實驗一燃燒熱的測定氧彈法

實驗一燃燒熱的測定（氧彈法)一、實驗的目的要求1。用氧彈熱量計測定萘或蔗糖的燃燒熱2。明確燃燒熱的定義，了解恒壓燃燒熱與恒容燃燒熱的區(qū)別；３。了解熱量計中主要部分的作用，掌握氧彈熱量計的實驗技術(shù)二、實驗原理燃燒熱的定義：1mol物質(zhì)完全燃燒時的熱效應(yīng)。萘完全燃燒的方程式為（2－１）恒壓條件下的熱效應(yīng)為，恒容條件下的熱效應(yīng)為，將反應(yīng)前后的各氣體物質(zhì)視為理想氣體，并忽略凝聚相的體積，則二者之間的關(guān)系是（2-２）或(２—3）為反應(yīng)式中氣體物質(zhì)的化學計量系數(shù)；R為摩爾氣體常數(shù);T為夾套中水的溫度.本實驗通過測定萘完全燃燒時的恒容燃燒熱,然后再計算出萘的恒壓燃燒熱。因(2—4)m為被測物的質(zhì)量;M為被測物的摩爾質(zhì)量；4.0為鎳絲的燃燒系數(shù)(單位Ｊ·cｍ—1);ｌ為燃燒鎳絲長度;C總為量熱體系（包括內(nèi)水桶，氧彈、測溫器件，攪拌器和水）的總熱容量（量熱體系每升高1K所需的熱量)，也稱水當量。其值由已知燃燒熱值的苯甲酸（?cHm,苯甲酸＝－3226。７ｋJ／moｌ，２98K)確定，求出量熱體系的總熱容量Ｃ總后,再用相同方法對其它物質(zhì)進行測定，測出溫升?Ｔ,代入上式，即可求得其燃燒熱。苯甲酸完全燃燒的方程式為(2-5)實際上無論怎樣精心設(shè)計,熱量計與周圍環(huán)境的熱交換仍無法完全避免。這種影響可以用雷諾溫度校正圖校正。具體辦法是：做溫度變化曲線，H為開始燃燒的溫度為T１，D為觀察到的最高溫度T２,取T=(T1+T2）／2（相當于室溫)過Ｔ點作橫坐標的平行線，交曲線于I點，過I點作垂線ab,再將FH和GD線延長交ａb于A、C兩點,其間的溫度差值即為經(jīng)過校正的T。氧彈是一個特制的不銹鋼容器。為了保證樣品在其中完全燃燒，氧彈中應(yīng)充以高壓氧氣或其它氧化劑，因此要求氧彈要有很好的密封性、耐高壓和耐腐蝕。氧彈放在一個與室溫一致的恒溫套殼中。盛水桶與套殼之間有一個高度拋光的擋板,以減少熱量的輻射和空氣的對流。三、實驗儀器和藥品燃燒熱測定裝置１套電子天平1臺數(shù)字溫差測量儀1臺引燃鐵絲若干氧氣鋼瓶（附氧氣表）１個苯甲酸(分析純)充氣器（與鋼瓶連接）1臺萘（分析純)壓片機2臺四、實驗裝置圖和主要實驗儀器簡介1。實驗裝置圖1、2－攪拌器；3—氧彈;４-內(nèi)桶；5—溫度探頭；6－攪拌馬達；7－數(shù)字溫差儀；8—電點火器2.數(shù)字溫差測量儀主要包括二部分：表和溫度探頭(如圖)主要操作按鈕：攪拌按鈕(用于控制氧彈儀的攪拌器）;點火按鈕（用于氧彈儀的點火）、報時器按鈕。說明：只能測定相對溫度，其準確度為0。０0０。3。氧氣鋼瓶氧氣鋼瓶示意圖，由二部分組成：鋼瓶和與減壓閥.說明:閥門１，氧氣鋼瓶總閥門,逆時針開，順時針關(guān);閥門２,減壓手柄,逆時針關(guān)，順時針開，用于調(diào)節(jié)氧氣的輸出壓力；表1，壓力表，顯示鋼瓶中氧氣的總壓力；表2，壓力表，顯示氧氣的輸出壓力?！镅鯕鉁p壓閥的使用:先將氧氣輸出管與充氧器相連;打開鋼瓶總閥門(逆時針旋打開）,可從總壓力表中讀到鋼瓶中的總壓；順時針旋轉(zhuǎn)減壓閥手柄,至分壓表的壓力為２0ＭPa,此時已開始充氧。然后逆時針旋轉(zhuǎn)減壓閥手柄(關(guān)閉了減壓閥),松開氧氣輸出管與氧彈的連接,放悼低壓室的氧氣,使分壓表的壓力降至０;如果不再使用氧氣后，要將高壓室中的氧氣放悼，方法為,關(guān)悼總閥門后（順時針旋關(guān)閉），再順時針旋轉(zhuǎn)減壓閥手柄，使高壓表的壓力下降至０。4．充氧器和壓片機充氧器的使用：將氧彈放在充氧器上，充氧器頂針對準氧彈充氣口，下壓充氧器手柄至所需的壓力．壓片機使用注意事項：每臺壓片機只能壓指定的樣品，不同樣品不能混用同一臺壓片機;不要過于用力,也不要太松。樣片壓得太緊,點火時不易全部燃燒;壓得太松，樣品容易脫落。將樣品在干凈的濾紙上輕擊二、三次，再精稱,記錄質(zhì)量。五、實驗步驟1。量熱計水當量（總熱容量)的測定①樣品的制作：粗稱苯甲酸約1g—→壓片-→用分析天平準確稱量．