǔn)熵變 rS m。10 rGm= RTlnK (5) rS m (6)TGHmrmr3. 試劑與儀器試劑與儀器恒溫槽及蒸汽壓測(cè)定裝置一套。氨基甲酸銨，硅油。4. 實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟4.1 將樣品管和等壓計(jì)洗凈、烘干，

23、等壓計(jì)的 U 形管中滴入硅油少許，使其形成液封。將裝上氨基甲酸銨的小玻球用軟膠管套上，并接在等壓計(jì)上，用金屬絲扎緊軟膠管兩端。然后把等壓計(jì)固定于恒溫槽中。4.2 將恒溫槽溫度調(diào)至 25。4.3 開啟數(shù)字壓力計(jì)電源，當(dāng)壓力計(jì)讀數(shù)穩(wěn)定后，調(diào)整其讀數(shù)為零。4.4 開動(dòng)真空泵抽氣，觀察壓力計(jì)讀數(shù)是否變化，以檢查系統(tǒng)是否漏氣。4.5 開動(dòng)真空泵將系統(tǒng)中的空氣排出，約 10 分鐘后停止抽氣。然后慢慢地將空氣逐漸分次放入直至等壓計(jì) U 形管兩臂硅油齊平時(shí)立即關(guān)閉 8 ，觀察硅油面，若在十分鐘內(nèi)硅油面保持齊平不變，即可以讀取數(shù)字壓力計(jì)的壓力，同時(shí)記錄恒溫槽的溫度。4.6 調(diào)高恒溫槽溫度，分別測(cè)定 25、30、

24、35、40和和 45五個(gè)溫度下的平衡壓力。4.7 測(cè)量完畢，慢慢打開旋塞將空氣放入系統(tǒng)，至數(shù)字壓力計(jì)指示為零，將設(shè)備再次抽氣，凈化處理后關(guān)閉電源。5. 數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理5.1 利用公式 計(jì)算不同溫度下氨基甲酸銨分解反應(yīng)平衡常數(shù)。3274ppK總5.2 以 lnK對(duì) 1/T 作圖，得一直線， CTACRTHKmrln比較可得 ： rH m= RA，5.3 再用下式計(jì)算反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)自由能變化 rG m及標(biāo)準(zhǔn)熵變 rS m。11 rG m= RT lnK rS m TGHmrmr6. 注意事項(xiàng)注意事項(xiàng)6.1 當(dāng)壓力差兩次測(cè)量結(jié)果相差小于 2mmHg，才可視為樣品管內(nèi)空氣已排空。否則，所讀壓力計(jì)壓力差不一

25、定是該溫度下氨基甲酸銨的分解平衡壓力。6.2 殘留在設(shè)備上的氨基甲酸銨的分解產(chǎn)物，能相互反應(yīng)形成氨基甲酸銨，在環(huán)境溫度較低時(shí)，會(huì)粘附在設(shè)備內(nèi)壁上。因此，在測(cè)量結(jié)束后要進(jìn)行凈化處理，將設(shè)備再次抽氣。實(shí)驗(yàn)五實(shí)驗(yàn)五 偏摩爾體積的測(cè)定偏摩爾體積的測(cè)定1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?1掌握用比重法測(cè)定溶液密度的方法。 2掌握通過測(cè)試溶液的密度，求取二元溶液偏摩爾體積的方法。3加深對(duì)偏摩爾體積概念的理解。 2. 實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理在定溫定壓下，由、組分所組成的溶液的某一廣度性質(zhì)如體積可表示為： (1) 或或 (2) BBAAVnVnV QnVnVBmAA *,式中 Q 定義為組分 B 的表觀摩爾體積。經(jīng)推導(dǎo)可得如下

26、關(guān)系： （3） （4） BAAMmQ )(1000mQmQQ 0 （5） （6） mQmmVVmAA2151.552*, mQmQVA230其中： 為溶液的密度，為純組分的密度；m 為溶液的質(zhì)量摩爾濃度；為組分的相對(duì)分子質(zhì)量。通過(3)式可計(jì)算出相應(yīng)的 Q 值。由式(4)作 Q圖得一直線，從圖中可得到 Q0和斜率m。通過式(5)和(6)即可求出組分和組分在該濃度下的偏摩爾體積 VA和 VB。mQ 實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟1配制溶液：用 100mL 磨口錐形瓶，配制濃度為 18，13，8.5，4，2的 NaCl 溶液約 50mL。先稱12量錐形瓶，加入適量的 NaCl，再稱量。用量筒加入所需蒸餾水后稱量

