南京大學(xué)物化實(shí)驗(yàn) 思考題總結(jié) 2

南京大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教案邱金恒燃燒熱的測定七．思考題1.在這實(shí)驗(yàn)中，哪些是體系，哪些是環(huán)境？實(shí)驗(yàn)過程中有無熱熱交換？熱交換對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有何影響？解答：體系：內(nèi)筒以及其中的水、氧彈。環(huán)境：內(nèi)筒以外的一切。由于環(huán)境與體系沒有絕熱，兩者只要存在溫差就可能存在熱交換。視體系溫度相對(duì)于環(huán)境溫度得高低，會(huì)使所測的燃燒熱偏小或偏大。實(shí)驗(yàn)中采用雷諾圖解法進(jìn)行校正。另一版本解體系：據(jù)吸熱＝放熱的2.1.2式分析，氧彈、內(nèi)筒(包括沉沒在水中的一截?cái)嚢璋?和水。環(huán)境：夾套中水和攪拌器產(chǎn)生的攪拌熱。本法屬于普通環(huán)境恒溫式量熱計(jì)。熱交換是實(shí)驗(yàn)引進(jìn)的主要誤差，水溫低于室溫的前期，環(huán)境向體系放熱引進(jìn)正偏差（體系升溫）；高于室溫后，環(huán)境吸收體系的熱量引進(jìn)負(fù)偏差，所以用雷諾校正圖進(jìn)行適當(dāng)?shù)纳郎夭钪敌Ｕ?.加入內(nèi)筒中水的水溫為什么要選擇比外筒水溫低？低多少合適？為什么？解答：因?yàn)轶w系與環(huán)境之間的熱交換是不可能避免的，所以開始加入內(nèi)筒水的水溫應(yīng)比環(huán)境低，即比外筒水溫低，這樣熱就從環(huán)境傳遞到體系；當(dāng)樣品燃燒以后，體系溫度比環(huán)境高，熱就從體系傳遞到環(huán)境。這樣就可以使得由于體系與環(huán)境之間的熱交換引起的誤差減小到最少。為了盡量讓兩個(gè)過程中傳遞的熱量相等而抵消，內(nèi)筒水被調(diào)低的溫度應(yīng)是樣品燃燒前后溫差的一半。本實(shí)驗(yàn)中△T在1.5K左右，所以溫度選擇低0.9~1K。3.實(shí)驗(yàn)中，哪些因素容易造成誤差？如果要提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度應(yīng)從哪幾方面考慮？解答：造成誤差因素：=1\*GB2⑴.樣品的預(yù)處理?xiàng)l件。=2\*GB2⑵.燃燒是否充分，由于壓片不好或充氧不足造成樣品沒有完全燃燒，將會(huì)帶來極大的誤差。=3\*GB2⑶.水溫的選擇影響內(nèi)外筒之間的熱量傳遞。=4\*GB2⑷.內(nèi)筒中水量是否準(zhǔn)確。=5\*GB2⑸.燃燒絲的燃燒熱。=6\*GB2⑹.工業(yè)氧氣中含氮雜質(zhì)的氧化帶來的熱效應(yīng)。為了提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度，可以：=1\*GB2⑴.待測樣品需干燥，受潮樣品不易燃燒且稱量有誤。稱量要盡量準(zhǔn)確。=2\*GB2⑵.適當(dāng)多充一些氧氣，使樣品充分燃燒。且實(shí)驗(yàn)后應(yīng)檢查是否燃燒充分，并決定是否需要重做。=3\*GB2⑶.水溫應(yīng)盡量選擇比環(huán)境溫度低，使熱傳遞抵消。=4\*GB2⑷.每次做完實(shí)驗(yàn)后內(nèi)筒中的水要倒盡，且加水時(shí)要嚴(yán)格定容。=5\*GB2⑸.可以測定燃燒絲燃燒前后失重的量，用以校正它帶來的誤差。=6\*GB2⑹.用蒸餾水洗滌氧彈內(nèi)壁，并用NaOH滴定，通過計(jì)算可校正氧氣中雜質(zhì)帶來的誤差。4.何謂熱量計(jì)水當(dāng)量？其單位是什么？