②裝樣充氧氣:擰開氧彈蓋，擦干凈氧彈的內(nèi)壁和電極，將彈蓋放在氧彈架上，擱上燃燒皿,放入樣品，取引燃鐵絲（約1５cm),準確稱量后,中間繞成螺旋狀（5～6圈）,將引燃鐵絲與二電極相連接，并將螺旋部分與樣品表面接觸（見圖）！旋緊氧彈蓋后充氧。③測量：取3００0ｍl水于水桶中,連好線路，打開攪拌器，設(shè)定好計時時間（０。5ｍiｎ),將精密數(shù)字溫度溫差儀的探頭插入氧彈儀中，將氧彈于點火電源線接通后,放入水桶中,蓋上蓋子，當溫度穩(wěn)定后，記下起始溫度.④按下點火開關(guān)，片刻后溫度應(yīng)該升高,否則說明點火失敗，應(yīng)重做.根據(jù)報警聲(每隔一定時間）記錄一次溫度。直至溫度穩(wěn)定。⑤檢查:打開氧彈蓋，檢查樣品是否燃燒完全(無明顯的燃燒殘渣），不完全的要重做，如果引燃鐵絲沒有燃燒完全,則應(yīng)對其稱重，在數(shù)據(jù)處理時扣除。2。萘的燃燒熱測定稱取０。５～0。6g左右（切勿超過０。8ｇ)的片劑萘，壓片（在標有萘的壓片機上壓制，不能與苯甲酸的共用!）.萘燃燒熱QV的測定方法和操作步驟與C總值測定完全相同六、實驗注意事項1．稱取樣品不可過量，否則溫升過高３。用導線將氧彈兩電極與點火器相連前，一定要檢查點火控制開關(guān)是否位于“關(guān)＂的位置。4、氧彈充氣過程中，人應(yīng)站在側(cè)面，以免發(fā)生危險。七、數(shù)據(jù)處理：以時間ｔ為橫坐標，溫度T為縱坐標作圖,常見的圖有二種形式,第一種為絕熱性能不是太好的，曲線會出現(xiàn)極高溫度點的.ＡＣ的溫度差即為ΔT.更為常見的.第二種是為絕熱良好情況下的，不出現(xiàn)極高溫度點的雷諾校正圖。校正方法相似.思考討論題1．在本實驗的裝置中哪部分是燃燒反應(yīng)體系?燃燒反應(yīng)體系的溫度和溫度變化能否被測定？為什么?答：在本實驗裝置中，氧彈的內(nèi)部是被測物質(zhì)的燃燒空間，也就是燃燒反應(yīng)體系。由于做燃燒實驗時要在氧彈中充入高壓的氧氣，燃燒瞬間將產(chǎn)生高溫,這樣就無法將溫度計（或溫差計)直接插入到高壓氧彈中或者因為溫度計無法承受高壓或高溫，另外溫度計是玻璃或金屬外殼，在氧彈外面也無法與氧彈緊密接觸,或者有的溫度計(如熱電偶)達不到測量精度，所以很難對燃燒反應(yīng)體系進行溫度或溫度差的測量。2．在本實驗的裝置中哪部分是測量體系？測量體系的溫度和溫度變化能否被測定?為什么?答：由于不能直接對燃燒反應(yīng)體系進行溫度或溫度差測量，因此就需要將燃燒反應(yīng)體系（氧彈）放入到一種可以進行溫度或溫度差測量的介質(zhì)中去,構(gòu)成比燃燒反應(yīng)體系大的測量體系．在本實驗的裝置中，盛水桶、３0０0ml水（剛好可以淹沒氧彈)和氧彈三部分組成了測量體系，溫度計可以插入到水中并與水緊密接觸，不需要承受高壓和高溫,這樣可以根據(jù)測量體系的溫度變化去推斷燃燒反應(yīng)進行所放出的熱量。3．在本實驗中采用的是恒容方法先測量恒容燃燒熱,然后再換算得到恒壓燃燒熱．為什么本實驗中不直接使用恒壓方法來測量恒壓燃燒熱？答：原因為：①如果是使用恒壓燃燒方法,就需要有一個無摩擦的活塞，這是機械摩擦的理想境界,是做不到的；②做燃燒熱實驗需要盡可能達到完全燃燒，恒壓燃燒方法難于使另一反應(yīng)物－—“氧氣”的壓力(或濃度)達到高壓,會造成燃燒不完全，帶來實驗測定的實驗誤差.4。恒壓燃燒熱與恒容燃燒熱有什么樣的關(guān)系?答:Ｑp＝Ｑｖ＋Qｐ——-恒壓燃燒熱;Qv－——恒溶燃燒；———反應(yīng)前后氣態(tài)物質(zhì)的量之差;T為環(huán)境（外夾套)的溫度。?實驗二KNO3溶解熱的測定一、實驗目的１。用電熱補償法測定硝酸鉀在水中的積分溶解熱。2。了解電熱補償法測定熱效應(yīng)的基本原理。3．學會作圖法求解積分稀釋熱、微分溶解熱和微分稀釋熱。二、實驗原理物質(zhì)的溶解過程常伴隨著熱效應(yīng)，該熱效應(yīng)通常來源于溶質(zhì)晶格的破壞和溶質(zhì)分子或離子的溶劑化。其中，溶質(zhì)晶格的破壞常為吸熱過程,而溶劑化常為放熱過程,溶解熱是上述兩個過程熱量的總和.影響溶解熱的關(guān)鍵因素是溶質(zhì)和溶劑的性質(zhì)和用量、溫度以及壓力.