內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院應(yīng)化系物理化學(xué)課程組編制

1、內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院應(yīng)化系物理化學(xué)課程組編制2016年12月物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)講義目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc496793010 實(shí)驗(yàn)一恒溫槽裝配和性能測試 PAGEREF _Toc496793010 h 2 HYPERLINK l _Toc496793011 實(shí)驗(yàn)二液體的飽和蒸氣壓與摩爾氣化熱的測定 PAGEREF _Toc496793011 h 8 HYPERLINK l _Toc496793012 實(shí)驗(yàn)三凝固點(diǎn)降低法測定摩爾質(zhì)量 PAGEREF _Toc496793012 h 11 HYPERLINK l _Toc496793013 實(shí)驗(yàn)四燃燒熱的測

2、定 PAGEREF _Toc496793013 h 15 HYPERLINK l _Toc496793014 實(shí)驗(yàn)五差熱分析 PAGEREF _Toc496793014 h 19 HYPERLINK l _Toc496793015 實(shí)驗(yàn)六二元液系相圖 PAGEREF _Toc496793015 h 23 HYPERLINK l _Toc496793016 實(shí)驗(yàn)七二組分合金相圖 PAGEREF _Toc496793016 h 27 HYPERLINK l _Toc496793017 實(shí)驗(yàn)八氨基甲酸銨的分解平衡 PAGEREF _Toc496793017 h 32 HYPERLINK l _Toc

3、496793018 實(shí)驗(yàn)九摩爾電導(dǎo)率的測定 PAGEREF _Toc496793018 h 35 HYPERLINK l _Toc496793019 實(shí)驗(yàn)十離子遷移數(shù)的測定 PAGEREF _Toc496793019 h 39 HYPERLINK l _Toc496793020 實(shí)驗(yàn)十一電動(dòng)勢的測定 PAGEREF _Toc496793020 h 43 HYPERLINK l _Toc496793021 實(shí)驗(yàn)十二陰極極化曲線的測定 PAGEREF _Toc496793021 h 50 HYPERLINK l _Toc496793022 實(shí)驗(yàn)十三蔗糖水解反應(yīng)速率常數(shù)的測定 PAGEREF _To

4、c496793022 h 53 HYPERLINK l _Toc496793023 實(shí)驗(yàn)十四乙酸乙酯皂化反應(yīng)速率常數(shù)的測定 PAGEREF _Toc496793023 h 58 HYPERLINK l _Toc496793024 實(shí)驗(yàn)十五丙酮碘化反應(yīng)速率常數(shù)的測定 PAGEREF _Toc496793024 h 61 HYPERLINK l _Toc496793025 實(shí)驗(yàn)十六流動(dòng)法測定氧化鋅的催化性能 PAGEREF _Toc496793025 h 65 HYPERLINK l _Toc496793026 實(shí)驗(yàn)十七溶液表面張力的測定最大氣泡法 PAGEREF _Toc496793026 h

5、70 HYPERLINK l _Toc496793027 實(shí)驗(yàn)十八溶液吸附法測定固體比表面積 PAGEREF _Toc496793027 h 76 HYPERLINK l _Toc496793028 實(shí)驗(yàn)十九 電滲電泳 PAGEREF _Toc496793028 h 80 HYPERLINK l _Toc496793029 實(shí)驗(yàn)二十 電導(dǎo)法測定水溶性表面活性劑的臨界膠束濃度 PAGEREF _Toc496793029 h 87實(shí)驗(yàn)一恒溫槽裝配和性能測試實(shí)驗(yàn)?zāi)康模阂?、了解恒溫槽的?gòu)造及恒溫原理，初步掌握其裝配和調(diào)試的基本技術(shù)。二、繪制恒溫槽的靈敏度曲線(溫度時(shí)間曲線)，學(xué)會(huì)分析恒溫槽的性能。三、

6、掌握精密數(shù)字溫度溫差儀、繼電器及接觸溫度計(jì)的基本測量原理和使用方法。實(shí)驗(yàn)原理：物質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)，如粘度、密度、蒸氣壓、表面張力、折光率等都隨溫度而改變，要測定這些性質(zhì)必須在恒溫條件下進(jìn)行。一些物理化學(xué)常數(shù)如平衡常數(shù)、化學(xué)反應(yīng)速率常數(shù)等也與溫度有關(guān)，這些常數(shù)的測定也需恒溫，因此，掌握恒溫技術(shù)非常必要。恒溫槽是實(shí)驗(yàn)工作中常用的一種以液體為介質(zhì)的恒溫裝置，根據(jù)溫度控制范圍，可用以下液體介質(zhì)：-6030用乙醇或乙醇水溶液；090用水；80度160用甘油或甘油水溶液；70300用液體石蠟、汽缸潤滑油、硅油。恒溫控制可分為兩類，一類是利用物質(zhì)的相變點(diǎn)溫度來獲得恒溫，但溫度的選擇受到很大限制；另外一類是利

7、用電子調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行溫度控制，此方法控溫范圍寬、可以任意調(diào)節(jié)設(shè)定溫度。圖1-1 恒溫槽的裝置示意圖1-浴槽；2-加熱器；3-攪拌器；4-溫度計(jì)；5-電接點(diǎn)溫度計(jì)；6-繼電器；7-貝克曼溫度計(jì)恒溫槽具體裝置示意圖見圖1-1。恒溫槽是由浴槽、電接點(diǎn)溫度計(jì)、繼電器、加熱器、攪拌器和溫度計(jì)組成。現(xiàn)分別介紹如下：一、浴槽浴槽包括容器和液體介質(zhì)。如果要求設(shè)定的溫度與室溫相差不太大，通?？捎?0dm3的圓形玻璃缸作容器。若設(shè)定的溫度較高(或較低)，則應(yīng)對整個(gè)槽體保溫，以減小熱量傳遞速度，提高恒溫精度。恒溫水浴以蒸餾水為工作介質(zhì)。如對裝置稍作改動(dòng)并選用其它合適液體作為工作介質(zhì)，則上述恒溫可在較大的溫度范圍內(nèi)使用

8、。二、溫度計(jì)觀察恒溫浴的溫度可選用分度值為0.1的水銀溫度計(jì)，而測量恒溫浴的靈敏度時(shí)應(yīng)采用貝克曼溫度計(jì)。溫度計(jì)的安裝位置應(yīng)盡量靠近被測系統(tǒng)。所用的水銀溫度計(jì)讀數(shù)都應(yīng)加以校正。三、攪拌器攪拌器以小型電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，其功率可40W，用變速器或變壓器來調(diào)節(jié)攪拌速度。攪拌器一般應(yīng)安裝在加熱器附近，使熱量迅速傳遞，以使槽內(nèi)各部位溫度均勻。四、加熱器在要求設(shè)定溫度比室溫高的情況下，必須不斷供給熱量以及補(bǔ)償水浴向環(huán)境散失的熱量。電加熱器的選擇原則是熱容量小、導(dǎo)熱性能好、功率適當(dāng)。五、感溫元件感溫元件種類很多，本實(shí)驗(yàn)采用接觸溫度計(jì) (又稱水銀電導(dǎo)表) 作為感溫元件，其結(jié)構(gòu)如圖1-2所示。接觸溫度計(jì)的下半段是一支溫

9、度計(jì)，上半段是控制用的指示裝置。溫度計(jì)的毛細(xì)管內(nèi)有一根金屬絲和上半段的螺母相連。它的頂部放置磁鐵，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)磁鐵時(shí)，螺母即帶動(dòng)金屬絲眼螺桿向上或向下移動(dòng)。在接點(diǎn)溫度計(jì)中有兩根導(dǎo)線。這兩根導(dǎo)線的一端與金屬絲相連，另一端則與溫度控制器聯(lián)接。松開磁鐵上的固定螺絲，旋轉(zhuǎn)磁鐵，把螺母調(diào)到設(shè)定值。例如要控制溫度在35時(shí)，將螺母上沿調(diào)到35處。當(dāng)水銀柱上升到35時(shí)，恰與金屬絲接觸，加熱器停止加熱。但由于水銀接點(diǎn)溫度計(jì)的溫度標(biāo)尺刻度不夠準(zhǔn)確，需另用一支1/10溫度計(jì)來準(zhǔn)確測量恒溫槽的溫度。六、繼電器繼電器必須與加熱器和接觸溫度計(jì)相連，才能起到控溫作用。實(shí)驗(yàn)室常用的繼電器有電子管繼電器和晶體管繼電器。圖1-2接觸溫

