分光光度法測(cè)定絡(luò)合物的組成及穩(wěn)定常數(shù)

1、分光光度法測(cè)定絡(luò)合物的組成 及穩(wěn)定常數(shù)分光光度法測(cè)定絡(luò)合物的組成及穩(wěn)定常數(shù)（綜合型）實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握分光光度法測(cè)定絡(luò)合物組成及穩(wěn)定常數(shù)的基本原理和方法。2、計(jì)算絡(luò)合反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)自由能變化。3、學(xué)會(huì)使用分光光度計(jì)。實(shí)驗(yàn)原理溶液中金屬離子M和配位體L形成MLn絡(luò)合物。其反應(yīng)式為：M nL MLn ,當(dāng)達(dá)到平 衡時(shí)，其絡(luò)合穩(wěn)定常數(shù)為：(1-1) MLnKnML式中：K為絡(luò)合物的穩(wěn)定常數(shù)，MLn、M、L分別為絡(luò)合平衡時(shí)絡(luò)合物、金屬離子n為絡(luò)合物的配位數(shù)。和配位體的濃度（嚴(yán)格的說(shuō)（1-1）式中各濃度值應(yīng)以活度來(lái)代替） 顯然，如果通過(guò)實(shí)驗(yàn)?zāi)軠y(cè)得（1-1）式中右邊各項(xiàng)的濃度及n值，則就能算得K值。本實(shí) 驗(yàn)采用

2、分光光度法來(lái)測(cè)定這些參數(shù)。1 .分光光度法的實(shí)驗(yàn)原理讓可見(jiàn)光中各種波長(zhǎng)的單色光分別地、依次透過(guò)溶液，其中某些波長(zhǎng)的光即被吸收，使得 透過(guò)的光形成了吸收譜帶（或稱(chēng)吸收曲線(xiàn)），因而可以對(duì)不同的物質(zhì)進(jìn)行鑒定分析，這是 定性分析的基礎(chǔ)。klc e根據(jù)朗伯一比耳定律，入射光強(qiáng)I。與投射光強(qiáng)I之間有如下關(guān)系：(1-2)(1-3)I0ln klc D I式中：D稱(chēng)為光密度（或吸光度）；k為吸光系數(shù)，對(duì)于一定溶質(zhì)，溶劑及一定波長(zhǎng)的入射 光k為常數(shù)；c為溶液的濃度；l為比色皿（液層）厚度； L稱(chēng)透光率。10從（1-3）式看出，在固定液層厚度l和入射光波長(zhǎng)的條件下，光密度 D與溶液濃度成正 比。選擇入射光波長(zhǎng)，使

3、它對(duì)被測(cè)物質(zhì)即具有一定的靈敏度，又使溶液中其它物質(zhì)的干擾 為最小，做被測(cè)物質(zhì)的D C標(biāo)準(zhǔn)工作曲線(xiàn)，然后測(cè)定被測(cè)溶液的光密度，根據(jù)光密度的 大小即可在標(biāo)準(zhǔn)工作曲線(xiàn)上求得相應(yīng)的濃度值，這是定量分析的基礎(chǔ)。2 .絡(luò)合物組成的測(cè)定本實(shí)驗(yàn)采用等摩爾連續(xù)變化法測(cè)定絡(luò)合物的組成，其原理如下：在保持總摩爾數(shù)不變的情況下，依次改變體系中兩組分摩爾分?jǐn)?shù)的比值，配制一系列摩爾分?jǐn)?shù)不同的溶液， 測(cè)量這一系列溶液的光密度D值。做光密度D-摩爾分?jǐn)?shù)x曲線(xiàn)如圖5-2所示，從曲線(xiàn)上光密度 的極大之Dmax所對(duì)應(yīng)的摩爾分?jǐn)?shù)值，即可求出n值。為了配溶液時(shí)方便，通常取相同摩爾濃度的 M溶液和L溶液，在維持總體積不變的條件 下，按不

4、同的體積比配成一系列混合物溶液。這樣，它們的體積比也就是摩爾分?jǐn)?shù)之比。設(shè)X為Dmax時(shí)所取L溶液的體積分?jǐn)?shù)，即：X 一V一M溶液的體積分?jǐn)?shù)為1 X,Vm Vl則配位數(shù)為：n （1-4）1 x若溶液中只有絡(luò)合物MLn具有顏色，則溶液的光密度D和MLn的含量成正比，作D-x圖, 從曲線(xiàn)上的極大位置即可求出n值。若配成的溶液中除絡(luò)合物外，尚有金屬離子 M及配 位體L與絡(luò)合物在同一波長(zhǎng) 中也存在著一定程度的吸收，此時(shí)所觀察到的光密度D并不 是完全由絡(luò)合物MLn吸收所引起，必須加以校正。其校正方法如下：作出實(shí)驗(yàn)測(cè)得的光密度D對(duì)溶液組成（包括金屬離子濃度和配位體離子濃度為0的兩點(diǎn)）的圖。連接金屬離子濃度為

5、0及配位體濃度為0的兩點(diǎn)的直線(xiàn)如圖5-3所示，直線(xiàn)上所表 示的不同組成光密度數(shù)值 Do可以認(rèn)為是由金屬離子 M和配位體L吸收所引起，因此，把 實(shí)驗(yàn)所觀察到的光密度數(shù)值 D減去對(duì)應(yīng)組成上該直線(xiàn)讀出的光密度數(shù)值 Do ,所得到的差 值D D' Do就是該溶液組成下濃度的光密度數(shù)值。 作此光密度 D x的曲線(xiàn)，曲線(xiàn)極 大點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的溶液的組成就是絡(luò)合物組成。用此方法測(cè)定絡(luò)合物組成時(shí)，必須在所選擇的波長(zhǎng)范圍內(nèi)只有MLn一種絡(luò)合物有吸收，而金屬離子 M和配位體L等都不吸收或很少吸 收，只有在這種情況下D x曲線(xiàn)上極大點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的組成才是絡(luò)合物組成。3.稀釋法測(cè)定絡(luò)合物穩(wěn)定常數(shù)設(shè)開(kāi)始時(shí)金屬離子M和配位

6、體L的濃度分別a和b,而達(dá)到絡(luò)合平衡時(shí)絡(luò)合物濃度為 x 則：(1-5)由于光密度已經(jīng)過(guò)上述方法校正，因此可認(rèn)為校正后溶液光密度正比于絡(luò)合物濃度。如果 兩個(gè)不同濃度的M金屬離子和配位體總濃度相同（總摩爾數(shù)）條件下，在同一坐標(biāo)上分別 作光密度對(duì)兩個(gè)不同總摩爾數(shù)的溶液組成曲線(xiàn)。在這兩條曲線(xiàn)上找出光密度相同的任意兩點(diǎn)如圖5-4所示，則在此兩點(diǎn)上所對(duì)應(yīng)的溶液的絡(luò)合物濃度應(yīng)相同。設(shè)對(duì)應(yīng)于兩條曲線(xiàn)的 起始金屬離子濃度及配位體濃度分別為 a1 b1 , a2 b2 ,則（a1 x）（b1解上述方程可得(1-6) xnx） n（a2 x）（b2nx） n儀器和試劑72 型分光光度計(jì) 1 套容量瓶（100ml）移

