物理化學(xué)實驗思考題解答

1、 1 思考題 實驗一 燃燒熱的測定 1. 在本實驗中，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？這些熱交換對實驗結(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

2、入藥片內(nèi)會造成燃不著；壓片太松、氧氣不足會造成燃不盡。 4. 試分析測量中影響實驗結(jié)果的主要因素有哪些? 本實驗成功的關(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驗結(jié)果的主要因素。本實驗成功的關(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要注意哪些事項？ 提示：閱讀物理化學(xué)實驗教材P217-220 實驗二 凝固點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：寒劑溫度過低會造成過冷太甚。若過冷太甚，則所測溶液凝固點偏低。根據(jù)公

3、式*ffffBTTTKm? 和310BBffAWMKTW? ?可知由于溶液凝固點偏低， ?Tf偏大，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)小晶體析出的這個實驗現(xiàn)象，會導(dǎo)致實驗失敗，另一方面會使實驗的整個時間延長，不利于實驗的順利完成；而寒劑溫度過低則會造成過冷太甚，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有何影響？ 2 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，因為凝固點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降

4、低值不是太小，容易測定，又要保證是稀溶液這個前提。如果加入量過多，一方面會導(dǎo)致凝固點下降過多，不利于溶液凝固點的測定，另一方面有可能超出了稀溶液的范圍而不具有依數(shù)性。過少則會使凝固點下降不明顯，也不易測定并且實驗誤差增大。 4. 估算實驗測定結(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。本實驗測定凝固點需要過冷出現(xiàn)，過冷太甚會造成凝固點測定結(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，固液才能達(dá)到平衡。實驗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驗的

5、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，測定的結(jié)果有何意義？ 答：溶質(zhì)在溶液中有解離、締合、溶劑化和形成配合物時，凝固點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，因此凝固點降低法測定出的結(jié)果反應(yīng)了物質(zhì)在溶劑中的實際存在形式。 6. 在冷卻過程中，凝固點測定管內(nèi)液體有哪些熱交換存在？它們對凝固點的測定有何影響？ 答：凝固點測定管內(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)致測定的凝固點偏高。測定管的外壁上粘有水會導(dǎo)致凝固點的測定偏低。 實驗三 純液體飽和蒸氣壓的測定 1

6、. 在停止抽氣時，若先拔掉電源插頭會有什么情況出現(xiàn)? 答：會出現(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。 漏氣會導(dǎo)致在整個實驗過程中體系內(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. 壓力計讀數(shù)為何在不漏氣時也會時常跳動? 答：因為體系未達(dá)到氣液平衡。 4. 克克方程在什么條件下才適用? 3 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；二是忽略溫度對摩爾蒸發(fā)熱vapHm的影響，在實驗溫度范圍內(nèi)可視其為常數(shù)。三是氣體視為理想氣體。

7、 5. 本實驗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. 本實驗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。 實驗四 雙液系的氣一液平衡相圖的繪制 1本實驗在測向環(huán)己烷加異丙醇體系時，為什么沸點儀不需要洗凈、烘干？ 提示：實驗只要測不同組成下的沸點、平衡時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，兩相溫度應(yīng)不應(yīng)該一樣？實際呢？怎樣插置溫度計的水銀球在溶液中，才能準(zhǔn)確測得沸點呢? 提示：兩相溫度應(yīng)該一樣，但實際是不一樣的，一般將溫度計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驗結(jié)果有無影響？為什么？ 提示：有

8、影響，氣相冷凝液的小槽大小會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討論本實驗的主要誤差來源。 提示：影響溫度測定的：溫度計的插入深度、沸騰的程度等；影響組成測定的：移動沸點儀時氣相冷凝液倒流回液相中、測定的速度慢等 實驗五 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處出現(xiàn)水平段，混合物在共熔溫度時出現(xiàn)水平段。而平臺長短也不同。 2. 作相圖還有哪些方法？ 答：作相圖的方法還有溶解度法、沸點法等。 4 3. 通常認(rèn)為，體系發(fā)生相變時的熱效應(yīng)很小，則用熱分析法很

9、難測得準(zhǔn)確相圖，為什么？ 在含Bi30%和80%的二個樣品的步冷曲線中第一個轉(zhuǎn)折點哪個明顯？ 為什么？ 答：因為熱分析法是通過步冷曲線來繪制相圖的，主要是通過步冷曲線上的拐點和水平段(斜率的改變)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)生拐點和水平段。30%樣品的步冷曲線中第一個轉(zhuǎn)折點明顯，熔化熱大的Sn先析出，所以當(dāng)發(fā)生相變時可以提供更多的溫度補(bǔ)償，使曲線斜率改變較大。 4. 有時在出現(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