27、。配好后蓋緊塞子，搖勻待用。2. 用比重管測(cè)定溶液的密度：用分析天平精確稱量洗凈烘干的比重管，盛滿純水后置于恒溫槽（應(yīng)比室溫至少高 5）中恒溫 10min。用濾紙擦去毛細(xì)管膨脹出來的水。取出比重管，擦干外壁，再稱重。重復(fù)測(cè)定二次，結(jié)果取其平均值。同法測(cè)定已配好的 5 個(gè)溶液的質(zhì)量。思考題思考題1. 為什么本實(shí)驗(yàn)的稱量精密度要求那么高？ 2. 如何使用比重瓶測(cè)量粒狀固體物的密度？注意事項(xiàng)注意事項(xiàng)1. 比重管務(wù)必洗凈干燥。 2. 比重管裝填液體時(shí)，注滿比重管，輕輕塞上塞子，讓瓶?jī)?nèi)液體經(jīng)由塞子毛細(xì)管溢出，注意瓶?jī)?nèi)不得留有氣泡，比重瓶外如沾有溶液，務(wù)必擦干。3. 拿比重管應(yīng)手持其頸部。實(shí)驗(yàn)六實(shí)驗(yàn)六 部

28、分互溶雙液系溶解度曲線的測(cè)定部分互溶雙液系溶解度曲線的測(cè)定1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1.1 測(cè)定酚水二組分部分互溶體系相互溶解度曲線；1.2 測(cè)定該體系的臨界溶解溫度與該溫度下體系的組成。2. 實(shí)驗(yàn)原理 酚水體系為具有高會(huì)溶溫度的部分互溶雙液系，升高溫度，其相互溶解度增大，達(dá)某溫度以上時(shí)可以完全互溶。本實(shí)驗(yàn)測(cè)定常壓下，酚水體系的相互溶解度曲線和臨界溶解溫度。3. 儀器與試劑 1000mL 燒杯一個(gè)，10mL 刻度移液管一支，5mL 刻度移液管一支,分析純的苯酚，帶加熱的磁力攪拌器，玻璃套管一套，數(shù)顯式溫度計(jì)一支，玻璃攪拌器一支。4. 實(shí)驗(yàn)步驟 4.1 稱取 1.9mL（約 2g）苯酚放入盛液管內(nèi)管。加入

29、 1mL 水。按照?qǐng)D示裝配儀器。 4.2 接通加熱電源，使外部水浴溫度達(dá)到 90，攪拌內(nèi)管中的液體。是兩層充分混合。待體系完全互溶后，提出恒溫水浴，在空氣中冷卻， ，并不時(shí)攪拌。記下體系由清亮變?yōu)榛鞚釙r(shí)的溫度。 4.3 將內(nèi)管連同套管放回水浴，繼續(xù)攪拌，溫度上升。記錄混合物由混濁變?yōu)榍辶恋臏囟?。此?3度應(yīng)與前面所測(cè)溫度十分接近。否則，重復(fù)幾次。 4.4 依次再加入 1，1，0.5，0.5，1，0.5，3，4，5 mL 水，重復(fù)以上操作。5. 數(shù)據(jù)處理 5.1 以溫度為縱坐標(biāo)，組成為橫坐標(biāo)繪制相圖。5.2 確定會(huì)溶溫度及組成。實(shí)驗(yàn)七實(shí)驗(yàn)七 二元合金相圖的繪制二元合金相圖的繪制1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1

30、.1 掌握用熱電偶配電位差計(jì)測(cè)溫; 了解控溫儀的原理及使用.1.2 用熱分析法繪制 PbSn 二元合金相圖.2. 實(shí)驗(yàn)原理: PbSn 二元金屬體系是一個(gè)部分互溶的低共熔體系，由于 Pb 和 Sn 彼此只能微溶，因而可視為二元簡(jiǎn)單低共熔類型的體系。測(cè)繪凝聚系相圖常用的方法是熱分析法，需要測(cè)定同一體系的若干個(gè)組成不同試樣的冷卻曲線。冷卻曲線即體系在冷卻過程中溫度隨時(shí)間變化的曲線。冷卻曲線的繪制方法是將一個(gè)已知組成的體系先加熱熔融，而后緩慢冷卻，每隔一定時(shí)間(0.5min 或 1min)測(cè)量一次溫度,將溫度對(duì)時(shí)間作圖即得該試樣的冷卻曲線.體系在均勻冷卻過程中, 若不發(fā)生任何相變,則溫度呈均勻下降,

31、所得冷卻曲線為一連續(xù)曲線; 如果在冷卻過程中發(fā)生了相變(ls), 由于相變熱(凝固放熱), 冷卻速率變慢,冷卻曲線斜率變小, 曲線變?yōu)椴贿B續(xù)(出現(xiàn)折點(diǎn)或水平段). 因此通過冷卻曲線的形狀, 就能確定體系在測(cè)量溫度范圍內(nèi)是否發(fā)生相變, 以及相變的溫度(折點(diǎn)或水平段所對(duì)應(yīng)的溫度即為相變溫度)。將不同組成體系的相變溫度對(duì)組成作圖，即可得到二元合金相圖，此過程圖示如下：(見圖 1)AX1X2X3+3BAX1X2X3+3BT/t / minx圖 1 冷卻曲線和相圖143.儀器與試劑 UJ36 型電位差計(jì); 控溫儀; NiCr NiAl 熱電偶; 保溫瓶; 坩堝電爐; 坩堝; 化學(xué)純 Pb 及 Sn, 冰