10、度計(jì)示意圖晶體管繼電器電路圖如圖1-3所示。當(dāng)接觸溫度計(jì)中水銀柱與觸針未接觸時(shí)，1、2斷開，在回路中產(chǎn)生電流，三極管的集電器電流使繼電器工作，產(chǎn)生一個(gè)磁場，迫使開關(guān)K接通，加熱器工作；當(dāng)溫度上升，使接觸溫度計(jì)中水銀柱與觸針接觸時(shí)，1、2短路，繼電器停止工作，磁場消失，開關(guān)K斷開，加熱器停止工作，如此反復(fù)，就使水溫恒定在某一個(gè)溫度范圍。恒溫槽的溫度控制裝置屬于“通”“斷”類型，當(dāng)加熱器接通后，恒溫介質(zhì)溫度上升，熱量的傳遞使水銀溫度計(jì)中的水銀柱上升。但熱量的傳遞需要時(shí)間，因此常出現(xiàn)溫度傳遞的滯后，往往是加熱器附近介質(zhì)的溫度超過設(shè)定溫度，所以恒溫槽的溫度超過設(shè)定溫度。同理，降溫時(shí)也會(huì)出現(xiàn)滯后現(xiàn)象。由

11、此可知，恒溫槽控制的溫度有一個(gè)波動(dòng)范圍，并不是控制在某一固定不變的溫度?？販匦Ч梢杂渺`敏度t表示:式中，t1為恒溫過程中水浴的最高溫度，t2為恒溫過程中水浴的最低溫度?？梢钥闯?曲線()表示恒溫槽靈敏度較高；()表示恒溫槽靈敏度較差；()表示加熱器功率太大；()表示加熱器功率太小或散熱太快。圖1-3 晶體管繼電器電路圖圖1-4 溫度時(shí)間曲線影響恒溫槽靈敏度的因素很多，大體有:1恒溫介質(zhì)流動(dòng)性好，傳熱性能好，控溫靈敏度就高;2加熱器功率要適宜，熱容量要小，控溫靈敏度就高;3攪拌器攪拌速度要足夠大，才能保證恒溫槽內(nèi)溫度均勻;4繼電器電磁吸引電鍵，后者發(fā)生機(jī)械作用的時(shí)間愈短，斷電時(shí)線圈中的鐵芯剩磁

12、愈小，控溫靈敏度就高;5電接點(diǎn)溫度計(jì)熱容小，對溫度的變化敏感，則靈敏度高;6環(huán)境溫度與設(shè)定溫度的差值越小，控溫效果越好。實(shí)驗(yàn)用品：玻璃浴槽，數(shù)字溫度計(jì)，攪拌器，加熱器，接觸溫度計(jì)，常規(guī)溫度計(jì)，繼電器實(shí)驗(yàn)步驟：一、插上電子繼電器電源，打開電子繼電器開關(guān)。二、插上電動(dòng)攪拌機(jī)電源，調(diào)節(jié)合適的攪拌速度。三、插上數(shù)字貝克曼溫度計(jì)電源，打開開關(guān)。檢查實(shí)際溫度是否低于所控制溫度。四、旋轉(zhuǎn)下降調(diào)節(jié)帽，直到電子繼電器的紅燈剛好亮。插上加熱器電源，緩慢旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)帽，使鎢絲高度上升，直到電子繼電器的紅燈剛好滅，加熱器開始加熱。五、當(dāng)電子繼電器的紅燈亮，重復(fù)調(diào)節(jié)并反復(fù)進(jìn)行，直到實(shí)際溫度在設(shè)定溫度的一定范圍內(nèi)波動(dòng)。六、記

13、錄溫度隨時(shí)間的變化值，繪制恒溫槽靈敏度曲線。七、本實(shí)驗(yàn)用數(shù)字式貝克曼溫度計(jì)測量溫度，每隔30秒記一次數(shù)值。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與處理：一、將時(shí)間、溫度讀數(shù)列表。二、用坐標(biāo)紙繪出溫度-時(shí)間曲線。三、求出該套設(shè)備的控溫靈敏度并加以討論。恒溫槽實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄：(例表如下)時(shí)間(min)0.511.522.533.544.555.566.57溫度()時(shí)間(min)7.588.599.51010.51111.51212.51313.514溫度()以時(shí)間為橫坐標(biāo)，溫度為縱坐標(biāo)作圖，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。思考題：一、為什么在開動(dòng)恒溫裝置前，要將接觸溫度計(jì)的標(biāo)鐵上端面所指的溫度調(diào)節(jié)到低于所需溫度處？如果高了會(huì)產(chǎn)生什么后果？二、

14、欲提高恒溫槽的靈敏度，主要通過哪些途徑？三、如果所需要恒溫低于室溫，如何裝置恒溫裝置？四、恒溫槽的恒溫原理是什么？五、恒溫槽內(nèi)各處溫度是否相等？為什么？實(shí)驗(yàn)二液體的飽和蒸氣壓與摩爾氣化熱的測定實(shí)驗(yàn)?zāi)康模河渺o態(tài)法測定C2H5OH在不同溫度下的飽和蒸氣壓，并求出實(shí)驗(yàn)溫度范圍內(nèi)的平均摩爾氣化熱。實(shí)驗(yàn)原理：一般，常壓下可認(rèn)為蒸氣為理想氣體，在實(shí)驗(yàn)溫度的小范圍內(nèi)可認(rèn)為摩爾氣化熱為常數(shù)，且液體體積與蒸氣體積相比小的多，可略去，則液體飽和蒸氣壓與溫度之間關(guān)系，可用克拉貝龍克勞修斯(ClapeyronClausius)方程式表述：式中：p液體在溫度T/(K)時(shí)的飽和蒸氣壓，C積分常數(shù)vHm溫度T/(K)時(shí)的摩

15、爾氣化熱，R摩爾氣體常數(shù)實(shí)驗(yàn)測得各溫度下的飽和蒸氣壓后，以P對1/T作圖，得一直線，直線的斜率m=vHm /R。由此可求出平均摩爾氣化熱。測定液體飽和蒸氣壓的方法有以下三類：一、靜態(tài)法：在某一溫度下直接測量飽和蒸氣壓。二、動(dòng)態(tài)法：測定不同外壓下液體的沸點(diǎn)。三、飽和氣流法：使干燥的惰性氣流通過被測物質(zhì)，并使其為被測物質(zhì)所飽和，然后測出所通過的氣體中被測物質(zhì)蒸氣的含量。再根據(jù)分壓定律算出被測物質(zhì)的飽和蒸氣壓。本實(shí)驗(yàn)采用靜態(tài)法，借助等壓計(jì)測定不同溫度下，C2H5OH液體的沸點(diǎn)可得到與沸點(diǎn)相對應(yīng)的液體飽和蒸氣壓。等壓計(jì)形狀如圖22。N、M兩管下部相通，是一個(gè)連通器，由連通器原理可知，當(dāng)N、M兩管液面齊

16、平時(shí)，兩液面所受壓力相等。若M、M空間僅由被測物質(zhì)的飽和蒸氣所充滿，則M管液面所受壓力即為被測液體的飽和蒸氣壓。N管又通過與飽和蒸氣壓測量儀相連。我們可測得作用在N管液面上的壓力，由此，由飽和蒸氣壓測量儀上就可直接得到該溫度下被測液體的飽和蒸氣壓與當(dāng)?shù)禺?dāng)時(shí)大氣壓之差值，進(jìn)而求出對應(yīng)的飽和蒸氣壓。實(shí)驗(yàn)用品：蒸氣壓測量裝置一套(飽和蒸氣壓測量儀、等位計(jì)、穩(wěn)壓包、冷阱)，玻璃恒溫水槽，真空泵，分析純C2H5OH試劑等。圖2-1測定飽和蒸氣壓裝置示意圖圖2-2等壓計(jì)示意圖1-恒溫槽； 4-1/10溫度計(jì)； 7-緩沖瓶； 10-接等位計(jì)閥；2-等壓計(jì)； 5-出水口； 8-接真空泵閥； 11-冷阱；3-冷