解體系中除水以外熱量計(jì)的總熱容，用相當(dāng)于多少克水的熱容來定義，設(shè)燃燒產(chǎn)生的熱為Q，則Q=M（w+w）/mol，M為水的分子量，w+w即水與熱量計(jì)的質(zhì)量(g)，水當(dāng)量就是熱量計(jì)每升高1攝氏度所需的熱量。水當(dāng)量用基準(zhǔn)物質(zhì)(優(yōu)質(zhì)純的苯甲酸)來標(biāo)定，具有實(shí)驗(yàn)常用的測儀器常數(shù)的意義。其單位是JK1或kJK1，是標(biāo)準(zhǔn)的二級(jí)狀態(tài)函數(shù)單位。這與水的質(zhì)比熱容C水的意義和單位都是不同的。注：實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵：1、點(diǎn)火成功、試樣完全燃燒是實(shí)驗(yàn)成敗關(guān)鍵，可以考慮以下幾項(xiàng)技術(shù)措施：=1\*GB3①試樣應(yīng)進(jìn)行磨細(xì)、烘干、干燥器恒重等前處理，潮濕樣品不易燃燒且有誤差。壓片緊實(shí)度：一般硬到表面有較細(xì)密的光潔度，棱角無粗粒，使能燃燒又不至于引起爆炸性燃燒殘剩黑糊等狀。=2\*GB3②點(diǎn)火絲與電極接觸電阻要盡可能小，注意電極松動(dòng)和鐵絲碰杯短路問題。=3\*GB3③充足氧(2MPa)并保證氧彈不漏氧，保證充分燃燒。燃燒不完全，還時(shí)常形成灰白相間如散棉絮狀。=4\*GB3④注意點(diǎn)火前才將二電極插上氧彈再按點(diǎn)火鈕，否則因儀器未設(shè)互鎖功能，極易發(fā)生（按攪拌鈕或置0時(shí)）誤點(diǎn)火，樣品先已燃燒的事故。2、氧彈內(nèi)預(yù)滴幾滴水，使氧彈為水汽飽和，燃燒后氣態(tài)水易凝結(jié)為液態(tài)水。=1\*GB3①試樣在氧彈中燃燒產(chǎn)生的壓力可達(dá)14MPa，長期使用，可能引起彈壁的腐蝕，減少其強(qiáng)度。故氧彈應(yīng)定期進(jìn)行20MPa水壓檢查，每年一次。=2\*GB3②氧彈、量熱容器、攪拌器等，在使用完畢后，應(yīng)用干布擦去水跡，保持表面清潔干燥。恒溫外套（即外筒）內(nèi)的水，應(yīng)采用軟水。長期不使用時(shí)應(yīng)將水倒掉。=3\*GB3③氧彈以及氧氣通過的各個(gè)部件，各聯(lián)接部分不允許有油污，更不允許使用潤滑油，在必須潤滑時(shí)，可用少量的甘油。3、儀器應(yīng)置放在不受陽光直射的單獨(dú)一間試驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行工作。室內(nèi)溫度和濕度應(yīng)盡可能變化小。最適宜的溫度是205℃。每次測定時(shí)室溫變化不得大于1℃。因此。室內(nèi)禁止使用各種熱源，如電爐、火爐、暖氣等。4、苯甲酸和萘燃燒產(chǎn)物的熱容差別因?yàn)楫a(chǎn)物量小而儀器熱容的基數(shù)相對(duì)較大而可以忽略。液體飽和蒸汽壓的測定1.本實(shí)驗(yàn)方法能否用于測定溶液的蒸氣壓，為什么？答：本實(shí)驗(yàn)不能測溶液的蒸氣壓。考慮一下靜態(tài)法測蒸汽壓的原理。如果是溶液，則溶質(zhì)和溶劑的蒸氣壓不同，實(shí)驗(yàn)過程不斷抽氣及改變溫度會(huì)改變待測溶液的組成，所測量出的蒸氣壓值無意義（恒沸物體系除外）。2.溫度越高測出的蒸氣壓誤差越大，為什么？答：因?yàn)檎魵鈮号c溫度是指數(shù)函數(shù)關(guān)系，由圖可看出P－T曲線是雙曲線，溫度越高，斜率越大，相同ΔT對(duì)應(yīng)的ΔP也越大，因此，溫度越高蒸氣壓測定誤差越大。凝固點(diǎn)降低法測定摩爾質(zhì)量預(yù)習(xí)思考題匯總1、在凝固點(diǎn)降低法測定摩爾質(zhì)量實(shí)驗(yàn)中，為什么會(huì)產(chǎn)生過冷現(xiàn)象？過冷太甚對(duì)結(jié)果有何影響？如何控制過冷程度？