32、, 石墨粉, 石蠟.4. 實(shí)驗(yàn)步驟4.1 配樣將試樣按下列重量百分比配好,裝入坩堝,并將坩堝編號(hào):1 號(hào)號(hào)2 號(hào)號(hào)3 號(hào)號(hào)4 號(hào)號(hào)5 號(hào)號(hào)6 號(hào)號(hào)100%Sn20%Sn30%Sn50%Sn80%Sn100%Pb4.2 熔樣取一試樣(第一次最好取純 Sn 或純 Pb 試樣), 放入坩堝爐中加熱熔化, (一般在金屬全部熔化后在繼續(xù)升溫 40左右), 然后在試樣上面覆蓋一層石墨粉(防止金屬被氧化)將熱電偶插入試樣中心,并將熔融金屬攪拌均勻.4.3 接線按圖 2 將熱電偶與 UJ36 型電位差計(jì)相連. 注意:熱電偶有正、負(fù)極之分，應(yīng)分別接在電位差計(jì)的“+”、 “”接線柱上。4.4 測(cè)量 當(dāng)試樣完全熔化

33、,且電位差計(jì)準(zhǔn)備工作就緒時(shí),停止電爐加熱并將爐蓋略為啟開,讓試樣在坩堝爐內(nèi)自然冷卻, 當(dāng)溫度開始下降時(shí)進(jìn)行時(shí)間和溫度的測(cè)量, 1min 記錄一次溫度, 直至溫度不隨時(shí)間改變(冷卻曲線上出現(xiàn)水平段), 而后又開始降溫, 記錄幾個(gè)降溫?cái)?shù)據(jù)為止.UJ36 型電位差計(jì)石蠟試樣坩堝電爐控溫儀石蠟保溫瓶標(biāo)準(zhǔn)未知OC冰水系A(chǔ)BDE圖 2 熱分析測(cè)量裝置圖15(1) 機(jī)械調(diào)零將電位差計(jì)的旋鈕旋鈕 A 旋至旋至“0.2”擋上擋上，此時(shí)電位差計(jì)內(nèi)的線路已接通。觀察檢流計(jì)指針，若不指在“0”處，則調(diào)節(jié)旋鈕 B，使檢流計(jì)指針至“0”。(2) 標(biāo)準(zhǔn)化將電位差計(jì)左下角的換檔開關(guān)推向“標(biāo)準(zhǔn)”一方，再次觀察檢流計(jì)指針，若沒有

34、指“0”，則調(diào)節(jié)旋鈕 C，使指針再次回零。(3)測(cè)量將換檔開關(guān)由“標(biāo)準(zhǔn)”旋至“未知”，即可進(jìn)行試樣溫度的測(cè)量。測(cè)量時(shí)，依次旋轉(zhuǎn)旋鈕“D”和“E”，至檢流計(jì)指針指“0”時(shí)，讀取“D”和“E”上的“mV”即可，(電位差計(jì)讀出的是熱電偶產(chǎn)生的溫差電勢(shì),查表可的相應(yīng)的溫度.4.5 再次加熱該試樣,使其熔化, 取出熱電偶并將試樣取出, 換上第二個(gè)待測(cè)試樣(一般為混合樣, 重復(fù)以上 4.2 至 4.4 的操作.4.6 實(shí)驗(yàn)完畢后, 關(guān)掉加熱電源,拆除熱電偶,并將電位差計(jì)上的旋鈕 A 旋至“斷”處.5. 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及處理5.1 由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以溫差電勢(shì) E 對(duì)時(shí)間 t 作圖，繪制冷卻曲線；5.2 確定試樣冷卻

35、過程中冷卻曲線的拐點(diǎn)和水平段所對(duì)應(yīng)的溫差電勢(shì) E 并查出相應(yīng)溫度；5.3 作 Sn Pb 二元合金相圖5.4 從相圖上找出 PbSn 系統(tǒng)的低共熔溫度和低共熔點(diǎn)混合物的組成。1617實(shí)驗(yàn)二實(shí)驗(yàn)二 電池電動(dòng)勢(shì)的測(cè)定電池電動(dòng)勢(shì)的測(cè)定1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?.1 了解補(bǔ)償法原理；掌握電勢(shì)差計(jì)的使用；1.2 測(cè)定下列三組電池的電動(dòng)勢(shì)：A) ZnZnSO4 ( b = 0.1molkg1 ) CuSO4 ( b = 0.1molkg1 )CuB) ZnZnSO4 ( b = 0.1molkg1 ) KCl (飽和), Hg2Cl2 (s)HgC) Hg Hg2Cl2 (s) , KCl (飽和) HCl (b

36、= 0.1molkg1 ), 氫醌Pt2. 實(shí)驗(yàn)原理(補(bǔ)償法原理)： 電化學(xué)中關(guān)心的是可逆電池的電動(dòng)勢(shì)，因而要求測(cè)量過程中通過的電流無限小，補(bǔ)償法就是通過在外電路上加上一個(gè)大小相等，方向相反的電勢(shì)差與原電池相抗衡，達(dá)到測(cè)量回路中電流 I 0 的目的.其線路示意圖見圖 1.圖 1 補(bǔ)償法原理圖測(cè)電動(dòng)勢(shì)用的儀器稱為電位差計(jì),其主要部件為阻值精確且均勻電阻, (圖 1 中的 AB 段).測(cè)量時(shí)接通 K2,即將待測(cè)電池 Ex接入電路,然后移動(dòng)接頭,若移至 C 處時(shí)檢流計(jì) G 上顯示電流I0 則表明 AC 段上的壓降等于待測(cè)電池 E x 的電動(dòng)勢(shì),由儀器可讀出其電勢(shì)差的數(shù)值.但電勢(shì)差的數(shù)值不僅決定于電阻