根據(jù)物質(zhì)在溶解過程中溶液濃度的變化,溶解熱分為積分（變濃）溶解熱和微分(定濃）溶解熱。在等溫等壓且不做非體積功時，1ｍol溶質(zhì)B溶解在有限量的溶劑或溶液中所產(chǎn)生的熱效應(yīng),稱為積分(變濃）溶解熱，用表示；而１mol溶質(zhì)Ｂ溶解在無限量的某一定濃度溶液中時所產(chǎn)生的熱效應(yīng),則稱為微分(定濃）溶解熱，用表示。同樣，溶液的稀釋過程通常也伴隨著熱效應(yīng)，該熱效應(yīng)稱為稀釋熱或沖淡熱.它也分為積分稀釋熱和微分稀釋熱兩種。在等溫等壓且不做非體積功時，含1mｏｌ溶質(zhì)B的溶液用有限量的溶劑A沖釋時所產(chǎn)生的熱效應(yīng)，稱為積分稀釋熱,用表示；而無限量的某一定濃度溶液用1ｍoｌ溶劑A沖釋時所產(chǎn)生的熱效應(yīng)，則稱為微分稀釋熱，用表示。積分溶解熱可由實驗直接測定，其它三種熱效應(yīng)則可通過曲線求得。在定溫定壓下，（1）對進行全微分,即（2）對（２)式兩邊積邊,可得(３)(3）式兩邊除以，并定義,則（4)把代入（4)式,進一步化解得（６)圖1是1摩爾溶質(zhì)B溶解在摩爾溶劑Ａ中的曲線，過曲線上任意一點(如A點）作切線，則切線斜率為對應(yīng)濃度溶液的微分稀釋熱，切線在縱軸上的截距為對應(yīng)濃度溶液的微分溶解熱,而溶液稀釋過程的積分稀釋熱可用(7)式表示：（７）在本實驗中,硝酸鉀在水中的溶解為一吸熱過程,其積分溶解熱，當在一定量的溶劑水中加入硝酸鉀溶解，由于溶解的進行,系統(tǒng)的溫度逐漸降低，此時可通過固定功率的電加熱過程使溫度恢復初始溫度．根據(jù)熱力學第一定律，電加熱提供的熱量在數(shù)值上等于該溶解過程的熱效應(yīng),即(8）式中，I為通過電阻為R的電阻絲加熱器的電流強度,V為電阻絲兩端所加的電壓，t為電熱補償時間,q為輸出功率.針對本實驗,硝酸鉀在水中的積分溶解熱可通過(9)式計算求得。（9）?圖1圖三、實驗儀器及試劑溶解熱測定微機控制系統(tǒng)（含溫度傳感器)1套精密穩(wěn)流電源１臺量熱計（保溫杯,攪拌器，加熱器)１套稱量瓶8只普通天平(精度為0。1g）1臺分析天平(精度為）1臺藥匙1把毛刷1支硝酸鉀（ＡR）四、實驗步驟1。樣品的稱量用分析天平依次精確稱取約２。５、２.５、2．５、3.0、３。0、3。０、4．０和4．５g干燥且碾細的硝酸鉀于8個編號的稱量瓶中，精確至。記錄空稱量瓶和空稱量瓶+樣品的質(zhì)量。稱取200ｇ蒸餾水（精確到0。1g)于保溫瓶中。２．溶解熱的測定將干凈的攪拌磁子和加熱器放入保溫瓶中，接好電路，調(diào)節(jié)精密穩(wěn)流電源的電流輸出旋鈕至零電流.開啟微機控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)電源，運行溶解熱測定軟件，根據(jù)軟件提示選擇數(shù)據(jù)采集串口，按下開始實驗。輸入實驗樣品名稱，并將溫度傳感器置于空氣中測定室溫。開啟精密穩(wěn)流電源開關(guān),開啟攪拌,調(diào)節(jié)攪拌速度適中。將溫度傳感器放入保溫瓶的水中，調(diào)節(jié)輸出電流使加熱器的功率位于2.2５w—２。3ｗ之間，對系統(tǒng)進行加熱升溫．待系統(tǒng)穩(wěn)定后，注意實驗過程不再改變加熱功率大?。斚到y(tǒng)溫度升至高于室溫0。5度時，測定軟件自動開始計時，根據(jù)提示加入第一份硝酸鉀樣品.注意殘留在容量瓶中的硝酸鉀樣品要用毛刷全部清理至保溫瓶中。由于硝酸鉀的溶解，系統(tǒng)溫度逐漸下降（正常應(yīng)降至低于室溫０．5度左右）,隨后在加熱器的加熱作用下,系統(tǒng)溫度又恢復到初始溫度，軟件自動記錄第一份樣品溶解完成的電熱補時間和溫度變化,并提示加入第二份硝酸鉀樣品.按此,逐次加入第二至第八份硝酸鉀樣品，直至最后一份樣品溶解完成。關(guān)閉攪拌電源和加熱電源，打開保溫瓶蓋,檢查無硝酸鉀固體殘留,完成測定．否則實驗失敗，須分析原因重新測定。精確稱量空容量瓶（含少量殘留ＫNO3）的質(zhì)量，計算每份樣品的質(zhì)量。五、數(shù)據(jù)記錄與處理1。數(shù)據(jù)記錄與處理室溫=℃大氣壓=Kpag加熱功率w項目與編號1234５6７８質(zhì)量/g空稱量瓶空稱量瓶＋樣品空稱量瓶+殘留樣品添加樣品質(zhì)量電熱補償時間／s／J·mｏl-１２．