7、液管(50ml)(25ml)(10ml)(250ml)燒杯(250ml)(100ml)13 個(gè)個(gè)個(gè)個(gè)x ,然后即可計(jì)算絡(luò)合物穩(wěn)定常數(shù)K鈦IB式劑（1, 2-二羥基苯，3, 5-二黃酸鈉）分析純0.005M硫酸高鐵俊（NHFe （SO） 212HO）分析純 0.005MPH=2.1 HCL緩沖液實(shí)驗(yàn)步驟1、用0.005M鈦跳試劑溶液和0.005M硫酸高鐵俊溶液按下表制備11個(gè)待測(cè)溶液的樣品然后依次將各樣品加蒸儲(chǔ)水稀釋至100ml溶液編號(hào)1234567891011硫酸高鐵?。╩l）012345678910鈦跳試劑（ml）109876543210緩沖溶液25252525252525252525252

8、、測(cè)定絡(luò)合物MLn的最大吸收波長(zhǎng)用6號(hào)樣品測(cè)定其吸收曲線(xiàn)，以蒸儲(chǔ)水為參比液，用分光光度計(jì)測(cè)定波長(zhǎng)由小到大的光密度值。做波長(zhǎng)一光密度曲線(xiàn)，找出吸收曲線(xiàn)的最大吸收峰所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)max數(shù)值。3、以蒸儲(chǔ)水為參比液，測(cè)定11個(gè)樣品在波長(zhǎng)max下的光密度值。4、配制0.0025M的硫酸高鐵俊及0.0025M鈦IB式劑溶液各100ml。移取0.005M硫酸高鐵俊溶液50ml于100ml容量瓶中，用蒸儲(chǔ)水稀釋至刻度。同樣方法配 制0.0025M鈦跳試劑溶液100ml。5、用0.0025M鈦跳試劑溶液和0.0025M的硫酸高鐵俊溶液按實(shí)驗(yàn)步驟 1配制第二組待測(cè)溶液，并測(cè)定其在波長(zhǎng) max下的光密度值。數(shù)據(jù)記錄和

9、處理1、將所得數(shù)據(jù)列表。2、做最大吸收峰曲線(xiàn)D 。3、作兩組溶液的光密度 D對(duì)溶液組成x的D x曲線(xiàn)。4、按上述方法進(jìn)行校正，求出兩組溶液中絡(luò)合物的校正光密度數(shù)值D D D0 05、作兩組溶液的 D x圖，于同一坐標(biāo)上。6、找出曲線(xiàn)最大值下相應(yīng)于 x- n的數(shù)值，從n的數(shù)值即可得到絡(luò)合物組成 MLn。1 x7、從圖上找出二組溶液中任意相同光密度的二點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的溶液組成（即求出a1 b1 , a2b2數(shù)值）。8、根據(jù)（1-6）是求出x的數(shù)值。9、從x數(shù)值算出絡(luò)合物穩(wěn)定常數(shù)。10、利用G0RTlnK穩(wěn)計(jì)算該反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)自由能變化。思考題1、試分析影響絡(luò)合物穩(wěn)定常數(shù)的因素2、為什么要控制溶液的PH值參考

10、文獻(xiàn)1羅澄明，向明禮，物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)（第四版），高等教育出版社，2004年版2北京大學(xué)等校，物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)（第四版），北京大學(xué)出版社，2002年版3東北師范大學(xué)出版社等校，物理化學(xué)實(shí)驗(yàn) （第二版），高等教育出版社，1989年版凝固點(diǎn)降低法測(cè)相對(duì)分子質(zhì)量（綜合型）實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握一種常用的相對(duì)分子質(zhì)量測(cè)定方法。2、通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步理解稀溶液理論。實(shí)驗(yàn)原理利用稀溶液的冰點(diǎn)降低依數(shù)性質(zhì)測(cè)定相對(duì)分子質(zhì)量。冰點(diǎn)降低（凝固點(diǎn)降低）即含非揮發(fā)性溶質(zhì)的二組分稀溶液的凝固點(diǎn)將低于純?nèi)軇┑哪厅c(diǎn)。數(shù)學(xué)表達(dá)式為T(mén) T0T Kf m (2-1)式中：T°為純?nèi)軇┑哪厅c(diǎn)；T為溶液的凝固點(diǎn)；Kf為質(zhì)量摩爾凝固點(diǎn)降低

11、常數(shù)，簡(jiǎn)稱(chēng)為凝固點(diǎn)降低常數(shù)；m為溶質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度。又因?yàn)閙 明 1000(2-2)式中：M將（2-2）式代入（1）式得M Kf儂gT W為溶質(zhì)的摩爾質(zhì)量（g mol 1）； g和W分別表示溶質(zhì)和溶劑的質(zhì)量（g）。相平全部實(shí)驗(yàn)操作歸結(jié)為凝固點(diǎn)的精確測(cè)量。所謂凝固點(diǎn)是指在一定壓力下，固液兩 衡共存的溫度。測(cè)定溶劑、溶液溫度隨時(shí)間的變化，繪制得步冷曲線(xiàn)，而得到溶劑、溶液 的凝固點(diǎn)。注意實(shí)驗(yàn)操作中必須掌握體系的過(guò)冷程度。儀器與試劑分度凝固點(diǎn)測(cè)定儀一套，SWC-R數(shù)字式貝克曼溫度計(jì)一臺(tái)，水銀溫度計(jì)（050C,最小為0.1C） 1支，大玻璃缸一只環(huán)己烷（A.R.）,蔡（A.R.）,冰實(shí)驗(yàn)步驟1、將儀器安

12、裝好，取自來(lái)水注入冰浴槽中（水量以注滿(mǎn)浴槽體積2/3為宜），然后加入冰屑以保持水溫在350C。2、純?nèi)軇┉h(huán)己烷的凝固點(diǎn)的測(cè)定（1）純?nèi)軇┉h(huán)己烷的近似凝固點(diǎn)的測(cè)定。用移液管取50ml環(huán)己烷注入冷凍管并浸入水浴中，不斷攪拌該液，使之逐漸冷卻，當(dāng)有 固體開(kāi)始析出時(shí)，停止攪拌，擦去冷凍管外的水，移到空氣浴的外套管中，再一起插入冰 水浴中，緩慢攪拌該液，同時(shí)觀察溫度計(jì)溫度，當(dāng)溫度穩(wěn)定后，記下讀數(shù)，即為環(huán)己烷的 近似凝固點(diǎn)。（2）純?nèi)軇┉h(huán)己烷的精確凝固點(diǎn)的測(cè)定。取出冷凍管，溫?zé)嶂?，使環(huán)己烷之結(jié)晶全部融化。再次將冷凍管插入冰水浴中，緩慢攪拌,使之逐漸冷卻，并觀察溫度計(jì)溫度，當(dāng)環(huán)己烷液的溫度降至高于近似凝固點(diǎn)

13、的0.50C時(shí),取出冷凍管，擦去水，移至外套管中，停止攪拌，大量結(jié)晶出現(xiàn)，溫度開(kāi)始回升，改為緩 慢攪拌，一直到溫度達(dá)到最高點(diǎn)，此時(shí)記下的溫度即為純?nèi)軇┑木_凝固點(diǎn)。重復(fù)兩次取其平均值。3、溶液的凝固點(diǎn)的測(cè)定取出冷凍管，溫?zé)嶂?，使環(huán)己烷結(jié)晶融化。取 0.114g的蔡片由加樣口投入冷凍管內(nèi)的環(huán) 己烷液中，待蔡全部溶解后，依(2-2)的步驟測(cè)定溶液的近似凝固點(diǎn)與精確凝固點(diǎn)，重 復(fù)兩次，取平均值，再加 0.120g,按同樣的方法，測(cè)另一濃度的凝固點(diǎn)。如是已預(yù)先配 置好的溶液，則可直接測(cè)定。結(jié)果記錄與處理室溫：氣壓：環(huán)己烷密度環(huán)己烷質(zhì)量 W環(huán)物質(zhì)質(zhì)量(g) 體 積 (ml)凝固點(diǎn)(C)凝固點(diǎn)降低 值(T