答：過冷現(xiàn)象是由于溶解在溶液中的溶質(zhì)在溫度降到凝固點(diǎn)以后，沒有晶體析出而達(dá)到過飽和狀態(tài)的現(xiàn)象，原因一般是由于降溫過快或溶液中較干凈，沒有雜質(zhì)晶核放置過冷首先要放慢降溫速度，一定要非常緩慢，然后再適當(dāng)攪拌或加晶種，不過你測凝固點(diǎn)應(yīng)該用不上晶種，只需要慢慢降溫就行了，會(huì)有晶體析出的。根據(jù)什么原則考慮加入溶質(zhì)的量？太多或太少影響如何？答：溶質(zhì)的加入量應(yīng)控制在凝固點(diǎn)降低0.3℃左右。過多，溶液的凝固點(diǎn)降低太多，析出溶劑晶體后，溶液的濃度變化大，凝固點(diǎn)也隨之降低，不易準(zhǔn)確測定其凝固點(diǎn)。過少，溶液的凝固點(diǎn)降低少，相對(duì)測定誤差也大。3、為什么測定溶劑的凝固點(diǎn)時(shí)，過冷程度大一些對(duì)測定結(jié)果影響不大，而測定溶液凝固點(diǎn)時(shí)卻必須盡量減少過冷現(xiàn)象？答：對(duì)于純?nèi)軇?，過冷現(xiàn)象存在時(shí)，析出大量晶體并不改變?nèi)軇舛?，所以其凝固點(diǎn)不變。對(duì)于溶液，過冷現(xiàn)象存在時(shí)，析出大量晶體會(huì)改變?nèi)芤簼舛龋芤旱哪厅c(diǎn)隨濃度增大而下降，所以溶液要盡量減少過冷現(xiàn)象，保持溶液濃度基本不變。補(bǔ)充4、在凝固點(diǎn)降低法測定摩爾質(zhì)量實(shí)驗(yàn)中，為什么實(shí)驗(yàn)所用的內(nèi)套管必須潔凈、干燥？答：因?yàn)榈膬?nèi)套管是用來裝純?nèi)軇┉h(huán)己烷的，如果內(nèi)套管不是潔凈干凈的，那么測得的就不是純?nèi)軇┑哪厅c(diǎn)，而是參有雜質(zhì)的溶液的凝固點(diǎn)，會(huì)導(dǎo)致測得的凝固點(diǎn)不準(zhǔn)確。5、凝固點(diǎn)降低的公式在什么條件下才適用？它能否用于電解質(zhì)溶液？答：凝固點(diǎn)降低公式適用于難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液和強(qiáng)電解質(zhì)稀溶液。其次凝固點(diǎn)不應(yīng)太高或太低，應(yīng)在常溫下易達(dá)到。如：水、苯、環(huán)己烷等。當(dāng)溶質(zhì)在溶液里有解離、締合、溶劑化或形成配合物等情況時(shí)，所以在電解溶液中不適用上式計(jì)算。雙液系的氣相平衡相圖蒸餾器中收集氣相冷凝液的袋狀部的大小對(duì)結(jié)果有何影響？答：若冷凝管下方的凹形貯槽體積過大，則會(huì)貯存過多的氣相冷凝液，其貯量超過了熱相平衡原理所對(duì)應(yīng)的氣相量，其組成不再對(duì)應(yīng)平衡的氣相組成，會(huì)影響液體的回流，則最終收集到的氣相冷凝液并不是真實(shí)的氣相，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。因此必然對(duì)相圖的繪制產(chǎn)生影響。2.若蒸餾時(shí)儀器保溫條件欠佳，在氣相到達(dá)平衡氣體收集小槽之前，沸點(diǎn)較高的組分會(huì)發(fā)生部分冷凝，則T—x圖將怎么變化？答：若有冷凝，則氣相部分中沸點(diǎn)較高的組分含量偏低，相對(duì)來說沸點(diǎn)較低的組分含量偏高了，則T不變，x的組成向左或向右移（視具體情況而定）②樣品混合液測定時(shí)，可以粗略配置不同乙醇體積分?jǐn)?shù)的溶液，為什么？答：因?yàn)閷?shí)驗(yàn)中只需要得到同一溫度下氣相和液相的組成，在配制溶液的時(shí)候，不需考慮具體的比例。（例如80%的跟79%都沒關(guān)系，實(shí)驗(yàn)中只需要得到一些能夠作圖的點(diǎn)就足夠了。）3.