作關(guān)系曲線圖，求算分別為80、１０0、2００、300、40０時ＫNO３的積分溶解熱、微分溶解熱、微分沖淡熱以及從８0—10０、１０0—200、２００—300、3００-４０0時的積分沖淡熱。注意:(1）實驗測試完畢后，點擊退出按鍵退出數(shù)據(jù)采集界面時切記不能直接點擊關(guān)閉窗口，否則數(shù)據(jù)無法保存處理.為防止誤擊造成實驗數(shù)據(jù)遺失，建議實驗中抄下每份樣品溶解的時間和加熱功率．(2)在數(shù)據(jù)處理界面中，輸入每份硝酸鉀樣品的精確質(zhì)量和蒸餾水質(zhì)量，點擊“當前數(shù)據(jù)處理”按鍵，電腦將自動處理得到實驗過程每份樣品加入后對應(yīng)溶液的值和值。然后，點擊“打印”按鍵,計算機自動打印數(shù)據(jù)處理結(jié)果和關(guān)系曲線圖，或通過拷貝屏幕按鍵將數(shù)據(jù)和圖表以圖片形式拷貝并粘貼到畫圖板中保存。六、分析與思考(1）固體ＫＮＯ3易吸水,故稱量和加樣動作應(yīng)迅速。(２)確保樣品完全溶解是本實驗成功的關(guān)鍵之一,因此在實驗前固體KNO3務(wù)必要研磨成粉狀，并在1１0℃烘干。同時要適當?shù)乜刂萍訕优c攪拌的速度,以避免樣品由于溶解不完全造成系統(tǒng)溫度很快回升到起始溫差,引起實驗重做。（3)保溫瓶宜選擇透明的雙層玻璃保溫瓶，以便觀察到硝酸鉀的溶解情況,避免不完全溶解情況的出現(xiàn)。同時保溫杯底部宜略下凹，以免攪拌時硝酸鉀顆粒散開影響溶解.(市售保溫杯底部通常凸起，攪拌時硝酸鉀顆粒容易散開，可通過適當移動保溫杯使硝酸鉀完全溶解.）2.為什么實驗條件設(shè)定為初始溫度高于室溫0。5度?[答]在加入硝酸鉀的快速溶解前期,由于溶解吸熱，系統(tǒng)溫度會從高于室溫降低到低于室溫；而在溶解后期,由于電加熱補償,系統(tǒng)溫度又從低于室溫回升到高于室溫.實驗過程中溫度的變化有一個先降低后升高的過程.實驗初始溫度設(shè)定為高于室溫0.5度，是為了體系在實驗過程中能更接近絕熱條件,減小熱損耗.3.分析實驗的主要誤差來源。［答］硝酸鉀的純度（潮解）、稱量誤差、加熱功率誤差、系統(tǒng)與環(huán)境之間的熱交換損失誤差、攪拌摩擦生熱誤差、計時誤差等。?實驗三純液體飽和蒸氣壓的測定一、實驗目的1。用壓力計測定不同溫度下液體的飽和蒸氣壓。２.了解純液體的飽和蒸氣壓與溫度的關(guān)系.克勞修斯—克拉貝龍（Cｌausiｕｓ—Ｃlapeyrｏｎ)方程式的意義，并學會由圖解法求其平均摩爾氣化熱和正常沸點。3。了解真空泵、氣壓計的構(gòu)造并掌握其使用方法。二、實驗原理在一定溫度下（距離臨界溫度較遠時），純液體與其蒸氣達平衡時的蒸氣壓稱為該溫度下液體的飽和蒸氣壓，簡稱為蒸氣壓.液體的蒸氣壓隨溫度而變化,溫度升高時,蒸氣壓增大;溫度降低時，蒸氣壓降低，這主要與分子的動能有關(guān).當蒸氣壓與外界壓力相等時液體便沸騰。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氣壓.外壓為101。325kPa時的沸騰溫度定義為液體的正常沸點.蒸發(fā)1ｍｏl液體所吸收的熱量稱為該溫度下液體的摩爾氣化熱。液體的飽和蒸氣壓與溫度有關(guān)．若將氣體視為理想氣體并略去液體的體積,且忽略溫度對摩爾蒸發(fā)熱?vapHm的影響，則液體的飽和蒸氣壓與溫度的關(guān)系可用Clａｕsius－Cｌaｐeｙrｏn方程表示:（3-1)或(3—２)式中ｐ為液體的蒸氣壓；B為常數(shù)；為溫度T時液體的摩爾蒸發(fā)焓，在小的溫度變化范圍可視為常數(shù);R為摩爾氣體常數(shù).通過實驗測得p、T數(shù)據(jù)，以ln(p／Pa)對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)焓:?vａpHm=Ａ·R。本實驗是測定不同溫度下的環(huán)已烷的飽和蒸氣壓,進一步求得平均摩爾汽化熱?ｖaｐHｍ。測定液體飽和蒸氣壓的方法很多.本實驗采用靜態(tài)法,是指在某一溫度下,直接測量飽和蒸氣壓，此法一般適用于蒸氣壓比較大的液體。