14、)相對(duì)分子質(zhì)(g mol 1)皂測(cè)量 值平均值環(huán)己烷理論值為128第一片第二片實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1、凝固點(diǎn)的確定較為困難。先測(cè)一個(gè)近似凝固點(diǎn)，精確測(cè)量時(shí)，在接近近似凝固點(diǎn)時(shí)， 降溫速度要減慢，到凝固點(diǎn)時(shí)快速攪拌。2、千萬(wàn)不要過(guò)冷，若過(guò)冷太甚，凝固的溶劑過(guò)多，溶液的濃度變化過(guò)大，所得凝固點(diǎn)偏低。結(jié)果討論1、本實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵在于掌握體系的過(guò)冷程度。如果溶液過(guò)冷程度不大，則放出的凝固熱不易測(cè)得，可以將溫度回升的最高值作為溶液的凝固點(diǎn)。若過(guò)冷太甚，凝固的溶劑過(guò)多，溶 液的濃度變化過(guò)大，所測(cè)凝固點(diǎn)偏低。2、溶液的冷卻曲線(xiàn)與純?nèi)軇┑睦鋮s曲線(xiàn)不同，不出現(xiàn)平臺(tái)，只出現(xiàn)拐點(diǎn)，即當(dāng)析出固相，溫度回升到平衡溫度后，不能保持一

15、定值，因?yàn)椴糠秩軇┠毯?，剩余溶液的濃度逐漸增 大，平衡溫度要逐漸下降。3、用凝固點(diǎn)降低法測(cè)相對(duì)分子質(zhì)量只適用于非揮發(fā)性溶質(zhì)且非電解質(zhì)的稀溶液。思考題簡(jiǎn)答1、凝固點(diǎn)降低法測(cè)相對(duì)分子質(zhì)量的公式，在什么條件下才能適用？2、在冷卻過(guò)程中固液相之間和寒劑之間，有哪些熱交換？它們對(duì)凝固點(diǎn)的測(cè)定有何影響？3、當(dāng)溶質(zhì)在溶液中有解離、締合和生成絡(luò)合物的情況下，對(duì)相對(duì)分子質(zhì)量測(cè)定值的影響 如何？4、影響凝固點(diǎn)精確測(cè)量的因素有哪些？參考文獻(xiàn)1復(fù)旦大學(xué)等校，物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)2北京大學(xué)等校，物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)3劉廷岳，王巖，物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)（第三版），高等教育出版社，2004年版（第四版），北京大學(xué)出版社，2002年版 中國(guó)紡織出

16、版社，2006年版丙酮碘化反應(yīng)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、利用分光光度計(jì)測(cè)定酸作催化時(shí)丙酮碘化反應(yīng)的反應(yīng)級(jí)數(shù)、速率常數(shù)及活化能。2、初步認(rèn)識(shí)復(fù)雜反應(yīng)機(jī)理，了解復(fù)雜反應(yīng)的表觀速率常數(shù)的求算方法。3、掌握分光光度計(jì)的使用方法。實(shí)驗(yàn)原理在酸的催化，丙酮碘化反應(yīng)是一個(gè)復(fù)雜反應(yīng)，H+是反應(yīng)的催化劑，而丙酮碘化反應(yīng)本身 有H+生成，因此這是一個(gè)自動(dòng)催化反應(yīng)，又因反應(yīng)并不停留在生成一元碘化丙酮上，還 要繼續(xù)下去。所以應(yīng)選者適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)條件，測(cè)定初始階段的反應(yīng)速度。則此反應(yīng)的動(dòng)力學(xué) 方程式可表示為：dCEdCAdtdt式中，Ce為碘化丙酮的濃度;dC dtkC：CI：CH(3-1)反應(yīng)總的速率常數(shù)。指數(shù)P、Ch+為氫離子的濃度

17、；Ca為丙酮的濃度；k表示丙酮碘化 q、r分別為丙酮、碘和氫離子的反應(yīng)級(jí)數(shù)。如反應(yīng)物碘是少量的，而丙酮和酸對(duì)碘是過(guò)量的，則反應(yīng)在碘完全消耗之前，丙酮和酸的 濃度可認(rèn)為基本保持不變。實(shí)驗(yàn)證實(shí)在本實(shí)驗(yàn)的條件（酸的濃度較低）下，丙酮碘化反應(yīng) 對(duì)碘是零級(jí)反應(yīng)，即q為零。由于反應(yīng)速率與碘的濃度的大小無(wú)關(guān)（除非在很高的酸度下）， 因而反應(yīng)直到碘全部消耗之前，反應(yīng)速度將是常數(shù)。即守kCfC：常數(shù)對(duì)上式（3-2）積分可得:(3-2)式中C為積分常數(shù)。由于CEdCEdtkC：C； t C(3-3)dCi-,可由CI2變化求得CE的變化，并由CI2對(duì)時(shí)間tdt22作圖，求得反應(yīng)速率。由于碘在可見(jiàn)光區(qū)有一個(gè)比較寬的

18、吸收帶，而在此吸收帶中鹽酸、丙酮、碘化丙酮和碘化 鉀溶液則沒(méi)有明顯的吸收，所以可利用分光光度法直接觀察碘濃度的變化， 從而測(cè)量反應(yīng) 進(jìn)程，求出反應(yīng)的速率常數(shù)。按照朗伯-比耳（Lambert-Beer）定律，某指定波長(zhǎng)下，光密度 D與碘濃度g2有：(3-4)D alCI2又根據(jù)1I0D lg lg - TI(3-5)式中：I0為入射光強(qiáng)度，可采用通過(guò)蒸儲(chǔ)水后的光強(qiáng)；I為透過(guò)光強(qiáng)度，即通過(guò)碘溶液后 的光強(qiáng)；l為溶液厚度；a為吸光系數(shù)；T為透光率。對(duì)同一比色皿l為定值，3-4式中al 可通過(guò)對(duì)已知濃度的碘溶液的測(cè)量來(lái)求得。將通過(guò)蒸儲(chǔ)水的光強(qiáng)定為透光率100,然后測(cè)量通過(guò)溶液時(shí)的透光率T,則有：al

19、(lg 100 IgT)/"2 (3-6)將(3-4)、(3-5)式代入(3-3)式中整理后得:lgT k(al)CPC； t B (3-7)由(3-7)式可知，lgT對(duì)時(shí)間t作圖，通過(guò)其斜率m可求得反應(yīng)速度。即m k(al)C：C； ( 3-8)(3-9)(3-8)式與(3-2)式相比較，則有m/(al)為了確定反應(yīng)級(jí)數(shù)P,至少需進(jìn)行兩次實(shí)驗(yàn)。當(dāng)丙酮初始濃度不同，而氫離子、碘的初始濃度分別相同時(shí)，即kCP Cr C qkCA2cH 2CI22kCP Cr C qkCA1cH C I21CA2=uCA1、C 口 0H 2p PuCx up 貝 UCaiCH 1、CI22CI21。則有

20、2lg plgu 12m2p(lg)/lg u (lg)/lg u (3-10)1m1同理，當(dāng)丙酮、碘的初始濃度分別相同，而酸的濃度不同時(shí)，即CA3=CA1、Ci23 CI21CH 3 H 3r (lg )/lg w1又由 CA4=CA1、CH 4CHH 4 HCI 24XC|21q (lg)/lgx 1(3-11)(3-12)從而作四次實(shí)驗(yàn)，可求得反應(yīng)級(jí)數(shù) p、r、q0由兩個(gè)或兩個(gè)以上溫度時(shí)的速率常數(shù)，就可以根據(jù)阿累尼烏斯也二2一303£又小愴包 或可以求算反應(yīng)的活化能。(Arrhenius)關(guān)系式. (3-13)儀器和藥品72型分光光度計(jì)1套超級(jí)恒溫槽(帶有恒溫夾層)1套移液管(