17、凝管； 6-進(jìn)水口； 9-通大氣閥； 12-飽和蒸氣壓測量儀。實(shí)驗(yàn)步驟：一、檢驗(yàn)氣密性。關(guān)閉閥8，停止氣泵工作，檢查閥10是否開啟，閥9是否完全關(guān)閉，觀察壓力表，顯示數(shù)字下降值在標(biāo)準(zhǔn)范圍氣密性良好，超出標(biāo)準(zhǔn)需查找原因，進(jìn)行維修，經(jīng)氣密性試驗(yàn)，并證明性能良好后，可進(jìn)入實(shí)驗(yàn)操作。二、將水浴加熱至50左右，打開閥8，啟動(dòng)氣泵，當(dāng)壓力達(dá)到實(shí)驗(yàn)所需的壓力(應(yīng)略高于實(shí)驗(yàn)所需最高壓力值)時(shí)，首先關(guān)閉閥8，停止氣泵工作，開啟閥10，用閥9將壓力調(diào)整到實(shí)驗(yàn)所需數(shù)值，即可開始實(shí)驗(yàn)。把等壓計(jì)液封空間(M、M)空氣趕盡約5-10分鐘，此期間讀取室溫及大氣壓數(shù)值。三、將閥9旋塞打開通大氣自然冷卻，當(dāng)?shù)葔河?jì)兩管(N和M管

18、)液面齊平時(shí)，關(guān)閉旋塞立即讀取水浴溫度，此即當(dāng)時(shí)大氣壓下的沸點(diǎn)，同時(shí)讀取壓表數(shù)值。四、如上操作，讀取8-10組數(shù)據(jù)，再讀此時(shí)大氣壓，與前次的取平均值計(jì)算。五、卸壓，裝置復(fù)原。注意事項(xiàng)：1.整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，應(yīng)保持等位計(jì)M管液面上空的空氣排凈。2.抽氣的速度要合適。必須防止等位計(jì)內(nèi)液體沸騰過劇，致使型管內(nèi)液體被抽凈。3.實(shí)驗(yàn)過程中需防止M、N管液體倒灌入M管內(nèi)，帶入空氣，使實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)偏大。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與處理：一、數(shù)據(jù)記錄：數(shù)據(jù)用專用數(shù)據(jù)記錄紙記錄。二、數(shù)據(jù)處理：1.做p對1/T關(guān)系曲線圖。2.由圖求算實(shí)驗(yàn)溫度范圍內(nèi)的平均摩爾氣化熱。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)紀(jì)錄表：p/(kPa)t/()p/(kPa)t/()p01/

19、(kPa)p02/kPa思考題：一、什么是飽和蒸氣壓？二、什么是摩爾氣化熱？與溫度有無關(guān)系？三、簡述如何讀取大氣壓數(shù)值，并現(xiàn)場讀數(shù)。四、測定飽和蒸氣壓有幾種方法，本實(shí)驗(yàn)采取的哪種方法？五、飽和蒸氣壓實(shí)驗(yàn)中，冷凝器起什么作用？六、陳述用等壓計(jì)測液體飽和蒸氣壓的基本原理是什么？七、實(shí)驗(yàn)中測得的沸點(diǎn)與標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的沸點(diǎn)是否一致？我們測出的氣化熱是真值還是平均值？是否可逆相變熱？八、在測pS實(shí)驗(yàn)中，為何要將M，M管中空氣排除干凈？如何排除？九、測pS實(shí)驗(yàn)中，如發(fā)生倒氣現(xiàn)象應(yīng)做何種處理？說出如何避免倒氣現(xiàn)象發(fā)生。實(shí)驗(yàn)三凝固點(diǎn)降低法測定摩爾質(zhì)量實(shí)驗(yàn)?zāi)康模阂?、通過本實(shí)驗(yàn)加深對稀溶液依數(shù)性質(zhì)的理解。二、用凝固

20、點(diǎn)降低法測定萘的摩爾質(zhì)量。三、掌握精密電子溫差儀的使用方法。實(shí)驗(yàn)原理：固體溶劑與溶液成平衡的溫度稱為溶液的凝固點(diǎn)。含有非揮發(fā)性溶質(zhì)的二組分溶液的凝固點(diǎn)低于純?nèi)軇┑哪厅c(diǎn)。凝固點(diǎn)降低是稀溶液具有依數(shù)性的一種表現(xiàn)。根據(jù)凝固點(diǎn)降低的數(shù)值，可以求溶質(zhì)的摩爾質(zhì)量。對于稀溶液凝固點(diǎn)降低值Tf與溶質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度b成正比。Tf = Tf0Tf = Kfb(1)式中：Tf0純?nèi)軇┑哪厅c(diǎn)、Tf濃度為b的溶液的凝固、Kf溶劑的凝固點(diǎn)降低常數(shù)。若已知某種溶劑的凝固點(diǎn)降低常為Kf，并測得溶劑和溶質(zhì)的質(zhì)量分別為mA、mB，的稀溶液凝固點(diǎn)降低值為Tf，則可通過下式計(jì)算溶質(zhì)的摩爾質(zhì)量MB。 (2)式中Kf的單位為K kg

21、mol-1應(yīng)該注意，如果溶質(zhì)在溶液中有解離、締合、溶劑化和配合物形成等情況時(shí)，不能簡單的運(yùn)用公式(2)計(jì)算溶質(zhì)的摩爾質(zhì)量。顯然，溶液凝固點(diǎn)降低法可用于溶液熱力學(xué)性質(zhì)的研究，例如電解質(zhì)的電離度、溶質(zhì)的締合度、溶劑的滲透系數(shù)和活度系數(shù)等。純?nèi)軇┑哪厅c(diǎn)為其液相和固相共存的平衡溫度。若將液態(tài)的純?nèi)軇┲鸩嚼鋮s，在未凝固前溫度將隨時(shí)間均勻下降，開始凝固后因放出凝固熱而補(bǔ)償了熱損失，體系將保持液-固兩相共存的平衡溫度而不變，直至全部凝固，溫度再繼續(xù)下降。其冷卻曲線如圖3-1中1所示。但實(shí)際過程中，當(dāng)液體溫度達(dá)到或稍低于其凝固點(diǎn)時(shí)，晶體并不析出，這就是所謂的過冷現(xiàn)象。此時(shí)若加以攪拌或加入晶種，促使晶核產(chǎn)生，

22、則大量晶體會(huì)迅速形成，并放出凝固熱，使體系溫度迅速回升到穩(wěn)定的平衡溫度；待液體全部凝固后溫度再逐漸下降。冷卻曲線如圖3-2。圖3-1外推法求純?nèi)軇┖腿芤旱哪厅c(diǎn)圖3-2純?nèi)軇┖腿芤旱睦鋮s曲線溶液的凝固點(diǎn)是該溶液與溶劑的固相共存的平衡溫度，其冷卻曲線與純?nèi)軇┎煌?。?dāng)有溶劑凝固析出時(shí)，剩余溶液的濃度逐漸增大，因而溶液的凝固點(diǎn)也逐漸下降。因有凝固熱放出，冷卻曲線的斜率發(fā)生變化，即溫度的下降速度變慢，如圖3-1中3所示。本實(shí)驗(yàn)要測定已知濃度溶液的凝固點(diǎn)。如果溶液過冷程度不大，析出固體溶劑的量很少，對原始溶液濃度影響不大，則以過冷回升的最高溫度作為該溶液的凝固點(diǎn)，如圖3-1中4所示。確定凝固點(diǎn)的另一種方

23、法是外推法，如圖3-2所示，首先記錄繪制純?nèi)軇┡c溶液的冷卻曲線，作曲線后面部分(已經(jīng)有固體析出)的趨勢線并延長使其與曲線的前面部分相交，其交點(diǎn)就是凝固點(diǎn)。本實(shí)驗(yàn)采用外推法來求凝固點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)用品：凝固點(diǎn)管、凝固點(diǎn)管塞、凝固點(diǎn)管的套管、小攪拌桿、大攪拌桿、水浴缸、精密電子溫差儀、水浴缸蓋、溫度計(jì)、移液管25ml、洗耳球、天平(0.0001g)、錘子、毛巾、濾紙、冰塊、環(huán)己烷(A.R.)、萘(A.R.)。實(shí)驗(yàn)步驟：一、檢查測溫探頭，可以用環(huán)己烷清洗測溫探頭并晾干。可以聞到很強(qiáng)的刺激性，此為環(huán)己烷的氣味。二、準(zhǔn)備冰塊，用布包好，用木錘砸成碎塊備用。三、按圖3-3所示將儀器安裝好。圖3-3 凝固點(diǎn)降低實(shí)驗(yàn)