37、,而且與流經(jīng)電路的電流大小有關(guān),而儀器使用時(shí)實(shí)際的電流大小是不定的,這樣對(duì)儀器刻度數(shù)值的可靠性就帶來了問題.為此電位差計(jì)在測(cè)量 Ex前必須對(duì)其讀數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn) 儀器標(biāo)準(zhǔn)化. 進(jìn)行儀器標(biāo)準(zhǔn)化時(shí)接通 K1, 即將標(biāo)準(zhǔn)電勢(shì)差(E s=1.0000V)接入電路, 移動(dòng)接頭至 D 處, 然后調(diào)節(jié)可變電阻 R 至檢零指示 G 上顯示電流 I0 , 表明 AD 段上的壓降等于標(biāo)準(zhǔn)電勢(shì)差 Es, 即儀器的標(biāo)準(zhǔn)化是調(diào)節(jié)電流,或者說是校正儀器讀數(shù).3. 儀器與試劑3.1 儀器：SDC數(shù)字電位差綜合測(cè)試儀；甘汞電極，鉑電極，銅電極，鋅電極各一支；金相砂檢流計(jì)工作電源GRACDBK1K2EsEx18紙；U 形玻璃管；10

38、0 mL 燒杯 4 個(gè)3.2 試劑 0.1 molkg1 CuSO4 ；0.1 molkg1 ZnSO4 ；0.1 molkg1 HCl ；飽和 KCl.； 瓊脂.4. 實(shí)驗(yàn)步驟4.1 制作鹽橋： 取瓊脂 3 g，飽和 KCl 100 mL 加熱至完全溶解，趁熱將此溶液裝入 U 形玻璃管中，靜置固化后即可使用.4.2 處理 Cu、Zn 電極： 先用金相砂紙除去電極表面的氧化物，用蒸餾水沖洗檫干，并用紙吸干備用。4.3 儀器標(biāo)準(zhǔn)化：(1) 打開儀器開關(guān)，將測(cè)量選擇旋鈕旋至“內(nèi)標(biāo)”(2) 調(diào)節(jié)電位旋鈕至電位指示為：1.00000 V(3) 按“采零”鍵至檢零指示為：0.000 V4.4 測(cè)量電池電

39、動(dòng)勢(shì) E(1) 取 100mL 燒杯 2 個(gè), 分別裝入半杯 0.1 molkg1 CuSO4 和 0.1 molkg1 ZnSO4 , 分別插入 Cu電極和 Zn 電極, 中間架以鹽橋, 即構(gòu)成銅鋅電池.(2) 將電池接入測(cè)量端(2) 將測(cè)量選擇旋鈕旋至“測(cè)量”(3) 由大到小依次調(diào)節(jié)電位旋鈕至檢零指示為 0.000 時(shí)記錄電位指示的讀數(shù)即為待測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)(4) 重復(fù)上述 4.3，4.4 步驟，記錄第二次數(shù)據(jù)(5) 更換電極重復(fù)以上操作測(cè)量另兩個(gè)電池的電動(dòng)勢(shì).其中甘汞電極KCl (飽和飽和), Hg2Cl2 (s)Hg , 將甘汞電極置于飽和 KCl 溶液中即可;其中氫醌電極HCl (b

40、= 0.1 molkg1 ), 氫醌Pt , 將鉑電極置于溶有少量氫醌的 HCl (b = 0.1 molkg1 )溶液中即可.實(shí)驗(yàn)完畢拆除線路; 將飽和甘汞電極放回飽和 KCl 溶液中保存; 實(shí)驗(yàn)用 KCl 倒入回收瓶, 清洗電極和燒杯, 整理儀器及桌面。5.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄: T室溫 = 電 池E實(shí)測(cè),1 / V E實(shí)測(cè),2 / V E平均 / VA19BC6.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理:6.1 計(jì)算各電極的電極電勢(shì) E(電極). 鋅電極2+2+2+12+2+2+Zn/ZnZn/ZnlnZn2ZnZn/ZnlnZn2RTEEEaFbRTEFb 銅電極2+2+2+22+2+2+Cu/CuCu/CulnCu2C

41、uCu/CulnCu2RTEEEaFbRTEFb式中: -11mol kgb 2+2+44ZnZnSOCuCuSO及可查物理化學(xué)下冊(cè) P.16 表 7.4.1 甘汞電極參見物理化學(xué)下冊(cè) P.35E(飽和甘汞) (0.24107.610(t /25) V 醌氫醌電極參見物理化學(xué)下冊(cè) P.36 37E(Q/H2Q) = E(Q/H2Q) + +lnHRTaF = E(Q/H2Q) + +HlnHbRTFb20 = 0.6993 V + +HlnHbRTFb式中：(H+) (HCl) 可查物理化學(xué)下冊(cè) P.16 表 7.4.16.2 計(jì)算各電池的電動(dòng)勢(shì): E E+ E 6.3 計(jì)算實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的相對(duì)誤差