21、10mL, 5mL)各3只碘溶液(含 2%KI)(0.01mol dm-3)丙酮溶液(2mol dm-3)。容量瓶(50mL)7只容量瓶(100mL)2只秒表1塊標(biāo)準(zhǔn)鹽酸溶液(1mol dm-3)實(shí)驗(yàn)步驟1、調(diào)整分光光度計(jì)：首先把恒溫槽調(diào)到 使光點(diǎn)指到零點(diǎn)位置，然后將波長(zhǎng)調(diào)到25.0Co然后打開(kāi)微電計(jì)開(kāi)關(guān)，旋轉(zhuǎn)調(diào)零旋鈕， 500nm處，再將恒溫比色皿裝滿(mǎn)蒸儲(chǔ)水， 在25.0C時(shí)放入暗箱并使其處于光路中。調(diào)整光亮調(diào)節(jié)器，使微電計(jì)光點(diǎn)處于透光率“100”的位置上。2、求al值：取0.01mol dm-3的碘溶液5mL注入50mL容量瓶中，用二次蒸儲(chǔ)水稀釋到 刻度、搖勻，即得0.001 mol dm

22、-3的碘溶液。取此碘溶液洗比色皿兩次，然后注入恒溫比色皿，在25.0C時(shí)，置于光路中，測(cè)其透光率，利用（3-7）式求出al值。3、丙酮碘化反應(yīng)的速率常數(shù)的測(cè)定：取一洗凈的小燒杯，加入約110dm3左右二次蒸儲(chǔ) 水，置于25.0C的恒溫槽中恒溫。用移液管分別吸取 0.01mol/m3標(biāo)準(zhǔn)碘溶液10 dm3、10 dm3、10 dm3、5 dm3,注入已編號(hào)（14號(hào)）的4只干凈的50 dm3容量瓶中。另取一支移液管分別向14號(hào)容量瓶?jī)?nèi)加入1 mol m-3標(biāo)準(zhǔn)鹽酸溶液5 dm3、5 dm3、10 dm3、5 dm3（注意依瓶號(hào)順序），再分別注入適量的蒸儲(chǔ)水，蓋上瓶蓋，置于恒溫槽中恒溫。再取50 d

23、m3干凈的容量瓶，取少量2 mol/m3標(biāo)準(zhǔn)丙酮溶液清洗兩次，然后注入約 50 dm3標(biāo)準(zhǔn)丙酮溶液，蓋上瓶塞，置于 25.0C的恒溫才g中恒溫（恒溫時(shí)間不少于10min）o溫度恒定后，用移液管移取恒溫的丙酮溶液 10 dm3迅速加入1號(hào)容量瓶?jī)?nèi)，當(dāng)丙酮溶液加到一半時(shí)開(kāi)動(dòng)秒表計(jì)時(shí)。用以恒溫的蒸儲(chǔ)水將此混合液稀釋到刻度， 迅速搖均，并用此混合液將干凈的比色皿清洗多次，然后把此溶液注入比色皿（上述操作要迅速），測(cè)定不 同時(shí)間的透光率。每隔2分鐘測(cè)定透光率一次，直到取得1012個(gè)數(shù)據(jù)為止。如果透光率變化較大，則改為每隔1分鐘記錄一次。在測(cè)定過(guò)程中用蒸儲(chǔ)水多次校正透光率“0”點(diǎn)和“100”點(diǎn)。然后用移液

24、管分別取5 dm3, 10 dm3、10 dm3的已恒溫的標(biāo)準(zhǔn)丙酮溶液分別注入 2號(hào)、3號(hào)、上 溶 的 置 如 表示:編號(hào)標(biāo)準(zhǔn)碘溶液（ml）標(biāo)準(zhǔn)鹽酸溶液（ml）標(biāo)準(zhǔn)丙酮溶液（ml）蒸儲(chǔ)水（ml）11051025210553031010102045510304號(hào)容量瓶，用上述方法分別測(cè)定不同濃度的溶液在不同時(shí)間的透光率。述液配可下所4、將恒溫槽的溫度升高到35.0C,重復(fù)上述操作1, 2, 3,但測(cè)定時(shí)間應(yīng)相應(yīng)縮短，可 改為1min記錄一次透光率。數(shù)據(jù)記錄和處理1、將測(cè)得數(shù)據(jù)填于下表，并由（8-7）式求al透光率平均值al1232、測(cè)定恒定溫度下混合溶液的時(shí)間一透光率，把實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入下表:時(shí)間

25、(min )透光率TlgT25.0C35.0C25.0C35.0c n11 23 14Ii2 1341231 4121 34 19容量瓶號(hào)丙酮濃度1鹽酸濃度碘溶液濃度(mol/m3)(mol/m3)(mol/m3)3、混合液丙酮、鹽酸、碘的濃度4、將lgT對(duì)時(shí)間t作圖，得一直線(xiàn)，求直線(xiàn)的斜率，并求出反應(yīng)的速率常數(shù)。5、利用25.0C及35.0C時(shí)的k值求丙酮碘化反應(yīng)的活化能。6、反應(yīng)級(jí)數(shù)的測(cè)定。由實(shí)驗(yàn)步聚 3、4中測(cè)得的數(shù)據(jù)，分別以lnT對(duì)t作圖，得到四條直 線(xiàn)。求出各直線(xiàn)斜率，即為不同起始濃度時(shí)的反應(yīng)速率，代入（3-10）、（3-11）、（3-13）式可求出p, q , r。思考題1、本實(shí)驗(yàn)

26、中，是將丙酮溶液加到鹽酸和碘的混合液中，但沒(méi)有立即計(jì)時(shí)，而是當(dāng)混合物 稀釋至50mL,搖勻倒入恒溫比色皿測(cè)透光率時(shí)才開(kāi)始計(jì)時(shí)，這樣做是否影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果 為什么？2、影響本實(shí)驗(yàn)結(jié)果的主要因素是什么 ？參考文獻(xiàn)1南京大學(xué)，物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)（第三版），高等教育出版社，2004年版2北京大學(xué)等校，物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)（第四版），北京大學(xué)出版社，2002年版3東北師范大學(xué)出版社等校，物理化學(xué)實(shí)驗(yàn) （第二版），高等教育出版社，1989年版燃燒熱的測(cè)定實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、用氧彈卡計(jì)測(cè)定票的燃燒熱。2、了解恒壓燃燒熱與包容燃燒熱的區(qū)別。3、了解卡計(jì)中主要部分的作用。掌握卡計(jì)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)。4、學(xué)會(huì)用雷諾圖解法校正溫度變化。實(shí)驗(yàn)原理：

27、燃燒熱的定義是：一摩爾的物質(zhì)完全燃燒時(shí)所放出的熱量。 所謂完全燃燒，即組成反 應(yīng)物的各元素，在經(jīng)過(guò)燃燒反應(yīng)后，必須呈顯本元素的最高化合價(jià)。如C經(jīng)燃燒反應(yīng)后，變成CO不能認(rèn)為是完全燃燒。只有在變成CO時(shí)，方可認(rèn)為是完全燃燒。同時(shí)還必須指出，10反應(yīng)物和生成物在指定的溫度下都屬于標(biāo)準(zhǔn)態(tài)。如苯甲酸在298.15K時(shí)的燃燒反應(yīng)過(guò)程為：15C6H5COOI-®）+ 2 Q（氣）=7CO（氣）+3H2O（液）由熱力學(xué)第一定律，包容過(guò)程的熱效應(yīng)Q,即U。包壓過(guò)程的熱效應(yīng) Q,即Ho它們之間的相互關(guān)系如下：Q=Q+ n(RT)4(1)或H= U+ n(RT)4(2)其中n為反前后氣態(tài)物質(zhì)的物質(zhì)的量之