24、裝置四、純?nèi)軇┉h(huán)己烷凝固點(diǎn)的測定：記錄此時(shí)室溫，取25.00ml環(huán)己烷放入洗凈干燥的凝固點(diǎn)管中，將精密溫差儀的測溫探頭插入凝固點(diǎn)管中。將凝固點(diǎn)管直接放入冰水浴中，將攪拌器調(diào)至慢檔均勻緩慢地?cái)嚢琛Ｓ^察溫度變化，當(dāng)溫度顯示基本不變或變化緩慢時(shí)，按精密溫差儀的“設(shè)定”按鈕，此時(shí)溫差儀顯示為“0.000”，也就是環(huán)己烷的近似凝固點(diǎn)?？梢园l(fā)現(xiàn)開始溫度下降慢慢變慢，最后穩(wěn)定在一定的數(shù)值上。五、將凝固點(diǎn)管從冰水浴中拿出，用毛巾擦干管外壁的水，用手溫?zé)崮厅c(diǎn)管使結(jié)晶完全熔化，將凝固點(diǎn)管放入作為空氣浴的外套管中，將攪拌器調(diào)至慢檔均勻緩慢地?cái)嚢?。等溫度下降?-7開始定時(shí)讀取并記錄溫度，溫差儀每30s鳴響一次，讀

25、取記錄溫度值。溫度由下降較快變?yōu)榛静蛔兒?，再繼續(xù)操作、讀數(shù)約10min。重復(fù)本步驟1次?，F(xiàn)象：在記錄數(shù)據(jù)時(shí)發(fā)現(xiàn)，溫度下降越來越慢，整體趨勢是先快速下降，然后緩慢下降，之后會(huì)有短暫的快速上升，最后在1.000左右穩(wěn)定。還可以發(fā)現(xiàn)用攪拌器攪拌冰水浴之后溫度明顯下降，說明水浴溫度并不均勻。六、溶液凝固點(diǎn)的測定：精確稱取萘0.1127g，小心加入到凝固點(diǎn)管中的溶劑中，用手捂熱并攪拌使其完全溶解。七、待萘完全溶解形成溶液后，將凝固點(diǎn)管放入作為空氣浴的外套管中，將攪拌器調(diào)至慢檔均勻緩慢地?cái)嚢?。定時(shí)讀取記錄溫度，溫差儀每30s鳴響一次，可依此定時(shí)讀取溫度值。溫度由下降較快變?yōu)榛静蛔儠r(shí)，再繼續(xù)操作、讀數(shù)約

26、10min。重復(fù)本步驟1次?，F(xiàn)象：溫度變化的趨勢和測純的環(huán)己烷凝固點(diǎn)一樣，但是最終溫度更低。八、實(shí)驗(yàn)完畢，將環(huán)己烷溶液倒入回收瓶，整理試驗(yàn)臺(tái)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與處理：記錄室溫為。一、用下面公式計(jì)算室溫t時(shí)環(huán)己烷的密度，然后計(jì)算所取環(huán)己烷的質(zhì)量mA。密度與溫度關(guān)系式 =0.7971-0.887910-3t QUOTE 二、由測定的純?nèi)軇?、溶液凝固點(diǎn)，計(jì)算萘的摩爾質(zhì)量，并判斷萘在環(huán)己烷中存在形式。思考題：一、如果溶質(zhì)在溶液中解離、締合和生成配合物，對摩爾質(zhì)量的測定值如何影響？二、加入溶劑中溶質(zhì)的量如何確定？加入量太多或者太少有何影響？三、為什么會(huì)有過冷現(xiàn)象？四、估算實(shí)驗(yàn)測量結(jié)果的誤差，說明影響測量結(jié)果

27、的主要因素。實(shí)驗(yàn)四燃燒熱的測定實(shí)驗(yàn)?zāi)康模阂?、掌握氧彈式量熱?jì)的原理、構(gòu)造、使用方法及高壓鋼瓶的正確使用方法。二、了解恒壓燃燒熱與恒容燃燒熱的區(qū)別。三、測定萘的燃燒熱，學(xué)會(huì)用雷諾圖解法校正溫度變化。實(shí)驗(yàn)原理：物質(zhì)的燃燒熱是指1mol物質(zhì)在氧氣中完全燃燒時(shí)的熱效應(yīng)，它是熱化學(xué)中重要的基本數(shù)據(jù)。若燃燒在等容下進(jìn)行稱為等容燃燒熱(Qv)，在等壓下進(jìn)行則稱為等壓燃燒熱(Qp)。許多物質(zhì)的燃燒熱和反應(yīng)熱已經(jīng)精確測定。測定燃燒熱的氧彈式量熱計(jì)是重要的熱化學(xué)儀器，在熱化學(xué)、生物化學(xué)以及某些工業(yè)部門中被廣泛應(yīng)用。由熱力學(xué)第一定律可知，在不做非膨脹功的情況下，等容反應(yīng)熱Qv=U，等壓反應(yīng)熱Qp =H。用氧彈式量熱

28、計(jì)測得的燃燒熱是等容燃燒熱Qv，而一般熱化學(xué)計(jì)算用的值為Qp，這兩者可通過下式進(jìn)行換算：Qp=Qv+nRT (1)式中，n為反應(yīng)前后生成物與反應(yīng)物中氣體的物質(zhì)的量之差；R為摩爾氣體常數(shù)；T為反應(yīng)溫度(K)。在盛有定量水的容器中，放人內(nèi)裝有一定量樣品和氧氣的密閉氧彈，然后使樣品完全燃燒，放出的熱量通過氧彈傳給水及儀器，引起溫度升高。通過測量介質(zhì)在燃燒前后溫度的變化值，可計(jì)算出恒容燃燒熱，其計(jì)算公式為 (2)式中負(fù)號是指系統(tǒng)放出熱量，放熱時(shí)系統(tǒng)熱力學(xué)能降低，K、T均為正值。K為樣品等物質(zhì)燃燒放熱使水及儀器每升高1所需的熱量，稱為水當(dāng)量。水當(dāng)量的求法是用已知燃燒熱的物質(zhì)(如苯甲酸)放在量熱計(jì)中燃燒，

29、測定其始、終態(tài)溫度，用公式(2)計(jì)算。一般來說，對不同樣品，只要每次的水量相同，水當(dāng)量就是定值。除樣品燃燒放出熱量引起系統(tǒng)溫度升高以外，其他因素如燃燒絲的燃燒、氧彈內(nèi)N2和O2化合并溶于水形成硝酸等都會(huì)引起系統(tǒng)溫度變化，在精確實(shí)驗(yàn)測定中，這些因素必須進(jìn)行校正。環(huán)境恒溫量熱計(jì)是實(shí)驗(yàn)室中常用的儀器，其構(gòu)造如圖4-1、圖4-2所示。圖4-1 氧彈式熱量計(jì)圖4-2 氧彈1-外套；2-量熱容器；3-攪拌器； 1-彈體；2-彈帽；3-.墊圈；4-攪拌馬達(dá)；5-絕緣支柱； 4-充氣閥門；5-放氣閥門；6-氧彈；7-溫度傳感器； 6-電極；7-燃燒皿及支架；8-電極；9-蓋子 8-充氣管；9-燃燒擋板當(dāng)氧彈中

30、的樣品開始燃燒時(shí)，內(nèi)筒與外筒之間有少許熱交換，因此不能直接測出初溫和最高溫度，需要由溫度-時(shí)間曲線(即雷諾曲線)進(jìn)行確定，詳細(xì)步驟如下將樣品燃燒前后觀察的水溫對時(shí)間作圖，聯(lián)成FHJDG折線，如圖4-3所示。圖中H相當(dāng)于開始燃燒之點(diǎn)，D為觀察到的最高溫度讀數(shù)點(diǎn)，作 A、C的中線交中點(diǎn)于I(I點(diǎn)為反應(yīng)溫度)，過I點(diǎn)作ab垂線，然后將FH線和GD線外延交ab線于A、C兩點(diǎn)，AC線段所代表的溫度差即為所求的T了。圖中AA為燃燒前由環(huán)境輻射進(jìn)來和攪拌引進(jìn)的能量而造成體系溫度的升高值，故必須扣除，CC為體系向環(huán)境輻射出能量而造成體系溫度的變化。由此可見AC兩點(diǎn)的溫差較客觀地表示了由于樣品燃燒致使量熱計(jì)溫度