蒸氣壓測定操作原理：測定管下端的平衡管由A球和Ｕ型管B、C組成（如圖）。平衡管上接一冷凝管,順序通過冷阱、緩沖儲氣罐與電子數(shù)字壓力計相連.A內(nèi)裝待測液體，當A球的液面上純粹是待測液體的蒸氣,而Ｂ管與Ｃ管的液面處于同一水平時,則表示B管液面上的（即A球液面上的蒸氣壓）與加在C管液面上的外壓相等。此時,體系氣液兩相平衡的溫度稱為液體在此外壓下的沸點．用當時的大氣壓減去壓力計讀數(shù)(真空度)，即為該溫度下液體的飽和蒸氣壓．三、儀器和藥品恒溫水浴槽(帶溫控儀）１套緩沖貯氣罐1個蒸氣壓測定管1支真空泵１臺數(shù)字壓力計１臺環(huán)已烷1臺四、實驗裝置圖及主要實驗儀器操作簡介１.純液體飽和蒸氣壓測定裝置圖，如圖所示。2.恒溫水浴槽(帶溫控儀)使用方法（1)。接通外電源,打開電源開關(guān)，調(diào)諧好所需溫度:①將溫度“設(shè)定—測溫"選擇開關(guān)打到設(shè)定端，調(diào)節(jié)調(diào)溫旋鈕,數(shù)字顯示設(shè)定溫度值；②將溫度“設(shè)定—測溫”選擇開關(guān)打到測溫端,數(shù)字顯示工作水箱的實際溫度。（黃色指示燈亮表示加熱器工作。)(2）.調(diào)節(jié)攪拌調(diào)速旋鈕,升至所需轉(zhuǎn)速。(3）．使用完畢，調(diào)速、調(diào)溫旋鈕至于最小值，關(guān)電源開關(guān)切斷電源.３.數(shù)字壓力計的使用方法（1)．接通電源,按下電源開關(guān)，預熱五分鐘即可正常工作。(２)。“單位”鍵：當接通電源,初始狀態(tài)為kＰａ指示燈亮,顯示以kPａ為計量單位的零壓力值；按一下“單位”鍵,ｍｍHｇ指示燈亮，則顯示mmHg為計量單位的零壓力值。通常情況下選擇kＰａ為壓力單位。(３）.當系統(tǒng)與外界處于等壓狀態(tài)下，按一下“采零”鍵,使儀表自動扣除傳感器零壓力值(零點漂移），顯示為“００。00”,此數(shù)值表示此時系統(tǒng)和外界的壓力差為零。當系統(tǒng)內(nèi)壓力降低時,則顯示負壓力數(shù)值,將外界壓力加上該負壓力數(shù)值即為系統(tǒng)內(nèi)的實際壓力.（4）。本儀器采用CPU進行非線性補嘗,但電網(wǎng)干擾脈沖可能會出現(xiàn)程序錯誤造成死機,此時應(yīng)按下“復位”鍵,程序從頭開始.注意:一般情況下,不會出現(xiàn)此錯誤，故平時不需按此鍵。（5）.當試驗結(jié)束后,將被測系統(tǒng)泄壓為“0０。00”,電源開關(guān)置于關(guān)閉位置。○Ｃ,打開攪拌開關(guān)和加熱開關(guān)，打開冷卻水開關(guān).２．將系統(tǒng)與大氣相通,將數(shù)顯壓力表置零,此時表明大氣壓時的壓力為０。3。打開真空泵，緩緩的對緩沖貯氣罐抽氣數(shù)分鐘，關(guān)閉真空泵。緩緩打開緩沖貯氣罐上的抽氣開關(guān)（平衡閥２)對系統(tǒng)抽氣數(shù)分鐘（目的使A球上方的空氣被趕盡），停止抽氣,調(diào)節(jié)緩沖罐中與大氣相通的開關(guān)(平衡閥1）來調(diào)節(jié)系統(tǒng)內(nèi)部的壓力，使蒸氣測定管中的U型管二側(cè)液體等高時（見圖),讀取系統(tǒng)的壓力，并記錄.系統(tǒng)的實際壓力＝大氣壓力+讀取的壓力.需記錄大氣壓力。重新緩慢抽氣后數(shù)分鐘，再調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力使蒸氣測定管中的U型管二側(cè)液體等高時，讀取系統(tǒng)的壓力，并記錄.如果前后二次讀數(shù)相差很大,說明空氣未被趕盡,需再抽氣再測定?！穑脮r的飽和蒸氣壓.4．其它溫度下的飽和蒸氣壓的測定.將水浴溫度分別調(diào)節(jié)至3０、３5○Ｃ、４0○C、４5○C、……，按上法分別測定其飽和蒸氣壓，并記錄。六、數(shù)據(jù)處理1.數(shù)據(jù)記錄表大氣壓kPa室溫○CT（℃)壓力測定值/kPa第1次第2次第３次第4次平均值2530354０4５將測得數(shù)據(jù)及計算結(jié)果列表：T(℃）壓力測定值/ｋPa實際壓力/kPalnp／Pａ1/Ｔ斜率3０3５４０4５503.