28、差。R為氣體常數(shù)。T為反應(yīng)的絕對(duì)溫度。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)測(cè)定票完全燃燒時(shí)的包容燃燒熱，然后再計(jì)算出票的恒壓燃燒Ho在計(jì)算票的包壓燃燒熱時(shí)，應(yīng)注意其數(shù)值的大小與實(shí)驗(yàn)的溫度有關(guān)，其關(guān)系式為：HrCpT p4（3）式中的G是反應(yīng)前后的恒壓熱容之差，它是溫度的函數(shù)。一般說(shuō)來(lái)，反應(yīng)的熱效應(yīng)隨溫 度的變化不是很大，在較小的溫度范圍內(nèi)，我們可以認(rèn)為它是一常數(shù)。熱是一個(gè)很難測(cè)定的物理量，熱量的傳遞往往表現(xiàn)為溫度的改變。而溫度卻很容易測(cè) 量。如果有一種儀器，已知它每升高一度所需的熱量，那么，我們就可在這種儀器中進(jìn)行 燃燒反應(yīng)，只要觀察到所升高的溫度就可知燃燒放出的熱量。根據(jù)這一熱量我們便可求出物質(zhì)的燃燒熱。在實(shí)驗(yàn)中我們

29、所用的恒溫氧彈量熱計(jì)（恒溫氧彈卡計(jì)）就是這樣一種儀器。為了測(cè)得恒 容燃燒熱，我們將反應(yīng)置于一個(gè)包容的氧彈中，為了燃燒完全，在氧彈內(nèi)充入 20個(gè)左右 大氣壓的純氧。這一裝置的構(gòu)造將在下面做詳細(xì)介紹。為了確定量熱卡計(jì)每升高一度所需要的熱量，也就是量熱計(jì)的熱容，可用通電加熱法或標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)法。本實(shí)驗(yàn)用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)法來(lái)測(cè)量量熱卡計(jì)的熱容即確定儀器的水當(dāng)量。這里所說(shuō)的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)為苯甲酸，其包容燃燒時(shí)放出的熱量為26460 J - g實(shí)驗(yàn)中將苯甲酸壓片準(zhǔn)確稱(chēng)量并扣除Cu-Ni合金絲的質(zhì)量后與該數(shù)值的乘積即為所用苯甲酸完全燃燒放出的 熱量。Cu-Ni合金絲燃燒時(shí)放出的熱量及實(shí)驗(yàn)所用 Q氣中帶有的此氣燃燒生成氮氧化物溶

30、 于水，所放出的熱量的總和一并傳給卡計(jì)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?chē)慕橘|(zhì)（本實(shí)驗(yàn)為3000毫升水）等所吸收，得到溫度的變化為 T,所以氧彈卡計(jì)的熱容為：Q mQv 2.9l 598VC 卡 TT4（4）式中：m為苯甲酸的質(zhì)量（準(zhǔn)確到1 10-5克）l為燃燒掉的Cu-Ni合金絲的長(zhǎng)度（cm）2.9 為每厘米Cu-Ni合金絲燃燒放出的熱量單位（J cm1）V為滴定燃燒后氧彈內(nèi)的洗滌液所用的0.1mol dm3的NaOH的體積5.98 為消耗1mL0.1 mol dm3的NaOK相當(dāng)白熱量（單位為J）。由于此項(xiàng)結(jié)果對(duì) Q的影響甚微，所以常省去不做。確定了儀器（含

31、3000mLK）熱容，我們便可根據(jù)公式4-（4） 求出欲測(cè)物質(zhì)的包容燃燒熱Q,即：Q（待測(cè)）=（C卡T-2.9 l ）/ m待測(cè)物質(zhì)的質(zhì)量）X M4（5）然后根據(jù)公式4-（1）求得該物質(zhì)的恒壓燃燒熱 Q,即Ho 用雷諾作圖法校正 T: 盡管在儀器上進(jìn)行了各種改進(jìn)，但在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中仍不可避免環(huán)境與體系間的熱量傳遞。11種傳遞使得我們不能準(zhǔn)確地由溫差測(cè)定儀上讀出由于燃燒反應(yīng)所引起的溫升ATo而用雷諾作圖法進(jìn)行溫度校正，能較好地解決這一問(wèn)題。將燃燒前后所觀察到的水溫對(duì)時(shí)間作圖，可聯(lián)成FHIDG折線(xiàn)，如圖4-1和圖4-2所示。圖4-1中H相當(dāng)于開(kāi)始燃燒之點(diǎn)。D為觀察到的最高溫度。在溫度為室溫處作平行于時(shí)

32、間軸 的JI線(xiàn)。它交折線(xiàn)FHIDG于I點(diǎn)。過(guò)I點(diǎn)作垂直于時(shí)間軸的ab線(xiàn)。然后將FH線(xiàn)外延交ab線(xiàn)于A點(diǎn)。將GDife外延，交ab線(xiàn)于C點(diǎn)。則AC兩點(diǎn)間的距離即為 T。圖中AA'為開(kāi)始燃燒到溫度升至室溫這一段時(shí)間 11內(nèi)，由環(huán)境輻射進(jìn)來(lái)以及攪拌所引進(jìn)的能量而造成量熱計(jì)的溫度升高。它應(yīng)予以扣除之。 CC為溫度由室溫升高到最高點(diǎn) D這一段時(shí)間t2 內(nèi)，量熱計(jì)向環(huán)境輻射而造成本身溫度的降低。它應(yīng)予以補(bǔ)償之。因此 AC可較客觀的反 應(yīng)出由于燃燒反應(yīng)所引起量熱計(jì)的溫開(kāi)。 在某些情況下，量熱計(jì)的絕熱性能良好，熱漏很小，而攪拌器的功率較大，不斷引進(jìn)能量使得曲線(xiàn)不出現(xiàn)極高溫度點(diǎn)，如圖 4-2,校正方 法

33、相似。絕熱較差時(shí)的雷諾校正圖圖4-2絕熱良好時(shí)的雷諾校正圖必須注意，應(yīng)用這種作圖法進(jìn)行校正時(shí),卡計(jì)的溫度與外界環(huán)境的溫度不宜相差太大（最好不超過(guò)2-3 C）,否則會(huì)引入大的誤差。圖4-1氧彈量熱計(jì)1溫差測(cè)定儀1撥動(dòng)開(kāi)關(guān)1氧氣減壓器1充氧導(dǎo)管1扳手1苯甲酸（分析純）實(shí)驗(yàn)步驟：1 、儀器介紹：套, 臺(tái)， 只, 個(gè), 個(gè), 把,儀器與試劑:壓片機(jī) 1 臺(tái)，調(diào)壓變壓器2 個(gè)，氧氣鋼瓶（需大于80Kg壓力）萬(wàn)用表 1 個(gè)Cu-Ni 合金絲若干容量瓶（1000mL 1 只，2000mL 1 只）、票（分析純）圖4-3是實(shí)驗(yàn)室所用的氧彈量熱計(jì)的整體裝配圖，圖4-4是用來(lái)測(cè)量包容燃燒的氧彈結(jié)構(gòu)圖。圖4-5是實(shí)