沸點(diǎn)儀的控溫沸點(diǎn)儀在穩(wěn)定加熱電壓后，應(yīng)該保證從噴嘴噴出的液體能夠連續(xù)地噴到溫度傳感器上，并且同時(shí)不噴入氣相冷凝液貯存小泡中，以免造成誤差。在溫度傳感器示數(shù)穩(wěn)定后（兩分鐘內(nèi)波動(dòng)不超過0.2℃），可以認(rèn)為該溫度為沸點(diǎn)。增設(shè)沸點(diǎn)儀中溶液的梯度組，以保證曲線擬合時(shí)的數(shù)據(jù)吻合程度本實(shí)驗(yàn)的誤差主要來源有哪些？答：組成測量：(1)工作曲線；(2)過熱現(xiàn)象、分餾效應(yīng)；(3)取樣量。溫度測量：(1)加熱速度；(2)溫度計(jì)校正該實(shí)驗(yàn)中，測定工作曲線時(shí)折射儀的恒溫溫度與測定樣品時(shí)折射儀的恒溫溫度是否需要保持一致？為什么？答：因溶液的折射率是溫度的函數(shù)，溫度不同，折射率不同，因此，二者的溫度必須一致。溶液偏摩爾體積的測定使用比重瓶應(yīng)注意哪些問題？答：拿比重瓶應(yīng)手持其頸部，使用比重瓶時(shí)不得存留氣泡。如何使用比重瓶測量粒狀固體物的密度？答：(1)將比重瓶洗凈干燥，稱量空瓶重Ｗ0。(2)注入已知密度ρ1(t)℃的液體。(3)將比重瓶置于恒溫槽中恒溫10min，用濾紙吸去塞Ｂ毛細(xì)管口溢出的液體。取出比重瓶擦干外壁，稱重為Ｗ1。(4)倒去液體將瓶吹干，裝入一定量研細(xì)的待測固體，稱重為Ｗ2。(5)先向瓶中注入部分已知密度為ρ(t)℃的液體，將瓶敞口放入真空干燥器內(nèi)，用真空泵抽氣約10min，將吸附在固體表面的空氣全部除去。然后向瓶中注滿液體，塞上塞Ｂ。同步驟(3)恒溫10min后稱重為Ｗ3。(6)根據(jù)以下分式計(jì)算待測固體的密度ρ。電動(dòng)勢的測定及其應(yīng)用對(duì)消法測定電池電動(dòng)勢的裝置中，電位差計(jì)、工作電源、標(biāo)準(zhǔn)電池及檢流計(jì)各起什么作用？答：電位差計(jì)包括了一個(gè)可變電阻R，一個(gè)固定電阻Rn，一個(gè)帶滑動(dòng)頭的固定電阻Ra，轉(zhuǎn)換開關(guān)以及一些導(dǎo)線，構(gòu)成了除工作電源、標(biāo)準(zhǔn)電池、檢流計(jì)之外的對(duì)消法測定電動(dòng)勢的裝置。工作電源是為了構(gòu)成工作電路，在固定電阻上產(chǎn)生電位降，用作對(duì)消電動(dòng)勢。標(biāo)準(zhǔn)電池是為了校準(zhǔn)工作電流，通過在Rn上產(chǎn)生的電位降與標(biāo)準(zhǔn)電池對(duì)消來確定工作電流的大小。檢流計(jì)是為了檢測電路中是否存在電流，即待測電動(dòng)勢與外接的電動(dòng)勢是否對(duì)消，符合電動(dòng)勢測定時(shí)外電路電流為零的條件。2.如果用氫電極作為參比電極排成下面的電池，測定銀電極的電極電勢，實(shí)驗(yàn)中會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？如何糾正？Ag|AgNO3(a=1)||H+(a=1)|H2Pt答：實(shí)驗(yàn)中會(huì)出現(xiàn)檢流計(jì)一直偏轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。因?yàn)閷?duì)于一個(gè)電池，通常用電勢低的電極作負(fù)極，電勢高的電極作正極，在本題中給出的電池，正極為氫電極，電極電勢為0，而負(fù)極為銀電極，其電極電勢為0.7991V，如果照這樣接入電位差計(jì)中，外接電動(dòng)勢就與之方向相同，無法產(chǎn)生對(duì)消，造成電池一直處于放電狀態(tài)。只要把電池的正負(fù)極對(duì)調(diào)即可。補(bǔ)充：參比電極應(yīng)具備什么條件？它有什么功用？答：具備條件：高穩(wěn)定性、可逆性、重現(xiàn)性。功用：二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)電極。