以lnｐ對1／Ｔ作圖,求出直線的斜率,并由斜率算出此溫度間隔內(nèi)環(huán)已烷的平均摩爾氣化熱ΔvapHm，通過圖求算出環(huán)已烷的正常沸點。七、注意事項A、C管液面間的空氣必須排除.２．抽氣的速度要適中,避免平衡管內(nèi)液體沸騰過劇致使B管內(nèi)液體被抽盡。3．液體蒸氣壓與溫度有關(guān),因此在測定過程中溫度需控制在±(0.1~0．2）K。4.在升溫時,需隨時注意調(diào)節(jié)進氣活塞１1，使Ｂ、C兩管的液面保持等位,不發(fā)生沸騰,也不能使液體倒灌入A管內(nèi)。思考題1.為什么ＡＢ彎管中的空氣要排除凈，怎樣操作，怎樣防止空氣倒灌?2．引起本實驗誤差的因素有哪些？?實驗四凝固點降低法測定摩爾質(zhì)量一、實驗目的１.掌握一種常用的摩爾質(zhì)量測定方法。２、通過實驗加深對稀溶液依數(shù)性質(zhì)的理解。二、實驗原理固體溶劑與溶液成平衡的溫度稱為溶液的凝固點．含非揮發(fā)性溶質(zhì)的二組份稀溶液的凝固點將低于純?nèi)軇┑哪厅c。當確定了溶劑的種類和數(shù)量后,溶劑凝固點降低值僅取決于所含溶質(zhì)分子數(shù)目,以等式表示這一規(guī)律有：m為溶質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度．因為m可表示為：故（１）式可改寫為：M為溶質(zhì)的摩爾質(zhì)量，ＷB和WAｆ值（環(huán)已烷Kf＝２0.0）,則可通過實驗求出，利用上式即可求得溶質(zhì)的摩爾質(zhì)量。顯而易見，全部實驗操作歸結(jié)為凝固點的精確測量．根據(jù)下式中的室溫計算其密度，進一步根據(jù)量取環(huán)已烷的體積計算其質(zhì)量.ρt=0。7９71-0。8879×10-3t(ｇ/cm3）溶質(zhì)萘的質(zhì)量用分析天平準確稱量。三、測量儀器:凝固點測定儀；主要有三部分組成：寒劑的容器、空氣套管、凝固點管。數(shù)字溫度計。表和探頭二部分組成。四、實驗步聚：１。調(diào)節(jié)寒冷劑的溫度為３。5○Ｃ左右（冰水?。嶒灂r盡量使寒劑溫度基本保持不變.2。溶劑凝固點測定(１)溶劑的近似凝固點測定用移液管準確量取２5mｌ環(huán)己烷，加入凝固點管.塞緊軟木塞.現(xiàn)將盛有環(huán)己烷的凝固點管直接插入寒劑中，上下移動攪拌棒，使溶劑逐步冷卻，當有固體析出時，觀察溫度讀數(shù)，直至溫度穩(wěn)定，記下此溫度值.即環(huán)己烷的近似凝固點。記錄,并將溫差儀置零。（2）精確凝固點測定取出凝固點管,用手溫使管中固體完全熔化。再將凝固點管直接插入寒劑中緩慢攪拌．當溶劑溫度降至低于近似凝固點0。２～0.3攝氏度時（過冷狀態(tài)）急速攪拌，促使固體析出.當固體析出時，溫度開始上升，立即改為緩慢攪拌,觀察溫度計上的讀數(shù)，直至最高點穩(wěn)定，而后又開始下降.則穩(wěn)定的最高點即為環(huán)己烷的凝固點．將固體用手溫熔化后,重復測定三次，要求溶劑的凝固點的絕對平均誤差小于攝氏度。為了準確得到凝固點，也可同時采用步冷曲線法：取出凝固點管，用手溫使管中固體完全熔化。再將凝固點管直接插入寒劑中緩慢攪拌。當溶劑溫度降高于近似凝固點0.2～０.３攝氏度時，開始每隔1分鐘記錄溫度,其它步驟與上同。溶液凝固點的測定另用臺稱粗稱約0.２~0。3g的萘,經(jīng)壓片機壓片后,準確稱量。取出凝固點管,將環(huán)已烷熔化。將稱好的萘加入，待溶解后，按上法測定其凝固點.測定凝固點的方法與純?nèi)軇┫嗤５芤旱哪厅c是取過冷后溫度回升所達到的最高溫度。同樣平行測定三次。同樣可采用步冷曲線法．五、數(shù)據(jù)處理:計算萘的摩爾質(zhì)量,并與理論值對比.環(huán)己烷密度t環(huán)己烷質(zhì)量WＡ萘的質(zhì)量WB純?nèi)軇┉h(huán)己烷的凝固點測定值平均值Ｔ溶液的凝固點測定值平均值T0Tf計算萘的摩爾質(zhì)量M萘萘的標準摩爾質(zhì)量Ｍ萘測定的相對誤差實驗注意事項1.實驗所用的內(nèi)套管必須潔凈,干燥.２.環(huán)己烷易揮發(fā),對結(jié)果影響很大，因此要先做好準備工作再移液，并要馬上蓋好塞子。