34、驗(yàn)充氧的示意圖，下面分別作以介紹。12圖4-3氧彈卡計(jì)安裝示意圖圖4-4氧彈的構(gòu)造圖4-3中，內(nèi)筒C以?xún)?nèi)的部分為儀器的主體，即為本實(shí)驗(yàn)研究的體系，體系C與外界 以空氣層B絕熱，下方有絕緣的墊片4架起，上方有絕熱膠板5敷蓋。為了減少對(duì)流和蒸 發(fā)，減少熱輻射及控制環(huán)境溫度恒定，體系外圍包有溫度與體系相近的水套A。為了使體系溫度很快達(dá)到均勻，還裝有攪拌器 2,由馬達(dá)6帶動(dòng)。為了準(zhǔn)確測(cè)量溫度的變化，我們 由精密的溫差測(cè)定儀來(lái)實(shí)現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)中把溫差測(cè)定儀的熱敏探頭插入研究體系內(nèi)，便可直接 準(zhǔn)確讀出反應(yīng)過(guò)程中每一時(shí)刻體系溫度的相對(duì)值。樣品燃燒的點(diǎn)火由一撥動(dòng)開(kāi)關(guān)接入一可調(diào)變壓器來(lái)實(shí)現(xiàn)，設(shè)定電壓在 24V進(jìn)行點(diǎn)火

35、燃燒。圖4-4是氧彈的構(gòu)造。氧彈是用不銹鋼制成的，主要部分有厚壁圓筒 1、彈蓋2和螺 帽3緊密相連；在彈蓋2上裝有用來(lái)充入氧氣的進(jìn)氣孔 4、排氣孔5和電極6,電極直通 彈體內(nèi)部，同時(shí)做為燃燒皿7的支架；為了將火焰反射向下而使彈體溫度均勻， 在另一電 極8（同時(shí)也是進(jìn)氣管）的上方還有火焰遮板9。2 、量熱計(jì)水當(dāng)量的測(cè)定（求C卡）（1） 樣品壓片：壓片前先檢查壓片用鋼模是否干凈， 否則應(yīng)進(jìn)行清洗并使其干燥，用 臺(tái)秤稱(chēng)0.8g苯甲酸，并用直尺準(zhǔn)確量取長(zhǎng)度為 20cm左右的細(xì)Cu-Ni合金絲一根，準(zhǔn)確稱(chēng) 量并把其雙折后在中間位置打環(huán)， 置于壓片機(jī)的底板壓模上，裝入壓片機(jī)內(nèi)，倒入預(yù)先粗 稱(chēng)的苯甲酸樣品，

36、使樣品粉末將合金絲環(huán)浸埋，用壓片機(jī)螺桿徐徐旋緊，稍用力使樣品壓 牢（注意用力均勻適中，壓力太大易使合金絲壓斷，壓力太小樣品疏松，不易燃燒完全），抽去模底的托板后，繼續(xù)向下壓，用干凈濾紙接住樣品，彈去周?chē)姆勰瑢悠分糜诜Q(chēng) 量瓶中，在分析天平上用減量法準(zhǔn)確稱(chēng)量后供燃燒使用。（2）裝置氧彈：擰開(kāi)氧彈蓋，將氧彈內(nèi)壁擦干凈，特別是電極下端的不銹鋼接線(xiàn) 柱更應(yīng)擦干凈。在氧彈中加1毫升蒸儲(chǔ)水。將樣品片上的合金絲小心地綁牢于氧彈 中兩根電極8與10上（見(jiàn)圖4-4氧彈剖面圖）。旋緊氧彈蓋，用萬(wàn)用電表檢查兩電 極是否通路。若通路，則旋緊出氣口 5后即可充氧氣。按圖4-5所示，連接氧氣鋼 瓶和氧氣表，并13利氣

37、瓶圖4-5 氧彈充氣示意圖將氧氣表頭的導(dǎo)管與氧彈的進(jìn)氣管接通， 此時(shí)減壓閥門(mén)2應(yīng)逆時(shí)針旋松（即關(guān)緊），打開(kāi)氧 氣鋼瓶上端氧氣出口閥門(mén)1 （總閥）觀察表一的指示是否符合要求（至少在 4MPa,然后 緩緩旋緊減壓閥門(mén)2（即漸漸打開(kāi)），使表2指針指在表壓2MPa氧氣充入氧彈中。1-2min 后旋松（即關(guān)閉）減壓閥門(mén)2,關(guān)閉閥門(mén)1,再松開(kāi)導(dǎo)氣管，氧彈已充入約2Mpm勺氧氣，可 供燃燒之用。但是閥門(mén)2至閥門(mén)1之間尚有余氣，因此要旋緊減壓閥門(mén)2以放掉余氣，再 旋松閥門(mén)2,使鋼瓶和氧氣表頭復(fù)原。（氧氣減壓器的使用見(jiàn)附錄，必須認(rèn)真學(xué)習(xí)）3 、燃燒和測(cè)量溫差：按圖將氧彈卡計(jì)及內(nèi)筒，攪拌器裝配好。用1/10的水銀

38、溫度計(jì)準(zhǔn)確測(cè)量量熱計(jì)恒溫水套 A （外套）的實(shí)際溫度。（2）打開(kāi)溫差測(cè)定儀，讓其預(yù)熱，并將測(cè)溫探頭插入外套測(cè)溫口中。在水盆中放入自來(lái)水（約4000ml）,用1/10的水銀溫度計(jì)測(cè)量水盆里的自來(lái)水溫度，用加冰或加熱水的方法調(diào)節(jié)水溫低于外套溫度1.5 - 2.0 C。（4）把充好氧氣的氧彈放入已事先擦洗干凈的內(nèi)筒C中。用容量瓶準(zhǔn)確量取3000ml已調(diào)好溫度的水，置于內(nèi)筒 C中。檢查點(diǎn)火開(kāi)關(guān)是否置于“關(guān)”的位置，插上點(diǎn)火電極，蓋上絕熱膠木板。（6）開(kāi)啟攪拌馬達(dá)，調(diào)節(jié)溫差測(cè)定儀設(shè)定旋紐，使溫差測(cè)定儀上指示為1.000,此時(shí)對(duì)應(yīng)的實(shí)際溫度為外套溫度。迅速把測(cè)溫探頭置于內(nèi)筒 C上端的測(cè)溫口中，觀察溫差測(cè)定

39、儀的讀數(shù)，一般 應(yīng)在0.000-0.500之間（太低或太高都要重新調(diào)節(jié)水溫，以保證外套水溫在燃燒升 溫曲線(xiàn)的中間位置）。報(bào)時(shí)器每半分鐘響一次，響時(shí)即記錄溫差測(cè)定儀上溫度的讀 數(shù)，至少讀5-10min。（8）插好點(diǎn)火電源，將點(diǎn)火開(kāi)關(guān)置于“開(kāi)”的位置并立即撥回“關(guān)”的位置。在幾十秒內(nèi)溫差測(cè)定儀的讀數(shù)驟然升高，繼續(xù)讀取讀數(shù)，直至讀數(shù)平穩(wěn)（約 25個(gè)數(shù)， 每半分鐘一次。如果在1-2分鐘內(nèi)，溫差測(cè)定儀的讀數(shù)沒(méi)有太大的變化，表示樣品 沒(méi)有燃燒，這時(shí)應(yīng)仔細(xì)檢查，請(qǐng)教老師后再進(jìn)行處理）。停止記錄，拔掉點(diǎn)火電源。 取出氧彈，打開(kāi)放氣閥，排出廢氣，旋開(kāi)氧彈蓋，觀察燃燒是否完全，如有黑色殘?jiān)?，則 證明燃燒不完全，實(shí)