42、電 池E實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn) / VE理論理論 / V E / E理論理論ABC實(shí)驗(yàn)九實(shí)驗(yàn)九 極化曲線的測(cè)定極化曲線的測(cè)定1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1.1 掌握用“三電極”法測(cè)定不可逆電極過程的電極電勢(shì)。1.2 通過氫在鉑電極上的析氫超電勢(shì)的測(cè)量加深理解超電勢(shì)和極化曲線的概念。1.3 了解控制電勢(shì)法測(cè)量極化曲線的方法。2. 實(shí)驗(yàn)原理: 2.1 某氫電極，當(dāng)沒有外電流通過時(shí)，氫分子與氫離子處于平衡態(tài)，此時(shí)的電極電勢(shì)是平衡電極電勢(shì)，用 E平 或 ER表示。當(dāng)有電流通過電極時(shí)，電極電勢(shì)偏離平衡電極電勢(shì)，成為不可逆電極電勢(shì)，用 EIR表示；電極的電極電勢(shì)偏離平衡電極電勢(shì)的現(xiàn)象稱為電極的極化。通常把某一電流密度下的電勢(shì) ER

43、與 EIR之間的差值的絕對(duì)值稱為超電勢(shì)，即：=EIRER。影響超電勢(shì)的因素很多，如電極材料，電極的表面狀態(tài)，電流密度，溫度，電解質(zhì)的性質(zhì)、濃度及溶液中的雜質(zhì)等。測(cè)定析氫超電勢(shì)實(shí)際上就是測(cè)定電極在不同外電流下所對(duì)應(yīng)的極化電極電勢(shì)，以電流對(duì)電極電勢(shì)作圖 I E（陰極） ，所得曲線稱為極化曲線。在強(qiáng)極化區(qū)。析氫超電勢(shì)與電流密度的定量關(guān)系可用塔菲爾經(jīng)驗(yàn)公式表示： = a + blg（ j /Acm2 ）= a + blg（ I / A ）21I/AE（陰極）/ V陰極極化曲線D2.2 研究氫在鉑電極上的析氫電極超電勢(shì)通常采用三電極法，其裝置如圖示。輔助電極的作用是與研究電極構(gòu)成回路，通過電流，借以改變

44、研究電極的電勢(shì)。參比電極與研究電極組成電池，恒電位儀測(cè)定其電勢(shì)差并顯示以飽和甘汞電極為參比的研究電極的電極電勢(shì)的反號(hào)值（由于恒電位儀中研究電極為“虛地”點(diǎn)，研究電極相對(duì)于參比電極的開路電壓即與顯示值數(shù)值相等，符號(hào)相反） 。2.3 測(cè)量極化曲線有兩種方法：控制電流法與控制電勢(shì)法（也稱恒電流法與恒電勢(shì)法） ?？刂齐妱?shì)法是通過改變研究電極的電極電勢(shì)，然后測(cè)量一系列對(duì)應(yīng)于某一電勢(shì)下的電流值。由于電極表面狀態(tài)在未建立穩(wěn)定狀態(tài)前，電流會(huì)隨時(shí)間改變，故一般測(cè)出的曲線為“暫態(tài)”極化曲線。本實(shí)驗(yàn)采用控制電勢(shì)法測(cè)量極化曲線：控制電極電勢(shì)以較慢的速度連續(xù)改變，并測(cè)量對(duì)應(yīng)該電勢(shì)下的瞬時(shí)電流值，以瞬時(shí)電流對(duì)電極電勢(shì)作圖

45、得極化曲線。外推可得 H2在鉑電極上的析出電勢(shì)。3. 儀器與試劑DJS292 型恒電位儀一臺(tái)； 甘汞電極一只 ； 鉑電極兩只（用電導(dǎo)電極替代） ；魯金毛細(xì)管鹽橋一只；250ml 燒杯 2 個(gè)； 0.5 mol / dm3 H2SO4 溶液；飽和 KCl 溶液。4. 實(shí)驗(yàn)步驟4.1 制備鹽橋 將魯金毛細(xì)管鹽橋中部活塞小孔對(duì)準(zhǔn)毛細(xì)管一端，用吸耳球吸取待測(cè)液潤洗三次后將溶液充滿(注意觀察不要產(chǎn)生氣泡)，然后將小孔旋在兩道口的正中；依次用蒸餾水、飽和恒電位儀參比電極（甘汞電極）飽和 KCl鹽橋魯金毛細(xì)管充待測(cè)液研究電極輔助電極參比電解池圖圖 1 三電極裝置圖三電極裝置圖22KCl 清洗三次后滴加飽和