3。冷卻過程中的攪拌要充分，但不可使樣品濺在器壁上。4。結(jié)晶必須完全熔化，但溫度不要偏離太高.關(guān)鍵三步驟攪拌一定均勻寒劑溫度要保持3。溫度計探棒要垂直懸于待測液中，不能碰器壁。補充材料：純?nèi)軇┡c溶液的步冷曲線對比圖。實驗數(shù)據(jù)處理示例（一）純?nèi)軇┠厅c的測定時間（ｍｉn)０．51．3１。６２。02。5３．0３．54。04。5５。0溫度0．21６0。020—０。0４8—０。１0２-0．１８０—0。２46—０.３1８—0.30２—0。２３3－0.1８４時間（min）５。５6。06。57。58。0８。５１0。０溫度—0。１66－0。１６0－0．162—0。163—0。２３5－0。4９６-0。6１６其步冷曲線如下圖（示圖1）：其相對凝固點為－０．1６2同理：得平行測定的相對凝固點為—0。１6３、-0．１64其平均相對凝固點—0．16３(二）稀溶液凝固點的測定時間（min)0．51。31．62。1２．53.03.６3.94.55。05.5溫度－0。３25－0。45６—0．520—0.605-０.6７0—0。745—０．823－０。87４—0.971—１。012-０。961時間（min)6。06．57．０7。5８。011．0溫度—０．９４1－０。97９—1。024-１。088—１．１3３-1。18４－1。210—１．30５其步冷曲線如下圖(示圖１）:同理：得平行測定的相對凝固點為-0.4０5、—0。406可得凝固點降低值ΔT=０。2４2，將ΔＴ代入計算得：萘的摩爾質(zhì)量為:１２9。8理論值炎１28可見采用步冷曲線法得到的實驗數(shù)據(jù)較理想。?實驗五乙醇—環(huán)己烷雙液系汽液平衡相圖一、實驗目的繪制環(huán)已烷一乙醇雙液系的汽—液平衡相圖掌握測定雙組分液體的沸點及正常沸點的方法掌握用折光率確定二元液體組成的方法二、實驗原理兩種在常溫時為液態(tài)的物質(zhì)混合起來而組成的二組分體系稱為雙液系,兩種液體若能接任意比例互相溶解，稱為完全互溶的雙液系.若只能在一定比例范圍內(nèi)互相溶解，則稱部分互溶雙液系。對雙液系的氣液平衡相圖，溫度—組成圖可分為三類;（l）溶液沸點介于兩純組分沸點之間（a）以理想體系為代表.(2）溶液存在最高沸點（圖b)，極大負偏差溶液（3）溶液存在最低沸點（圖c)，極大正偏差溶液（b）、(c）中的最高點、最低點為垣沸點,其相應(yīng)的溶液稱為恒沸點混會物，恒沸點混合物蒸餾所得的汽相和液相組成相同。如果在恒壓下將溶液蒸餾，當氣液兩相達平衡時,記下此時的沸點，并分別測定氣相(餾出物)與液相（蒸溜液）的組成，就能繪出溫度-組成圖。本實驗采用的是測定溶液折光率的方法來間接測定溶液的組成。實驗中乙醇和環(huán)己烷兩者純物質(zhì)的折光率相差較大,它們二者形成的溶液的折光率與組成之間就存在著一定的關(guān)聯(lián)，通過測定一系列已知組成的溶液的折光率可以得到標準折光率-組成曲線，實驗中測定未知組成溶液的折光率，對照標準曲線，就可以查得溶液的組成。三、儀器試劑蒸餾器1只阿貝折光儀1臺數(shù)顯溫度計1套直流穩(wěn)流電源1臺超級恒溫槽１臺吸液管（干燥）2根燒杯(250ｍl)１個玻璃漏斗１只鐵架臺1套鏡頭紙、濾紙電吹風1臺環(huán)己烷（分析純）乙醇（分析純含乙醇為5％、１0％、２5％、35％、5０％、7５％、８5%、９０％、95％、10０％的乙醇—環(huán)己烷混合液圖5.２沸點儀示意圖四、實驗步驟1、調(diào)節(jié)超級恒溫槽溫度，使阿貝折光儀的溫度計讀數(shù)保持在２５℃。2、溫度計校正.從加料口加入１00％乙醇至干燥的蒸餾器約2/3處，使溫度計探頭浸入溶液中,打開直流穩(wěn)流電源的開關(guān)，加熱體系，使溶液沸騰,待溫度恒定后，記錄所得溫度和室內(nèi)大氣壓力．停止通電，傾出乙醇到原瓶中.３、用漏斗從加料口加入含有乙醇約為５%的環(huán)己烷溶液至蒸餾器約1/3處,打開冷卻水，同法加熱使溶液沸騰。最初在冷凝管下端袋狀部的液體不能代表平衡時氣相的組成,為加速達到平衡可將袋狀部內(nèi)最初冷凝的液體傾回蒸餾器底部，并反復2～３次,待溫度讀數(shù)恒定后記下沸點并停止加熱,用盛水的燒杯套在蒸餾器底部，冷卻體系。