31、升高的數(shù)值。有時(shí)量熱計(jì)的絕熱情況良好、熱漏小，而攪拌器功率大，稍微引進(jìn)能量就會(huì)使得燃燒后的最高點(diǎn)不出現(xiàn)，如圖4-4所示。這種情況下T仍然可以按照同樣方法校正。圖4-4絕熱良好時(shí)的雷諾校正圖圖4-3絕熱較差時(shí)的雷諾校正圖實(shí)驗(yàn)用品：氧彈式量熱計(jì)1套；氧氣鋼瓶(帶氧氣表)1個(gè)；臺(tái)稱1只；電子天平1臺(tái)(0.001 g)；苯甲酸(A.R.)；萘(A.R.)；燃燒絲；棉線。實(shí)驗(yàn)步驟：一、水當(dāng)量的測定1.儀器預(yù)熱：將量熱計(jì)及其全部附件清理干凈，將有關(guān)儀器通電預(yù)熱。2.樣品壓片：在電子臺(tái)枰上粗稱0.91.0 g苯甲酸，在壓片機(jī)中壓成片狀；取約10cm長的燃燒絲和棉線各一根，分別在電子天平上準(zhǔn)確稱重；用棉線把燃

32、燒絲綁在苯甲酸片上，準(zhǔn)確稱重。3.氧彈充氧：將氧彈的彈頭放在彈頭架上，把燃燒絲的兩端分別緊繞在氧彈頭上的兩根電極上；在氧彈中加入10mL蒸餾水，把彈頭放入彈杯中擰緊，充入1MPa氧氣，氧彈放入量熱計(jì)中，接好點(diǎn)火線。4.準(zhǔn)備一桶自來水，用1000mL容量瓶量取3000mL水注入內(nèi)筒，水面蓋過氧彈。5.測定水當(dāng)量：打開攪拌器，待溫度穩(wěn)定后開始記錄溫度，每隔30s記錄一次，連續(xù)記錄5min水溫。開啟“點(diǎn)火”按鈕，當(dāng)溫度明顯升高時(shí)，說明點(diǎn)火成功，繼續(xù)每30s記錄一次；到溫度升至最高點(diǎn)后，再記錄10次，停止實(shí)驗(yàn)。6.停止攪拌，取出氧彈，放出余氣，打開氧彈蓋，若氧彈中無灰燼，表示燃燒完全，將剩余燃燒絲稱重

33、，待處理數(shù)據(jù)時(shí)用。二、測量萘的燃燒熱稱取0.40.5g萘，重復(fù)上述步驟進(jìn)行測定。注意事項(xiàng)：一、內(nèi)筒中加一定體積的水后若有氣泡逸出，說明氧彈漏氣，要設(shè)法排除。二、攪拌時(shí)不得有摩擦聲。三、往水桶內(nèi)添水時(shí)，應(yīng)注意避免把水濺濕氧彈的電極，使其短路。四、氧氣瓶在開總閥前要檢查減壓閥是否關(guān)好；實(shí)驗(yàn)結(jié)束后要關(guān)上鋼瓶總閥，注意排凈余氣，使指針回零。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與處理：一、將實(shí)驗(yàn)條件和原始數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄。記錄的數(shù)據(jù)包括燃燒絲的重量、殘絲重量、棉線重量、苯甲酸重。二、由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分別用作圖法求出苯甲酸、萘燃燒前后的T始和T終。三、由苯甲酸數(shù)據(jù)用式(2)求出水當(dāng)量K。四、求出萘的燃燒熱Qv，換算成Qp。五、將所測萘的燃

34、燒熱值與文獻(xiàn)值比較，求出誤差，分析誤差產(chǎn)生的原因。思考題：一、在氧彈里加10mL蒸餾水起什么作用？二、本實(shí)驗(yàn)中哪些為體系？哪些為環(huán)境？實(shí)驗(yàn)過程中有無熱損耗，如何降低熱損耗？三、欲測定液體樣品的燃燒熱，你能想出測定方法嗎？實(shí)驗(yàn)五差熱分析實(shí)驗(yàn)?zāi)康模阂?、用差熱儀繪制CuSO45H2O等樣品的差熱圖。二、了解差熱分析儀的工作原理及使用方法。三、了解熱電偶的測溫原理和如何利用熱電偶繪制差熱圖。實(shí)驗(yàn)原理：物質(zhì)在受熱或冷卻過程中，當(dāng)達(dá)到某一溫度時(shí)，往往會(huì)發(fā)生熔化、凝固、晶型轉(zhuǎn)變、分解、化合、吸附、脫附等物理或化學(xué)變化，并伴隨著有焓的改變，因而產(chǎn)生熱效應(yīng)，其表現(xiàn)為物質(zhì)與環(huán)境(樣品與參比物)之間有溫度差。差熱分

35、析(Differentiai Thermal Analysis.簡稱DTA)就是通過溫差測量來確定物質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)的一種熱分析方法。差熱分析儀的結(jié)構(gòu)如圖5-1所示。它包括帶有控溫裝置的加熱爐、放置樣品和參比物的坩堝、用以盛放坩堝并使其溫度均勻的保持器、測溫?zé)犭娕?、差熱信號放大器和信號接收系統(tǒng)(記錄儀或微機(jī))。差熱圖的繪制是通過兩支型號相同的熱電偶，分別插入樣品和參比物中，并將其相同端連接在一起(即并聯(lián)，見圖5-1)。A、B兩端引入記錄筆1，記錄爐溫信號。若爐子等速升溫，則筆1記錄下一條傾斜直線，如圖5-2中T；A、C端引入記錄筆2，記錄差熱信號。若樣品不發(fā)生任何變化，樣品和參比物的溫度相同，

36、兩支熱電偶產(chǎn)生的熱電勢大小相等，方向相反，所以VAC0，筆2劃出一條直線，如圖5-2中AB、DE、GH段，是平直的基線。反之，樣品發(fā)生物理化學(xué)變化時(shí)，VAC0，筆2發(fā)生左右偏移(視熱效應(yīng)正、負(fù)而異)，記錄下差熱峰如圖5-2中BCD、EFG所示。兩支筆記錄的時(shí)間溫度(溫差)圖就稱為差熱圖，或稱為熱譜圖。圖5-1 差熱分析原理圖圖5-1 典型的差熱圖從差熱圖上可清晰地看到差熱峰的數(shù)目、位置、方向、寬度、高度、對稱性以及峰面積等。峰的數(shù)目表示物質(zhì)發(fā)生物理化學(xué)變化的次數(shù)；峰的位置表示物質(zhì)發(fā)生變化的轉(zhuǎn)化溫度(如圖5-2中TB)；峰的方向表明體系發(fā)生熱效應(yīng)的正負(fù)性；峰面積說明熱效應(yīng)的大?。合嗤瑮l件下，峰面

37、積大的表示熱效應(yīng)也大。在相同的測定條件下，許多物質(zhì)的熱譜圖具有特征性：即一定的物質(zhì)就有一定的差熱峰的數(shù)目、位置、方向、峰溫等，因此，可通過與已知的熱譜圖的比較來鑒別樣品的種類、相變溫度、熱效應(yīng)等物理化學(xué)性質(zhì)。因此，差熱分析廣泛應(yīng)用于化學(xué)、化工、冶金、陶瓷、地質(zhì)和金屬材料等領(lǐng)域的科研和生產(chǎn)部門。理論上講，可通過峰面積的測量對物質(zhì)進(jìn)行定量分析。樣品的相變熱H可按下式計(jì)算：（1）式中，m為樣品質(zhì)量；b、d分別為峰的起始、終止時(shí)刻；T為時(shí)間內(nèi)樣品與參比物的溫差；代表峰面積；K為儀器常數(shù)，可用數(shù)學(xué)方法推導(dǎo)，但較麻煩，本實(shí)驗(yàn)用已知熱效應(yīng)的物質(zhì)進(jìn)行標(biāo)定。已知純錫的熔化熱為59.3610-3Jmg-1，可由錫

38、的差熱峰面積求得K值。實(shí)驗(yàn)用品：差熱分析儀(實(shí)驗(yàn)用CDR-4P型)1套。分析純BaCl22H2O；CuSO45H2O；NaHCO3；Sn；參比物-Al2O3。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：一、儀器常數(shù)的測定1.開啟儀器電源開關(guān)，將各控制箱開關(guān)打開，儀器預(yù)熱2030min。然后開啟計(jì)算機(jī)開關(guān)。2.取兩只空坩堝，將參比物（-Al2O3）和標(biāo)準(zhǔn)樣品樣品（Sn）分別稱取5mg左右，放在樣品桿上部的兩只托盤上。，樣品放在左邊，參比物放在右邊，蓋好保溫蓋。3.通水和通氣：接通冷卻水，開啟水源使水流暢通，保持冷卻水流量約200mLmin-1300mLmin-1；根據(jù)需要在通氣口通入一定流量的保護(hù)氣體。4.將差熱放大器單元的量程