46、KCl 即可。4.2 連接電化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置 將恒電位儀面板上“負(fù)載選擇”置于“斷” ；“電流量程”置于“1A” ；打開電源開關(guān)，預(yù)熱 30min。按圖 1 連接三電極裝置，注意魯金毛細(xì)管與研究電極應(yīng)盡可能接近，但不要接觸。4.3 測(cè)量開路電壓 將恒電位儀面板上“工作方式”置于“參比測(cè)量” ；“負(fù)載選擇”置于“電解池” ；“顯示選擇”置于“電位” ，此時(shí)面板上的數(shù)字電壓表顯示參比電極對(duì)于研究電極的開路電壓E，即為研究電極相對(duì)飽和甘汞電極的相對(duì)電極電位的反號(hào)值。4.4 平衡電位的設(shè)置 將恒電位儀面板上“工作方式”置于“平衡調(diào)節(jié)” ；合上“內(nèi)給定”開關(guān)；將“負(fù)載選擇”置于“電解池” ；“顯示選擇”置于

47、“電位” ；調(diào)節(jié)內(nèi)給定“微調(diào)”旋鈕，使數(shù)字電壓表顯示“零”4.5 調(diào)節(jié)并測(cè)量極化電壓和電流 注意對(duì)電化學(xué)體系進(jìn)行恒電位極化測(cè)量時(shí)，應(yīng)先在“模擬電解池”上調(diào)節(jié)好極化電位。將恒電位儀面板上“工作方式”置于“恒電位” ；合上“內(nèi)給定”開關(guān)；將“內(nèi)給定極性”置于“” ；將“負(fù)載選擇”置于“模擬” ；“顯示選擇”置于“電位” ；調(diào)節(jié)內(nèi)給定“微調(diào)”旋鈕，使數(shù)字電壓表顯示“開路電位” ；然后將“負(fù)載選擇”置于“電解池” ；記錄數(shù)字表顯示的“開路電位”后將“顯示選擇”置于“電流” ；記錄數(shù)字表顯示的“電流” ；注意“電流量程”處于合適的位置（從 10mA 開始，隨極化電流的增加逐步調(diào)大，使之既不過載又有一定的

48、精確度） ；且極化電流的數(shù)值等于數(shù)字表上的顯示值乘以電流量程值。例：數(shù)字表上的顯示值為數(shù)字表（顯示電流或電壓）圖圖 2 DJS 292 恒電位儀前面板圖恒電位儀前面板圖負(fù)載選擇工作方式內(nèi)給定開關(guān)內(nèi)給定極性顯示選擇電流量程電解池參比電源開關(guān)微調(diào)23“0.500” ， “電流量程”為（10mA） ，則 I 5.00 mA。4.5 依次調(diào)節(jié)內(nèi)給定電位（注意先在“模擬電解池”上調(diào)節(jié)，再施加于電解池上） ；記錄相應(yīng)的極化電壓和電流。極化方式： 開路電壓（例 0.695V） V ，每次改變 100mV（0.1V） ； 將“內(nèi)給定極性”切換為 “ + ” ； 0V 0.200 V ，每次改變 100mV（0

49、.1V） ； 0.200 V 0.400 V ，每次改變 5mV（0.005V） ； 0.400 V 0.800 V ，每次改變 100mV（0.1V） ；5. 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄： 實(shí)驗(yàn)室溫度 T / ; ; 極化電壓和電流的系列數(shù)據(jù)。6. 數(shù)據(jù)處理:6.1 以（I / A） E（陰極）/ V 作圖，繪制極化曲線；由圖確定 H2的析出電勢(shì)。6.2 計(jì)算：EIRERE(研究)E(開路)取強(qiáng)極化區(qū)數(shù)據(jù)，以（陰極） lg（I / A）作圖，擬合確定塔非爾公式。24實(shí)驗(yàn)十實(shí)驗(yàn)十 溶液表面張力的測(cè)定溶液表面張力的測(cè)定1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1.1 掌握氣泡最大壓力法測(cè)定表面張力的原理和技術(shù);了解氣泡壓力與半徑及張力的

50、關(guān)系.1.2 測(cè)定不同濃度的正丁醇水溶液的表面張力;根據(jù)吉布斯吸附公式計(jì)算溶液表面的吸附量,以及飽和吸附時(shí)每個(gè)分子所占的吸附截面積.2.實(shí)驗(yàn)原理: 2.1 氣泡最大壓力法測(cè)定表面張力 處于溶液表面的分子,由于受到不平衡的分子間力的作用而具有表面張力 .其定義是在表面上垂直作用于單位長度上使表面積收縮的力,Nm.氣泡最大壓力法測(cè)定表面張力裝置見實(shí)物；實(shí)驗(yàn)中通過滴水瓶滴水抽氣使得體系壓力下降，大氣壓與體系壓力差p 逐漸把毛細(xì)管中的液面壓至管口，形成氣泡。如圖示：在形成氣泡的過程中，液面曲率半徑經(jīng)歷：大小大，即中間有一極小值rminr毛 ；由拉普拉斯方程： 可知此時(shí)壓力差達(dá)極大值。rp2 毛rrp2