10、屬熔融系統(tǒng)冷卻時，冷卻曲線為什么出現(xiàn)折點？純金屬、低共熔金屬、及合金等轉(zhuǎn)折點各有幾個？曲線形狀為何不同？ 答：因為金屬熔融系統(tǒng)冷卻時，由于金屬凝固放熱對體系散熱發(fā)生一個補(bǔ)償，因而造成冷卻曲線上的斜率發(fā)生改變，出現(xiàn)折點。純金屬、低共熔金屬各出現(xiàn)一個水平段，合金出現(xiàn)一個折點和一個水平段。由于曲線的形狀與樣品熔點溫度和環(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熔點，所以只出現(xiàn)平臺。而對于合金來說，先有一種金屬析出，然后2種再同時析出，所以會出現(xiàn)一個折點和一個平臺。 6. 有一失去標(biāo)簽的SnBi合金樣品，用什么

11、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。 實驗六 原電池電動勢的測定 1. 對消法測電動勢的基本原理是什么? 為什么用伏特表不能準(zhǔn)確測定電池電動勢? 答：對消法就是用一個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勢。電動勢指的就是當(dāng)回路中電流為零時電池兩端的電壓，因而必須想辦法使回路中電流為零。伏特表測定電池電動勢的時候，回路中的電流不為零，測出的電池兩端的電壓比實際的電動勢要小，因此用伏特表不能準(zhǔn)確

12、測定電池電動勢。 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 5 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，在實驗中我們測出未知電極和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)定一段時間，讓離子交換達(dá)到一個相對的平衡狀態(tài)；還應(yīng)該在接

13、通回路之前先估算電池電動勢，然后將電位差計旋鈕設(shè)定未電池電動勢的估算值，避免測量時回路中有較大電流。 4. 對照理論值和實驗測得值，分析誤差產(chǎn)生的原因。 答：原電池電動勢測定結(jié)果的誤差來源有很多：標(biāo)準(zhǔn)電池工作時間過長，長時間有電流通過，標(biāo)準(zhǔn)電動勢偏離；鹽橋受污染；飽和甘汞電極電勢不穩(wěn)定；未能將電位差計旋鈕設(shè)定在待測電池電動勢應(yīng)有的大體位置，使待測電池中有電流通過等等。 5. 在精確的實驗中，需要在原電池中通入氮氣，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。 實驗七 一級反應(yīng)蔗糖的轉(zhuǎn)化 1. 配制蔗糖溶液時稱量不夠準(zhǔn)確，對測量結(jié)果k有無影響? 取用鹽酸的體積

14、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，它的濃度會影響k的大小。 2. 在混合蔗糖溶液和鹽酸溶液時，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，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，為什么要對零點進(jìn)行校正？在本實驗中若不進(jìn)行

15、校正，對結(jié)果是否有影響？ 答：因為除了被測物有旋光性外，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 6 白對零點進(jìn)行校正。本實驗不需要校正，因為在數(shù)據(jù)處理中用的是兩個旋光度的差值。 5. 記錄反應(yīng)開始的時間晚了一些，是否會影響到k值的測定？為什么？ 答：不影響。不同時間所作的直線的位置不同而已，但k（所作直線的斜率）相同。 實驗八 二級反應(yīng)乙酸乙酯皂化 1. 為什么實驗用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?2. 為何本實驗要在恒溫條件下進(jìn)行，而且CH3COOC2H5和NaOH溶液在混合前還要預(yù)先恒溫？

16、混合時能否將乙酸乙酯溶液倒入NaOH溶液中一半時開始計時？ 答：（1）因為溫度對電導(dǎo)有影響。（2）不能，應(yīng)剛混合完開始計時。 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?Na、?OH和?COOCH3。?Na在反應(yīng)前后濃度不變，?OH的遷移率比?COOCH3的遷移率大得多。隨著時間的增加，?OH不斷減少，?COOCH3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：為了使二級反應(yīng)的數(shù)學(xué)公式簡化。 實驗九 復(fù)雜反應(yīng)丙酮碘化 1. 實驗時用分光光度計測量什么物理量？它和碘濃度有什么關(guān)系？ 答：測量的是溶液的

17、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. 本實驗中，將CH3COCH3溶液加入盛有I2、HCl溶液的碘瓶中時，反應(yīng)即開始，而反應(yīng)時間卻以溶液混合均勻并注入比色皿中才開始計時，這樣操作對實驗結(jié)果有無影響？為什么？ 答：無影響。不同時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有關(guān)，而本實驗沒有安裝恒溫裝置，這對k的影響如何？所測得的k是室溫下的k，還是暗箱溫度時的k? 答：本實驗整個過程是在室溫下進(jìn)行的，由于室溫在短時間內(nèi)變化幅度很小，故對k的影響 7 不大。所測得的k是暗箱溫度時的k。 實驗十 溶液表面張力的測定

18、(最大氣泡壓力法) 1. 用最大氣泡壓力法測定表面張力時為什么要讀最大壓力差？ 提示：若讀中間某個壓力差值，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. 本實驗需要在恒溫下進(jìn)行嗎？為什么？ 提示：需要恒溫，因為表面張力的大小受溫度的影響。 4. 毛細(xì)管尖端為何必須調(diào)節(jié)得恰與液面相切？否則對實驗有何影響? 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驗的影響？ 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。 實驗十一 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