40、驗(yàn)需重新進(jìn)行。如燃燒完全，量取剩余的鐵絲長(zhǎng)度，根據(jù)公式4-（4）計(jì)算C卡的值。如需精確測(cè)量，還需在裝置氧彈時(shí)加1mL蒸儲(chǔ)水于氧彈內(nèi)，燃燒后將彈體用蒸儲(chǔ)水清洗，用0.1 mol dm3NaOH商定之。144、蔡包容燃燒熱的測(cè)定：稱(chēng)取0.6克的蔡，按上述操作步驟，壓片、稱(chēng)重、燃燒等實(shí)驗(yàn)操作重復(fù)一次。測(cè)量蔡的包 容燃燒熱Q,并根據(jù)公式4-(1)計(jì)算Q,即為H,并與手冊(cè)作比較，計(jì)算實(shí)驗(yàn)的相對(duì)誤差 數(shù)據(jù)記錄及處理:1 、記錄下列數(shù)據(jù):室溫：苯甲酸重:C實(shí)驗(yàn)溫度：Cg; Cu-Ni合金絲密度：g - cm1Cu-Ni合金絲長(zhǎng)(或質(zhì)量)： cm ；剩余Cu-Ni合金絲長(zhǎng)(或質(zhì)量)： cm票的質(zhì)量：g2 、處

41、理：由實(shí)驗(yàn)記錄的時(shí)間和相應(yīng)的溫度讀數(shù)作苯甲酸和蔡的雷諾溫度校正圖，準(zhǔn)確求出二者的T,由此計(jì)算CP和蔡的燃燒熱Q,并計(jì)算恒壓燃燒熱 Q。3、根據(jù)所用的儀器的精度，正確表示測(cè)量結(jié)果，計(jì)算絕對(duì)誤差，并討論實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠 性。實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)：1、壓片時(shí)應(yīng)將Cu-Ni合金絲壓入片內(nèi)。2、氧彈充完氧后一定要檢查確信其不漏氣，并用萬(wàn)用表檢查兩極間是否通路。3、將氧彈放入量熱儀前，一定要先檢查點(diǎn)火控制鍵是否位于“關(guān)”的位置。點(diǎn)火結(jié)束后，應(yīng)立即將其關(guān)上。4氧彈充氧的操作過(guò)程中，人應(yīng)站在側(cè)面，以免意外情況下彈蓋或閥門(mén)向上沖出， 發(fā)生危 險(xiǎn) 思考題1 .什么是雷諾校正？為什么要進(jìn)行雷諾校正?2 .攪拌速度對(duì)準(zhǔn)確測(cè)量是

42、否有影響，為什么?3 .試述本實(shí)驗(yàn)中可能引入的系統(tǒng)誤差。4 .燃燒熱測(cè)定實(shí)驗(yàn)中，為什么要將氧彈中的空氣趕凈如果沒(méi)有趕凈氧彈中的空氣，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有何影響，如何校正？ 參考文獻(xiàn)1復(fù)旦大學(xué)等校編，物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)，北京：人民教育出版社，1979, p2202闞錦晴，刁國(guó)旺，物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的兩則改進(jìn)措施，實(shí)驗(yàn)室研究與探索，1991(4) : 9899。3朱京，陳衛(wèi)，金賢德等，液體燃燒熱和苯共振能的測(cè)定， 化學(xué)通報(bào)，1984(3) : 5054。15膠體電泳速度的測(cè)定實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握凝聚法制備Fe(OH 3溶膠和純化溶膠的方法2觀察溶膠的電泳現(xiàn)象并了解其電學(xué)性質(zhì)， 掌握電泳法測(cè)定膠體電泳速度和溶膠(電位的 方

43、法。實(shí)驗(yàn)原理溶膠是一個(gè)多相體系，其分散相膠粒的大小約在1ne 1um之間。由于本身的電離或選擇膠粒表面具有一定量的電荷；膠粒性地吸附擇性地吸附一定量的離子以及其它原因所致， 周?chē)慕橘|(zhì)分布著反離子。反離子所帶電荷與膠粒表 面電荷符號(hào)相反，數(shù)量相等。整個(gè)溶膠體系保持電中 性。膠粒周?chē)姆措x子由于靜電引力和熱擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的 結(jié)果形成了兩部分一一緊密層和擴(kuò)散層。緊密層約有 一兩個(gè)分子層厚。緊密吸附在膠核去面上.而擴(kuò)散層 的厚度則隨外界條件(溫度，體系中電解質(zhì)濃度及其 離子的價(jià)態(tài)等)而改變，擴(kuò)散層中的反離子符合玻茲 曼分布。由于離子的溶劑化作用，緊密層結(jié)合著一定數(shù)量的溶劑分子，在電場(chǎng)的作用下，它和膠粒作為

44、圖1擴(kuò)散雙電層模型一個(gè)整體移動(dòng)，而擴(kuò)散層中的反離子則向相反的電極方"土向移動(dòng)。這種在電場(chǎng)作用下分散相粒子相對(duì)于分散介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)稱(chēng)為電泳。 發(fā)生相對(duì)移動(dòng)的 界面稱(chēng)為切動(dòng)面，切動(dòng)面與液體內(nèi)部的電位差稱(chēng)為電動(dòng)電位或(電位， 而作為帶電粒子的膠粒表面與液體內(nèi)部的電位差稱(chēng)為質(zhì)點(diǎn)的表面電。膠粒電泳速度除與外加電場(chǎng)的強(qiáng)度有關(guān)外， 還與(電位的大小有關(guān)。面(電位不僅與測(cè)定 條件有關(guān)，還取決于膠體粒子的性質(zhì)。(電位是表征膠體特性的重要物理量之一，在研究膠體性質(zhì)及其實(shí) 際應(yīng)用有著重要意義。膠體體的穩(wěn)定性與(電位有直接關(guān)系，(電 位絕對(duì)值越大，表明膠粒荷電越多，膠粒間排斥力越大，膠體越穩(wěn) 定。反之則表明膠體

45、越不穩(wěn)定。當(dāng)(電位為零時(shí).膠體的穩(wěn)定性最 差，此時(shí)可觀察到膠體的聚沉。本實(shí)驗(yàn)是在一定的外加電場(chǎng)強(qiáng)度下通過(guò)測(cè)定 Fe(OH)3膠粒的電泳速 度然后計(jì)算出(電位。實(shí)驗(yàn)用拉比諾維奇-付其曼U形電泳儀，如 圖2所示。活塞2、3以下盛待測(cè)的溶膠，以上盛輔助液。在電泳儀兩極間接上電位差 E (V)后，在t (s)時(shí)間內(nèi)溶膠界面移動(dòng)的距離為D(m),即膠粒電泳速度U(mgS1)為:1.U型管2.3.4 活塞5.電極6.彎16相距為l(m)的電極間的電位梯讀平均值 H (Vgm 1)為:如果輔助液的電導(dǎo)率Lo與溶膠的電導(dǎo)率 勻的，這時(shí)需用下式求H相差較大，則在整個(gè)電泳管內(nèi)的電位降是不均E=(l lk) lkL