51、2minmax maxpk 式中 k 為儀器常數(shù)，通常用已知表面張力的物質(zhì)確定。本實(shí)驗(yàn)用蒸餾水確定 k。2.2 溶液表面吸附量,以及飽和吸附時(shí)每個(gè)分子所占的吸附截面積的確定 加入表面活性物質(zhì)時(shí) 溶液的表面張力會(huì)下降,溶質(zhì)在表面的濃度大于其在本體的濃度,此現(xiàn)象稱為表面吸附現(xiàn)象,單位溶液表面積上溶質(zhì)的過剩量稱為表面吸附量 .在一定溫度和壓力下,溶液的表面吸附量 與表面張力 及溶液本體濃度 c 之間的關(guān)系符合吉布斯吸附等溫式: ；dcdRTc對(duì)可形成單分子層吸附的表面活性物質(zhì)，溶液的表面吸附量 與溶液本體濃度 c 之間的關(guān)系符合朗r毛液泡最小時(shí)有：r液 r毛此時(shí)p 達(dá)最大.25格謬爾吸附等溫式: 1

52、KcKc 朗格謬爾吸附等溫式的線性形式為: BcAKcc11 由實(shí)驗(yàn)測(cè)出不同濃度 c 對(duì)應(yīng)的表面張力 ,利用計(jì)算機(jī)作 c 圖， 擬合曲線方程= f （c） ；求導(dǎo)得到 d/dc 代入吉布斯方程可計(jì)算溶液表面吸附量 ；再利用計(jì)算機(jī)作 圖，c擬合直線方程，由直線斜率 A 可得飽和吸附量 = 1 / A.；為單位溶液表面積上吸附的溶質(zhì)的物質(zhì)的量，則溶質(zhì)在溶液表面上的吸附截面積為： 式中 L 為阿伏加德羅常數(shù)。LAm13. 儀器與試劑 表面張力測(cè)定裝置一套；正丁醇溶液。4. 實(shí)驗(yàn)步驟4.1 配制系列溶液( 100mL):c /(mol / L )0.020.040.060.080.100.120.16

53、0.204.2 測(cè)定系列溶液的pmax 在洗凈的表面張力測(cè)定管中，裝入適量的蒸餾水，注意使毛細(xì)管管口與液面恰好相切，將測(cè)定管接入系統(tǒng)，檢查系統(tǒng)漏氣性。 打開滴水瓶活塞滴水減壓，使毛細(xì)管管口形成逐個(gè)氣泡逸出。觀察壓力計(jì)，記錄最大的壓差pmax ，連續(xù)讀取三次數(shù)據(jù)，取平均值。 用同樣方法測(cè)定不同濃度的正丁醇水溶液，注意由稀至濃依次測(cè)定，每次更換溶液時(shí)，應(yīng)用待測(cè)液洗滌毛細(xì)管內(nèi)壁及試管 23 次.4.2 精密數(shù)字壓力計(jì)使用方法(1) 采零：每次測(cè)試前使數(shù)字壓力計(jì)與大氣相通，按下“采零”鍵，使儀器自動(dòng)扣除傳感器零壓力值（零點(diǎn)漂移） ，此時(shí)顯示器顯示為“0000”，以保證所測(cè)壓力值的準(zhǔn)確度。(2) 氣密性

54、檢查：打開滴水瓶減壓，在微壓差計(jì)上顯示一定壓差值，關(guān)閉開關(guān)，停 1min 左右，若微壓差計(jì)顯示的壓力值不變，表明儀器不漏氣。(3) 測(cè)試：儀器采零后接通待測(cè)量系統(tǒng)，打開滴水瓶減壓，控制毛細(xì)管下方氣泡逐個(gè)逸出，可以觀察到，微壓差計(jì)上顯示壓差值逐漸增大，在壓差值達(dá)最大時(shí)，儀器顯示值有幾秒鐘的短暫停留，讀26取微壓差計(jì)壓力極大值至少三次，求平均值。5 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄:溫度 T / C / (mol / L )00.020.040.060.080.100.120.160.180.20 p / Pa (第一次)p / Pa (第二次)p / Pa (第三次) p / Pa (平均值)6.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)

55、據(jù)處理:6.1 查室溫下水的表面張力 ( H2O )，計(jì)算儀器常數(shù)：2max2H OH Okp6.2 計(jì)算同溫度下各溶液的表面張力： 2maxmaxmax2H OH Ockpcpcp6.3 作 -圖；利用計(jì)算機(jī)擬合 c 關(guān)系式： BceA6.4 由吉布斯等溫式計(jì)算各溶液的表面吸附量： cdRTdc 式中： BceBAdcd6.5 作 圖；確定飽和吸附量 c 11ccA cBK = 1 / A.6.6 計(jì)算溶質(zhì)在溶液表面上的吸附截面積：LAm17. 利用 Excel 處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：7.1 在 Excel 的工作表中輸入數(shù)據(jù)并作計(jì)算；7.2 作 c 圖;27(1)選取 c 數(shù)據(jù),點(diǎn)擊 菜單,選擇