鹽橋有什么作用？選用作鹽橋的物質(zhì)應(yīng)有什么原則？答：作用：減小液接電位(鹽橋、單液電池)。原則：(1)鹽橋溶液應(yīng)不與電池溶液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；(2)鹽橋溶液中陰陽離子的遷移數(shù)應(yīng)盡量相等。3.測量過程中，若檢流計(jì)光點(diǎn)總是往一個(gè)方向偏轉(zhuǎn)，可能是那些原因引起的？答：檢流計(jì)光點(diǎn)總是往一個(gè)方向偏轉(zhuǎn)，說明檢測電路中始終有電流存在，可能原因有：（1）工作電源沒有打開或電壓過低；（2）電池正負(fù)極接反；（3）測量線路中出現(xiàn)接觸不良或短路現(xiàn)象；（4）電池電動(dòng)勢超出了電位差計(jì)檢測的范圍；（5）調(diào)節(jié)值還處于遠(yuǎn)偏離于電池的電動(dòng)勢的狀態(tài)，等等。4．是否可以用兩個(gè)準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)盤電阻箱代替電位差計(jì)的使用？試畫出線路圖，說明實(shí)驗(yàn)過程。答：可以。如圖所示，工作電源Ew，轉(zhuǎn)盤電阻箱R1，R2組成工作電路。先將開關(guān)接a，調(diào)節(jié)R1和R2的大小，使得檢流計(jì)G示零，記下電阻值R1；降開關(guān)接b，調(diào)節(jié)R1和R2，并保持R1+R2不變，使得檢流計(jì)G示零，記下電阻值R1’，則Ex＝R1’×Es/R1。溶解熱測定本實(shí)驗(yàn)裝置是否適用于放熱反應(yīng)的熱效應(yīng)測定?答：不合適。因?yàn)楸緦?shí)驗(yàn)使用補(bǔ)償法，硝酸鉀在水中溶解吸熱，通過電加熱法使系統(tǒng)恢復(fù)起始的溫度，根據(jù)所消耗的電能來求其溶解熱，所以不能應(yīng)用于放熱反應(yīng)中。實(shí)驗(yàn)注意事：（1）在實(shí)驗(yàn)過程中要求I、V保持穩(wěn)定，如有不穩(wěn)需隨時(shí)穩(wěn)定。（2）本實(shí)驗(yàn)應(yīng)確保樣品充分溶解，因此實(shí)驗(yàn)前加以研磨，實(shí)驗(yàn)時(shí)需有合適的攪拌速度，加入樣品時(shí)速度要加以注意，防止樣品進(jìn)入杜瓦瓶過速，至使磁子陷住不能正常攪拌，但樣品如加得太慢也會(huì)引起實(shí)驗(yàn)的故障。攪拌速度不適宜時(shí)，還會(huì)因水的傳熱性差而導(dǎo)致Q。值偏低。甚至?xí)筈，～n。圖變形。（3)實(shí)驗(yàn)過程中加熱時(shí)間與樣品的量是累計(jì)的，切不可在中途停止實(shí)驗(yàn)。（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，杜瓦瓶中不應(yīng)存在硝酸鉀的固體，否則需重做實(shí)驗(yàn)。電導(dǎo)的測定及其應(yīng)用本實(shí)驗(yàn)為何要測水的電導(dǎo)率。答：電解質(zhì)水溶液導(dǎo)電能力的大小正比于溶液中電解質(zhì)的含量。通過對(duì)電解質(zhì)水溶液中電導(dǎo)率的測定可以測定水溶液中電解質(zhì)的含量，對(duì)于電解質(zhì)溶液，濃度不同，亦其電導(dǎo)率不同。測水的電導(dǎo)率，實(shí)驗(yàn)中為何用鍍鉑黑電極？使用時(shí)注意哪些事項(xiàng)？答：鉑電極鍍鉑黑能夠減少極化現(xiàn)象，且增加電極表面積，使測定電導(dǎo)時(shí)有較高的靈敏度。鉑黑電極不用時(shí)，應(yīng)保存在蒸餾水中，以免干燥致使表面發(fā)生改變。實(shí)際過程中，若電導(dǎo)池常數(shù)發(fā)生改變對(duì)平衡常數(shù)測定有何影響