39、選擇開關(guān)置于100V檔，轉(zhuǎn)動(dòng)“調(diào)零”旋鈕，使“差熱指示”表頭指在“0”位。5.按住第三個(gè)按鍵，出現(xiàn)run時(shí)立即松手，等待1min，儀器不出現(xiàn)異常就可以打開電爐開關(guān)，開始升溫。6.點(diǎn)擊計(jì)算機(jī)上的軟件程序，設(shè)置量程、起始溫度、結(jié)束溫度、樣品名稱、樣品重量和操作者等。同時(shí)記錄升溫曲線和差熱曲線，直至溫度升至發(fā)生要求的相變且基線變平后，鼠標(biāo)點(diǎn)擊存盤返回（注意不要點(diǎn)擊停止記錄）。7.打開爐蓋，取出坩堝，等爐壁溫度降到100時(shí)。打開爐蓋，繼續(xù)降溫，待爐溫降至50以下時(shí)，換上另一樣品，按上述步驟操作。二、差熱曲線處理（略）三、實(shí)驗(yàn)完畢，等爐溫降到100以下時(shí)，關(guān)閉儀器開關(guān)和微機(jī)，關(guān)閉總電源。注意事項(xiàng)：一、坩

40、堝一定要清理干凈，否則堝垢不僅影響導(dǎo)熱，雜質(zhì)在受熱過程中也會(huì)發(fā)生物理化學(xué)變化，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。二、樣品必須研磨的很細(xì)，否則差熱峰不明顯；但也不要太細(xì)。一般差熱分析樣品研磨到200目為宜。樣品要均勻平鋪在坩鍋底部。否則作出的曲線極限不平整。三、實(shí)驗(yàn)過程中注意不要?jiǎng)佑?jì)算機(jī)鍵盤。四、差熱儀根據(jù)使用溫度不同而選用不同材料的熱電偶，不同熱電偶的使用范圍參見附錄。同樣材料的熱電偶，在相同的溫度下，其熱電勢也不盡相同。差熱分析實(shí)驗(yàn)所用的兩根熱電偶，應(yīng)事先挑選，選擇熱電勢盡可能相同的熱電偶以配對。否則基線會(huì)有較大的漂移。差熱分析基線平穩(wěn)的條件有以下幾點(diǎn)：(1)有加熱均勻的保持器和適當(dāng)?shù)幕鶞?zhǔn)物；(2)選用

41、熱電勢盡可能相同的熱電偶；(3)加熱速度不宜太快；(4)熱電偶要插在保持器孔眼的中心。五、從理論上講，差熱曲線峰面積(S)的大小與試樣所產(chǎn)生的熱效應(yīng)(H)大小呈正比，即H=KS，K為比例常數(shù)。將未知試樣與已知熱效應(yīng)物質(zhì)的差熱峰面積相比，就可求出未知試樣的熱效應(yīng)。實(shí)際上，由于樣品和和參比物之間往往存在著比熱、導(dǎo)熱系數(shù)、粒度、裝填緊密程度等方面不同，在測定過程中又由于熔化，分解轉(zhuǎn)晶等物理、化學(xué)性質(zhì)的改變，未知物試樣和參比物的比例常數(shù)K并不相同，所以用它來進(jìn)行定量計(jì)算誤差較大。但差熱分析可用于鑒別物質(zhì)，與X射線衍射，質(zhì)譜、色譜、熱重法等方法配合可確定物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)及動(dòng)力學(xué)等方面的研究。六、在自裝差

42、熱儀上，信號記錄部分可用微機(jī)接收。加熱爐部分在保持器中添加一根熱電偶，接上專用K型熱偶溫度放大器將微弱的電信號放大，由采集數(shù)據(jù)程序接收，在微機(jī)屏幕上顯示出差熱圖。在微機(jī)屏幕上，時(shí)間為橫坐標(biāo)，溫度和溫差為縱坐標(biāo)，差熱圖上出現(xiàn)三條不同顏色的線：其中兩條線與雙筆記錄儀的兩條線相同；第三條線是樣品溫度線(在一般雙筆記錄儀上見不到這條線)，它顯示了樣品在實(shí)驗(yàn)過程中的實(shí)際溫度，樣品發(fā)生脫水反應(yīng)時(shí)溫度比參比物溫度略低，其差值可從右邊縱坐標(biāo)上讀出；有熱效應(yīng)時(shí)的溫差也可以從右邊縱坐標(biāo)上讀出(左邊縱坐標(biāo)上顯示的為溫度)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和處理：一、數(shù)據(jù)記錄樣品CuSO45H2OSn峰號123開始溫度峰頂溫度結(jié)束溫度外

43、延點(diǎn)溫度峰面積質(zhì)量二、數(shù)據(jù)處理1.由所測樣品的差熱圖，求出各峰的起始溫度和峰溫，將數(shù)據(jù)列表記錄。2.根據(jù)公式（1）由錫的差熱峰面積求得K值，然后求出所測樣品的熱效應(yīng)值。3.樣品CuSO45H2O的三個(gè)峰各代表什么變化，寫出反應(yīng)方程式。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合無機(jī)化學(xué)知識，推測CuSO45H2O中5個(gè)H2O的結(jié)構(gòu)狀態(tài)。思考題：一、DTA實(shí)驗(yàn)中如何選擇參比物？常用的參比物有哪些？二、差熱曲線的形狀與那些因素有關(guān)？影響差熱分析結(jié)果的主要因素是什么？三、DTA和簡單熱分析(步冷曲線法)有何異同？四、試分析差熱曲線上的熱力學(xué)平衡和非平衡線段。五、DTA實(shí)驗(yàn)中,若把樣品和參比物位置放顛倒，對所測差熱圖譜有何影響

44、？對實(shí)驗(yàn)結(jié)果有無誤差？這什么？六、差熱峰前后基線不在同一水平線上，是何原因？實(shí)驗(yàn)六二元液系相圖實(shí)驗(yàn)?zāi)康模阂?、測定環(huán)己烷乙醇體系沸點(diǎn)組成圖；掌握沸點(diǎn)組成圖的制作方法。二、通過實(shí)驗(yàn)掌握阿貝折射儀的使用方法。實(shí)驗(yàn)原理：一個(gè)完全互溶雙液系的沸點(diǎn)組成圖，表明在氣液兩相平衡時(shí)，沸點(diǎn)和兩相成份間的關(guān)系；它對了解這一體系的行為及分餾過程都有很大的實(shí)用價(jià)值。在恒壓下完全互溶二元液系的沸點(diǎn)組成關(guān)系主要有下列三種情況：1.溶液沸點(diǎn)介于二純組分沸點(diǎn)之間，如苯甲苯；2.溶液有最高恒沸點(diǎn)，如丙酮與氯仿；3.溶液有最低恒沸點(diǎn)，如(環(huán)己烷)乙醇等。圖5-1最低恒沸點(diǎn)二元液系沸點(diǎn)組成(T-X)圖本實(shí)驗(yàn)測定的環(huán)己烷乙醇物系的沸點(diǎn)

45、組成圖就屬于圖5-1所示的這種情況。出水口冷凝器溫度計(jì)為了測定二元液系的TX圖，需在氣液相達(dá)到平衡后，同時(shí)測定氣相組成、液相組成和溶液沸點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)測定整個(gè)濃度范圍內(nèi)不同組成溶液的氣液相平衡組成和沸點(diǎn)后，就可繪出TX圖。進(jìn)水口蒸餾瓶本實(shí)驗(yàn)采用簡單蒸餾瓶，電熱絲放在蒸餾瓶內(nèi)保持溶液清潔。蒸餾瓶上的冷凝器使平衡蒸氣凝聚在小玻璃槽中，然后從中取樣分析氣相組成。為此，先用折光儀測定已知組成混合物的折光率，作出折光率組成工作曲線。當(dāng)測得未知樣品的折光率后即可從工作曲線查出其組成。水浴鍋圖5-2 蒸餾瓶示意圖氣液相組成的分析均采用折光率法。阿貝折射儀原理及使用方法參閱儀器使用說明書與有關(guān)書籍。實(shí)驗(yàn)用品：二元液