56、;(2)按圖表向?qū)нx擇圖表類型不帶線的 x , y 散點(diǎn)圖;(3)選取作圖數(shù)據(jù)源;(4)對(duì)圖表選項(xiàng)作相應(yīng)選擇;(5)選擇圖表位置 嵌入工作表.7.3 添加趨勢(shì)線并顯示其公式;(1) 在圖中的數(shù)據(jù)點(diǎn)上點(diǎn)擊快捷菜單;(2) 選擇添加趨勢(shì)線;(3) 由對(duì)話框上的 標(biāo)簽,選擇相應(yīng)的趨勢(shì)線類型:對(duì) c 數(shù)據(jù),可選擇指數(shù)型或乘冪型趨勢(shì)線;對(duì) c 數(shù)據(jù),選擇線性趨勢(shì)線.c(4) 由對(duì)話框上的 標(biāo)簽,選擇顯示公式及顯示 R2 值.R 相關(guān)系數(shù). R1 時(shí)表示所添加的趨勢(shì)線與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的相關(guān)程度高.實(shí)驗(yàn)十一實(shí)驗(yàn)十一 溶液吸附法測(cè)定硅膠比表面溶液吸附法測(cè)定硅膠比表面1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1.1 用次甲基蘭水溶液吸附法測(cè)定

57、顆粒硅膠的比表面；1.2 了解溶液法測(cè)定比表面的基本原理；1.3 掌握 722 型分光光度計(jì)的使用。2. 實(shí)驗(yàn)原理: 2.1 固體的比表面 as是單位質(zhì)量的固體具有的表面積(或單位體積的固體具有的表面積)。測(cè)定固體比表面的方法很多，常用的有 BET 低溫吸附法和氣相色譜法等，但這些方法需要復(fù)雜的裝置且時(shí)間較長，而溶液吸附法測(cè)比表面儀器簡(jiǎn)單，操作方便,故常被采用。但溶液法測(cè)定結(jié)果有一定的相對(duì)誤差(10%)其主要原因在于吸附時(shí)非球形吸附質(zhì)在各種吸附劑表面的取向并不都一樣，因此，每個(gè)吸附分子的吸附截面積可能相差甚遠(yuǎn)，故溶液吸附法測(cè)得的數(shù)值應(yīng)以其他方法加以校正。在水溶液染料中，次甲基蘭(C16H18N

58、3S3H2O)具有較大的吸附趨向。研究表明，在一定濃度范圍內(nèi)，大多數(shù)固體對(duì)次甲基蘭的吸附是單分子層吸附，即符合朗格繆爾型等溫吸附(如圖所示)插入圖表類型選項(xiàng) c 朗格謬爾吸附等溫線28記：實(shí)驗(yàn)中吸附劑(硅膠)的質(zhì)量為 w ;硅膠達(dá)到單層飽和吸附時(shí)所吸附的吸附質(zhì)(次甲基蘭)的質(zhì)量為w ;吸附質(zhì)次甲基蘭在硅膠表面的吸附截面積 am 752.531020 m2 /分子;摩爾質(zhì)量 M(次甲基蘭) 373.9 gmol1 阿伏加德羅常數(shù)L 6.0221023 mol1則，吸附劑(硅膠)的比表面可用下式表示：MwaLwams式中：次甲基蘭分子的吸附截面積 am的數(shù)值取決于該分子在硅膠表面達(dá)到單層飽和吸附時(shí)

59、排列的方式，其值由已知比表面 as的硅膠確定。式中關(guān)鍵是 w 的測(cè)定。Vccw)(0平衡式中： c0 0.05 mg / mL 為吸附前次甲基蘭原始液的濃度；C平衡平衡 為吸附達(dá)平衡時(shí)次甲基蘭溶液的濃度； V 50 mL 為吸附前次甲基蘭原始液的體積。2.2 平衡濃度c平衡 的測(cè)定用比色法： 根據(jù)光吸收定律（朗格比爾定律） ，當(dāng)入射光為一定波長的單色光時(shí)，其溶液的消光值 A（或稱光密度）與溶液中有色物質(zhì)的濃度及溶液層厚度成正比： lckIIA0log式中：A 消光值； I0 入射光強(qiáng)度； c 溶液濃度；k 消光系數(shù)； I 透射光強(qiáng)度； l 溶液層厚度3. 儀器與試劑 722 型分光光度計(jì)一臺(tái)；

60、振蕩器一臺(tái) (共用) ； 100mL 容量瓶 6 個(gè)； 磨口三角瓶 2 只；次甲基蘭溶液 0.05 mg / mL；80 目層析硅膠。4. 實(shí)驗(yàn)步驟4.1 溶液吸附：從干燥器中取出已準(zhǔn)確稱量 50.0 mg 硅膠的磨口三角瓶 2 只, 用移液管準(zhǔn)確移取 50mL 0.05 29mg / mL 次甲基蘭溶液加入三角瓶?jī)?nèi),蓋上瓶塞,放在振蕩器上振蕩 1.5 hr。4.2 配制次甲基蘭標(biāo)準(zhǔn)溶液 (100mL ) ：c / (mg /mL)0.51031.01031.51032.01032.51033.0103V / m L123456表中 V 是配制系列標(biāo)準(zhǔn)溶液所需 0.05 mg / mL 次甲基