46、o式中l(wèi)k為溶膠兩界面間的距離。從實(shí)驗(yàn)求得膠粒電泳速度后，可按下式求出(K(V)電位:式中K為與膠粒形狀有關(guān)的常數(shù)(對(duì)于球形粒子K 5,4 1010V2gs2gkggm1;對(duì)于棒形粒子K 3.6 1010V2gs2gkg 1gm 1,本實(shí)驗(yàn)?zāi)z粒為棒形)；為介質(zhì)的粘度(kggm 1gs 1); 為 介質(zhì)的介電常數(shù)。儀器與藥品直流穩(wěn)壓電源1臺(tái)；電導(dǎo)率儀1臺(tái)；電泳儀1個(gè)；珀電極2個(gè) 三氯化鐵(化學(xué)純)；棉膠液(化學(xué)純) 實(shí)驗(yàn)步驟1 . Fe(OH)3溶膠的制備 將0.5g無(wú)水FeCb溶于20mL蒸儲(chǔ)水中，在攪拌的情況下將上述溶 液滴入200mL沸水中(控制在4min5min內(nèi)滴完)，然后再煮沸1mi

47、n2min,即制得Fe(OH2 .珂珞酊袋的制備 將約20mL棉膠液倒入干凈的250mL錐形瓶?jī)?nèi)，小心轉(zhuǎn)動(dòng)錐形瓶使瓶 內(nèi)壁均勻鋪展一層液膜，傾出多余的棉膠液，將錐形瓶倒置于鐵圈上，待溶劑揮發(fā)完(此 時(shí)膠膜已不沾手)，用蒸儲(chǔ)水注入膠膜與瓶壁之間， 使膠膜與瓶壁分離，將其從瓶中取出， 然后注入蒸儲(chǔ)水檢查膠袋是否有漏洞，如無(wú)，則浸入蒸儲(chǔ)水中待用。3 .溶膠的純化 將冷至約50c的Fe (OH 3溶膠轉(zhuǎn)移倒珂珞酊袋，用約 50c的蒸儲(chǔ)水滲 析，約10min換水1次，滲析5次。4 .將滲析好的Fe(OH)3溶膠冷至室溫，測(cè)其電導(dǎo)率，用 0.1mol/L KCl溶液和蒸儲(chǔ)水配制 與溶膠電導(dǎo)率相同的輔助液。

48、5 .測(cè)定Fe(OH)3的電泳速度a)用洗液和蒸儲(chǔ)水把電泳儀洗干凈(三個(gè)活塞均需涂好凡士林)ob)用少量Fe(OH溶膠洗滌電泳儀2次3次，然后注入Fe(OH溶膠直至膠液 面高出活塞2、3少許，關(guān)閉該兩活塞.倒掉多余的溶膠。c)用蒸儲(chǔ)水把電泳儀活塞2、3以上的部分蕩洗千凈后在兩管內(nèi)注入輔助液至支17 管口，并把電泳儀固定在支架上.d)如圖2將兩鉆電極插入支管內(nèi)并連接電源.開(kāi)啟活塞4使管內(nèi)兩輔助液面等高，關(guān)閉活塞4,緩緩開(kāi)啟活塞2、3(勿使溶膠液面攪動(dòng))。然后打開(kāi)穩(wěn)壓電 源.將電壓調(diào)至150V,觀察溶膠液面移動(dòng)現(xiàn)象及電極表面現(xiàn)象.記錄30min內(nèi)界面移動(dòng)的距離：用繩子和尺子量出兩電極間的距離.數(shù)據(jù)

49、記錄與處理1原始數(shù)據(jù)記錄表1原始數(shù)據(jù)記錄E/VD/cml/cmt/sT/ C電導(dǎo)率/ pSgs-1(查表)/( Kggm 1gs 1)2數(shù)據(jù)計(jì)算：電泳速度：平均電位梯度：(電位：膠體向負(fù)極遷移(膠體液面上升的一面)，所以膠粒帶正電荷電極反應(yīng)：正極：2H 2e H2負(fù)極：2Cl 2e CI2思考題1電泳速度與哪些因素有關(guān)？2寫(xiě)出FeCl3水解反應(yīng)式。解釋Fe(OH)膠粒帶何種電荷取決于什么因素3說(shuō)明反離子所帶電荷符號(hào)及兩電極上的反應(yīng)。4選擇和配制輔助液有何要求。參考文獻(xiàn)1高明國(guó)，范國(guó)康Fe(OH) 3膠體電泳實(shí)驗(yàn)的兩則改進(jìn)太原科技2003年第1期2錢(qián)亞兵，袁紅霞，鮑正榮Fe(OH) 3膠體電泳實(shí)

50、驗(yàn)再探索實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)新思維2002年,第12期贛南師范學(xué)院學(xué)3黃桂萍，萬(wàn)東北，胡躍華Fe(OH) 3溶膠及其純化半透膜制備的探討18報(bào)2003年第六期4鐘玉貞 氫氧化鐵膠體電泳方法的探討和改進(jìn)四川教育學(xué)院學(xué)報(bào)1994年4月5施巧芳，張景輝，花蓿氫氧化鐵溶膠電泳實(shí)驗(yàn)再探索化學(xué)教育2005年第6期溶解熱的測(cè)定實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解電熱補(bǔ)償法測(cè)定熱效應(yīng)的基本原理及儀器使用。2、測(cè)定硝酸鉀在水中的積分溶解熱，并用作圖法求得其微分稀釋熱、積分稀釋熱和微分 溶解熱。3、初步了解計(jì)算機(jī)采集處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、控制化學(xué)實(shí)驗(yàn)的方法和途徑。實(shí)驗(yàn)原理1、物質(zhì)溶解于溶劑過(guò)程的熱效應(yīng)稱(chēng)為溶解熱。它有積分（或變濃）溶解熱和微分（或定Qs

51、nT ,p,nD濃）溶解熱兩種。前者是1 mol溶質(zhì)溶解在n。mol溶劑中時(shí)所產(chǎn)生的熱效應(yīng)，以 Q表示后者是1 mol溶質(zhì)溶解在無(wú)限量某一定濃度溶液中時(shí)所產(chǎn)生的熱效應(yīng)，即它也有積分（或變濃）稀釋熱和溶劑加到溶液中使之稀釋時(shí)所產(chǎn)生的熱效應(yīng)稱(chēng)為稀釋熱。微分（或定濃）稀釋熱兩種。前者是把原含 1 mol溶質(zhì)和n01 mol溶劑的溶液稀釋到含溶溶劑劑n°2 mol時(shí)所產(chǎn)生的熱效應(yīng)，以 Q表示，顯然，Q = Qs, n02 - Qs, n°i。后者是1 mol加到無(wú)限量某一定濃度溶液中時(shí)所產(chǎn)生的熱效應(yīng)，即Qs on00 T ,p,n2、積分溶解熱由實(shí)驗(yàn)直接測(cè)定，其它三種熱效應(yīng)則需通過(guò)

52、作圖來(lái)求:設(shè)純?nèi)軇?、純?nèi)苜|(zhì)的摩爾始分別為H*m a和H*m, b, 一定濃度溶液中溶劑和溶質(zhì)的偏摩爾分別為H. a和修,b,若由nA mol溶劑和mb mol溶質(zhì)混合形成溶液，則混合前的總始為 混合后的總始為 此混合（即溶解）B）H = nAHm a + n BHm, bH? = n H a + n " b過(guò)程的燎變?yōu)锳H = H? - H = ma (j a - H' a) + mb (H baAHti a + n bAH) b根據(jù)定義,AHm,A即為該濃度溶液的微分稀釋熱,AH m,B即為該濃度溶液的微分溶解熱，積分溶解熱則為:Qs nA Hm,A Hm,B H m,A H m,BMb M故在Qsno圖上，某點(diǎn)切線(xiàn)的斜率即為該濃度溶液的19微分稀釋熱，截距即為該濃度溶液的微分溶解熱。如 圖