46、系沸點(diǎn)測定儀1套(含蒸餾燒瓶1套、加熱絲等)阿貝折射儀1臺(tái)。標(biāo)準(zhǔn)溶液六瓶(X環(huán)0、X環(huán)0.2、X環(huán)0.4、X環(huán)0.6、X環(huán)0.8、X環(huán)1.0)及相配套用六支吸管。待測液1組(六份)。實(shí)驗(yàn)步驟：一、將1#-12#待測液分為1#-6#，7#-12#兩組。二、在干燥的二元液系專用蒸餾燒瓶中加入1#(或12#)待測液，按講義中圖5-2安裝好儀器。使溫度計(jì)的水銀柱2/3浸入液體中，冷凝管接通冷凝水，水浴通電。液體溫度隨之升高并沸騰，待溫度穩(wěn)定、溫度計(jì)讀數(shù)恒定時(shí)，記下沸點(diǎn)溫度并停止加熱。由于1#待測液為純乙醇(12#待測液為純環(huán)己烷)，因而其折光率即為標(biāo)準(zhǔn)溶液中X環(huán)0(或X環(huán)1.0)。1#(或12#)待測

47、液沸點(diǎn)溫度測定結(jié)束后，將1#(或12#)待測液原樣倒回原試劑瓶。將蒸餾燒瓶放入水浴中加熱片刻使之烘干。隨后將2#(或11#)待測液加入蒸餾燒瓶內(nèi)，接通電源加熱至沸騰，將長取樣管自冷凝管上端插入冷凝液收集小槽中，緩緩捏壓橡皮頭以攪拌回流混合物，攪拌均勻后取出長取樣管，使其干燥，放置冷卻后待用。當(dāng)溫度穩(wěn)定、溫度計(jì)讀數(shù)恒定時(shí)，記錄沸點(diǎn)溫度并停止加熱。用長取樣管從冷凝管小槽中取出氣相冷凝液，迅速用阿貝折射儀測其折光率。同時(shí)用另一支短取樣管從蒸餾燒瓶側(cè)面磨口處取出少量液相冷凝液測其折光率。依次倒出已測過的溶液，干燥燒瓶后將下一編號的溶液加入，重復(fù)上述操作。三、為換算濃度，需用阿貝折射儀測定純乙醇、純環(huán)己

48、烷及其標(biāo)準(zhǔn)溶液的折光率，記錄至實(shí)驗(yàn)記錄表格中。每一標(biāo)準(zhǔn)溶液用對應(yīng)取樣管取樣。(為提高效率，此標(biāo)準(zhǔn)溶液折光率測定操作可穿插在待測液測定過程中進(jìn)行)。四、將蒸餾燒瓶溶液倒回編號相同試劑瓶中，關(guān)閉儀器電源，冷凝水關(guān)閉。阿貝折射儀棱鏡用擦鏡紙擦干并關(guān)上，裝置復(fù)原。注意事項(xiàng)：一、精心操作阿貝折射儀。擦干棱鏡需用專用擦鏡紙；切勿將取樣管尖端觸碰到棱鏡。二、系統(tǒng)安裝一定要連接緊密，不要漏氣，否則連接不緊密之處容易滲出溶液。三、每組待測液測完后一定倒回原試劑瓶。四、在實(shí)驗(yàn)開始后蒸餾燒瓶不得用自來水或蒸餾水沖洗。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與處理：一、數(shù)據(jù)處理：數(shù)據(jù)用專用數(shù)據(jù)記錄紙記錄。二、數(shù)據(jù)處理：1.作出環(huán)己烷乙醇標(biāo)準(zhǔn)溶液

49、的折光率組成的關(guān)系曲線。2.用的關(guān)系曲線確定各氣液組成，填入表格中。3.繪出環(huán)己烷乙醇物系的沸點(diǎn)-組成圖，并從新作的圖中找出其恒沸點(diǎn)及恒沸組成；按下列表格記錄并計(jì)算相應(yīng)數(shù)據(jù)。阿貝折射儀溫度環(huán)己烷乙醇標(biāo)準(zhǔn)溶液折光率環(huán)己烷020%40%60%80%100%折光率序號溫度t/氣相液相折光率組成%折光率組成%恒沸點(diǎn)恒沸組成思考題：一、作乙醇環(huán)己烷標(biāo)準(zhǔn)溶液的折光率組成曲線的目的是什么？二、在二元液系相圖實(shí)驗(yàn)中，如何判斷物系達(dá)到平衡了？三、什么叫恒沸點(diǎn)？何謂恒沸組成？二元液系(乙醇環(huán)己烷)的沸點(diǎn)與恒沸組成是如何確定的？四、在二元液系相圖實(shí)驗(yàn)中用阿貝折射儀測定樣品折光率時(shí)，是如何把折光率轉(zhuǎn)換成組成的？五、在

50、二元液系相圖測試中，為什么要先測1#液和12# 液？每測完一組后，需不需要把燒瓶烘干后在測下一組？為什么？阿貝折射儀的構(gòu)造與使用方法：1.測量鏡筒 2.阿米西棱鏡手槍 3.恒溫器接頭 4.溫度計(jì)5.測量棱鏡 6.鉸鏈 7.輔助棱鏡 8.加樣品孔 9.反射鏡10.讀數(shù)鏡筒 11.轉(zhuǎn)軸 12.刻度盤罩 13.棱鏡鎖緊扳手14.底座實(shí)驗(yàn)七二組分合金相圖實(shí)驗(yàn)?zāi)康?用熱分析法測繪錫-鉍二元合金相圖。實(shí)驗(yàn)原理:金屬的熔點(diǎn)組成圖可根據(jù)不同組成的合金的步冷曲線求得。將一種金屬或合金熔融后，使之逐漸冷卻，每隔一定時(shí)間記錄一次溫度，表示溫度與時(shí)間的關(guān)系曲線稱為步冷曲線，當(dāng)熔融體系均勻冷卻過程中無相的變化，其溫度將

51、連續(xù)均勻下降，得到一平滑的步冷曲線，如果在冷卻過程中發(fā)生了相變，則因放出相變熱，在同樣的散熱條件下，溫度變化緩慢或者不變，步冷曲線就會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)折或水平線段，轉(zhuǎn)折點(diǎn)所對應(yīng)的溫度，即為該組合金的相變溫度。用步冷曲線繪制相圖是以橫軸表示混合物的成分，在對應(yīng)的縱軸標(biāo)出開始出現(xiàn)相變(即步冷曲線上的轉(zhuǎn)折點(diǎn))的溫度，把這些點(diǎn)連接起來即得相圖。(a)純物質(zhì) (b)混合物(c)低共熔混合物圖42 Bi-Cd合金步冷曲線及相圖圖圖7-1典型步冷曲線(虛線表示過冷效應(yīng))對于簡單的低共熔二元體系，具有圖7-1所示的三種形式的步冷曲線。由這些步冷曲線即可繪出合金相圖。用熱分析法測繪相圖時(shí)，被測體系必須時(shí)時(shí)處于或接近相平衡

52、狀態(tài)，因此體系的冷卻速率必須足夠慢才能得到較好的結(jié)果。實(shí)驗(yàn)用品：1234567儀器詳見圖7-2裝置圖：金屬相圖專用加熱裝置圖7-2金屬相圖測量裝置1金屬相圖控制器2熱電偶3電線4金屬相圖專用加熱裝置5加熱管6風(fēng)扇7加熱選擇檔8風(fēng)扇開關(guān)實(shí)驗(yàn)步驟：一、把已配好的合金樣品依次測定，先測低熔點(diǎn)樣品為宜編號 Bi% Sn%A 0 100B 30 70C 58 42D 80 20E 100 0二、裝好樣品加入石墨粉并在測樣管中插入不銹鋼小套管，放入爐體內(nèi)，并將熱電偶插入不銹鋼小套管中。三、按下設(shè)置鍵，左面表頭依次顯示C、P1、P2、E1、C 加熱停止溫度設(shè)置可達(dá)350 P1 加熱功率設(shè)置不高于500W P

53、2保溫功率設(shè)置不高于50W E1報(bào)警時(shí)間設(shè)置如30秒 蜂鳴器(報(bào)警，靜音)設(shè)定 0 靜音 0 進(jìn)入工作等待狀態(tài) 1，2鳴叫對應(yīng)各設(shè)置功能時(shí)，按，鍵，設(shè)置數(shù)增減；按10鍵，數(shù)值加倍(同時(shí)右邊顯示)四、依次測定已加熱至全部熔化的合金樣品，測定步驟為：1.設(shè)定好要加熱樣品的溫度。(由于加熱過程有熱慣性，所以需低設(shè)10-30左右)2.按下加熱鍵開始加熱并顯示至設(shè)定的溫度時(shí)自動(dòng)停止或在任意時(shí)間按停止鍵中止加熱。3.當(dāng)溫度達(dá)到最高溫度時(shí)，迅速將樣品管取出搖幾下，然后放回。4.待溫度下降到所需記錄溫度時(shí)，每隔半分鐘記錄一次。5.當(dāng)溫度降到平臺(tái)以下，記810個(gè)數(shù)值，即可停止記錄。數(shù)據(jù)記錄表：Sn%時(shí)間溫度30

54、%Bi時(shí)間溫度58%Bi時(shí)間溫度80%Bi時(shí)間溫度Bi%時(shí)間溫度注意事項(xiàng)：一、加熱時(shí)注意溫度不宜升得過高，以防止石蠟油炭化和欲測金屬樣品氧化。二、熱電偶熱端應(yīng)插在不銹鋼套管底部，在攪拌時(shí)需注意勿使熱端離開底部導(dǎo)致測溫點(diǎn)變動(dòng)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與處理：一、數(shù)據(jù)記錄：數(shù)據(jù)用專用數(shù)據(jù)記錄紙記錄。二、數(shù)據(jù)處理：1.以溫度為縱坐標(biāo)，時(shí)間為橫坐標(biāo)，作出各合金的步冷曲線。2.從工作曲線上查出30%Bi，80%Bi合金的熔點(diǎn)溫度。以橫坐標(biāo)表示組成，縱坐標(biāo)表示溫度，作出SnBi二元合金相圖。思考題：一、冷卻速率是否影響冷卻曲線的精度？冷卻速率越慢(即保溫套絕熱效果越好)，冷卻曲線精度越高，這種說法對嗎？為什么？二、金

55、屬熔融體冷卻時(shí)，冷卻曲線上的轉(zhuǎn)折，平臺(tái)代表什么？曲線物斜率形狀為何不同？曲線各部分分別代表金屬或合金何種狀況？三、在右圖中點(diǎn)出30%Bi和80%Bi的兩個(gè)相變點(diǎn)，并把各區(qū)域的組成寫出。四、在“二元合金相圖”實(shí)驗(yàn)中有的同學(xué)在測量某一合金時(shí)，發(fā)現(xiàn)連續(xù)讀值五、六分鐘后，指示值仍然不變，就停止測定，或者認(rèn)為此項(xiàng)測定數(shù)據(jù)不準(zhǔn)，要求重新測，你認(rèn)為上述“處理方法”或“認(rèn)為”是否正確？妥當(dāng)？為什么？實(shí)驗(yàn)八氨基甲酸銨的分解平衡實(shí)驗(yàn)?zāi)康模阂弧⒂玫葔悍y定氨基甲酸銨的分解壓力，并計(jì)算此分解反應(yīng)的有關(guān)熱力學(xué)函數(shù)。二、掌握空氣恒溫箱的結(jié)構(gòu)原理并學(xué)會(huì)其使用。實(shí)驗(yàn)原理：氨基甲酸銨的分解可用下式表示：NH2CO2NH4(固)

56、=2NH3(氣)+CO2(氣)在實(shí)驗(yàn)條件下可把氨和二氧化碳看成是理想氣體，上式的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)可表示為：(1)式中，和分別表示反應(yīng)溫度下NH3和CO2的平衡分壓，為標(biāo)準(zhǔn)壓力，通常選為100kPa。設(shè)平衡總壓為p，則；。代入式(1)： (2)因此測得一定溫度下的平衡總壓后，即可按式(2)算出此溫度的反應(yīng)平衡常數(shù)。氨基甲酸銨分解是一個(gè)熱效應(yīng)很大的吸熱反應(yīng)，溫度對平衡常數(shù)的影響比較靈敏。但當(dāng)溫度變化范圍不大時(shí)，按平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系式，可得： (3)式中，為該反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)熱，R為摩爾氣體常數(shù)，C為積分常數(shù)。根據(jù)式(3)，只要測出幾個(gè)不同溫度下的，以對1/T作圖，由所得直線的斜率即可求得實(shí)驗(yàn)溫度范

57、圍內(nèi)的。利用如下熱力學(xué)關(guān)系式還可以計(jì)算反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾吉氏函數(shù)變化和標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵變： (4) (5)本實(shí)驗(yàn)用靜態(tài)法測定氨基甲酸銨的分解壓力。參看下圖的實(shí)驗(yàn)裝置。盛樣小球和零壓計(jì)2均裝在空氣恒溫箱中。實(shí)驗(yàn)時(shí)先將系統(tǒng)抽空(零壓計(jì)兩液面相平)，然后關(guān)閉活塞6和7，讓樣品在恒溫箱的溫度t下分解，此時(shí)零壓計(jì)右管上方為樣品分解得到的氣體，通過活塞5不斷放入適量空氣于零壓計(jì)左管上方，使零壓計(jì)中的液面始終保持相平。待分解反應(yīng)達(dá)到平衡后，從外接的U形泵壓力計(jì)測出零壓計(jì)上方的氣體壓力，即為溫度t下氨基甲酸銨分解的平衡壓力。實(shí)驗(yàn)用品：儀器裝置如圖1所示?；瘜W(xué)純氨基甲酸銨，硅油。圖1 等壓法測分解壓裝置1U型汞壓計(jì)；2等

58、壓計(jì)；3液封；4氨基甲酸銨；5，6，7旋塞8毛細(xì)管；9，10緩沖瓶；11厚壁膠管實(shí)驗(yàn)步驟：一、按圖示的裝置接好管路，將烘干的等壓計(jì)2與真空膠管11接好，活塞7與真空泵相連接，檢查體系是否漏氣。確定不漏氣后，在盛樣小球中裝入少量氨基甲酸銨粉末。在U型管中加入適量硅油作液封。二、將等壓計(jì)小心與真空膠管連接好，然后把等壓計(jì)固定于恒溫槽中。調(diào)節(jié)恒溫箱溫度為(25.00.05)。三、打開活塞6和7，關(guān)閉活塞5。然后開動(dòng)機(jī)械真空泵，將體系中的空氣抽出。約10min后，關(guān)閉活塞6、7，停止抽氣。四、隨著氨基甲酸銨分解，等壓計(jì)中右管液面降低，左管液面升高，出現(xiàn)了壓差。為了消除等壓計(jì)中的壓差，維持等壓，打開活塞

59、5，此時(shí)毛細(xì)管8中的空氣經(jīng)過緩沖瓶9降壓后進(jìn)入體系，直至等壓計(jì)U型管兩臂液面齊平時(shí)，立即關(guān)閉活塞。如此反復(fù)操作，待零壓計(jì)中液面相平且不隨時(shí)間而變，則讀取U形汞高差、大氣壓測得平衡壓差及恒溫槽的溫度。1.將空氣恒溫箱分別調(diào)到30、35、40、45、50，同上述實(shí)驗(yàn)步驟操作，從U形汞壓力計(jì)測得各溫度下系統(tǒng)達(dá)平衡后的壓差。2.實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，將空氣放入體系至汞高差接近為零時(shí)，取下等壓計(jì)，將盛樣小球洗凈、烘干備用。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及處理: 表一不同溫度下平衡壓差的記錄溫度t/p/kPa表二不同溫度下氨基甲酸銨的表壓t/1/TppK以對1/T作圖如下，所得直線斜率就是所求溫度范圍內(nèi)。結(jié)果討論與分析：一、求不同溫

60、度下系統(tǒng)的平衡總壓p：并與如下經(jīng)驗(yàn)式計(jì)算結(jié)果相比較：。式中p的單位為Pa。二、計(jì)算各分解溫度下K和。三、以對1/T作圖，由斜率求得，計(jì)算。思考題：一、在一定溫度下，氨基甲酸銨的用量多少對分解壓力有何影響？二、為何要對汞壓力計(jì)讀數(shù)進(jìn)行溫度校正？若不進(jìn)行此項(xiàng)校正，對平衡總壓的值會(huì)引入多少誤差？三、裝置中毛細(xì)管E與F各起什么作用？為什么在系統(tǒng)抽真空時(shí)必須將活塞1打開？負(fù)責(zé)會(huì)引起什么后果？四、本實(shí)驗(yàn)為什么要用零壓計(jì)？零壓計(jì)中液體為什么選用硅油？實(shí)驗(yàn)九摩爾電導(dǎo)率的測定實(shí)驗(yàn)?zāi)康模阂弧y定KCl和醋酸溶液的摩爾電導(dǎo)率二、掌握SLDS-11(12)型電導(dǎo)儀的使用方法實(shí)驗(yàn)原理： 將電解質(zhì)溶液放入兩平行電極間，兩