４、在冷凝管上口插入長吸液管吸取袋狀部的蒸出液，迅速測其折光率。再用另一根短吸液管，從蒸餾器的加料口吸出液體迅速測其折光率.迅速測定是防止由于蒸發(fā)而改變成份.每份樣品需測三次，取其平均值.實驗完畢將蒸餾器中溶液倒回原瓶。5、同法用含有乙醇約為１0％，２5％,35%，５0％，7５%，85%，90％，９5％的環(huán)己烷溶液進實驗,各次實驗后的溶液均倒回原瓶中。實驗過程中應(yīng)注意室內(nèi)氣壓的讀數(shù)。五、數(shù)據(jù)處理溶液的沸點與大氣壓有關(guān)．應(yīng)用特魯頓（Troutｏn)規(guī)則及克勞修斯一克萊貝龍公式可得溶液沸點隨大氣壓變化而變化的近似式：式中T0b為在標準大氣壓（P０=1０1３２5Pａ）下的正常沸點。Ｔb為在實驗時大氣壓下的沸點。乙醇正常沸點為35１。8K（７８。3℃），折光率(2５℃)1。3５９３5計算純乙醇在實驗時的大氣壓下沸點，與實驗時溫度計上讀得的沸點相比較，求出溫度計本身誤差的改正值．并逐一改正各不同濃度溶液的沸點。從環(huán)己烷一乙醇體系的折光率一組成圖上查出氣相冷凝液和液相冷凝液中環(huán)己烷和乙醇組成，并列表.用所得數(shù)據(jù)繪制其T~Ｘ圖，從圖求出環(huán)已烷～乙醇體系的最低恒沸點組成及其溫度.環(huán)已烷的正常沸點為35３.４Ｋ,折光率（25℃)1．４233８,環(huán)己烷一乙醇體系的折光率一組成關(guān)系如下表.將實驗數(shù)據(jù)列表，格式如下：室溫大氣壓乙醇的沸點(溫度計示值)溫度計校正值不同組成的環(huán)己烷－乙醇溶液的折光率及沸點序號沸點/℃折光率ｎD組成x（y）（乙醇)/%氣相冷凝液液相氣相液相１２３45６7８七、實驗注意事項電阻絲不能露出液面，一定要被液體浸沒,否則通電加熱會引起有機液體燃燒。通過電流不能太大(在本實驗所用電阻絲時），只要能使欲測液體沸騰即可，過大會引起欲測液體（有機化合物）的燃燒或燒斷電阻絲.一定要使體系達到氣、液平衡，即溫度讀數(shù)恒定不變．只能在停止通電加熱后才能取樣分析。取樣分析時液相用短吸管吸取，并潤洗２次，汽相每次取樣需用不同的長吸管吸取。測定折射率的時候一定要迅速,以防止由于揮發(fā)而改變其組成。使用阿貝折光儀時,棱鏡上不能觸及硬物(如滴管）,擦棱鏡時需用擦鏡紙。實驗數(shù)據(jù)處理時要先畫出標準工作曲線,設(shè)計好數(shù)據(jù)記錄和處理的表格，再由處理好的數(shù)據(jù)使用方格紙畫出汽液平衡的t－x－y圖。實驗結(jié)束還原裝置,關(guān)閉電源,將溶液倒回相應(yīng)的原瓶。?實驗六二組分金屬相圖的繪制一、實驗目的１。學會用熱分析法測繪Sn—Pb二組分金屬相圖。2．掌握熱分析法的測量技術(shù)。二、實驗原理測繪金屬相圖常用的實驗方法是熱分析法，其原理是將一種金屬或合金熔融后，使之均勻冷卻,每隔一定時間記錄一次溫度,表示溫度與時間關(guān)系的曲線叫步冷曲線．當熔融體系在均勻冷卻過程中無相變化時，其溫度將連續(xù)均勻下降得到一光滑的冷卻曲線;當體系內(nèi)發(fā)生相變時，則因體系產(chǎn)生之相變熱與自然冷卻時體系放出的熱量相抵償,冷卻曲線就會出現(xiàn)轉(zhuǎn)折或水平線段，轉(zhuǎn)折點所對應(yīng)的溫度，即為該組成合金的相變溫度。利用冷卻曲線所得到的一系列組成和所對應(yīng)的相變溫度數(shù)據(jù)，以橫軸表示混合物的組成，縱軸上標出開始出現(xiàn)相變的溫度，把這些點連接起來,就可繪出相圖。二元簡單低共熔體系的冷卻曲線具有圖所示的形狀.根據(jù)步冷曲線繪制相圖有過冷現(xiàn)象時的步冷曲線用熱分析法測繪相圖時，被測體系必須時時處于或接近相平衡狀態(tài)，因此必須保證冷卻速度足夠慢才能得到較好的效果.此外，在冷卻過程中，一個新的固相出現(xiàn)以前，常常發(fā)生過冷現(xiàn)象,輕微過冷則有利于測量相變溫度；但嚴重過冷現(xiàn)象，卻會使折點發(fā)生起伏,使相變溫度的確定產(chǎn)生困難.見圖Ⅲ－５-2。遇此情況，可延長dc線與aｂ線相交，交點e即為轉(zhuǎn)折點。三、儀器藥品１．儀器金屬相圖實驗裝置1臺；熱電偶1副；樣品管6個;套管6只。2．藥品Ｓn（化學純）；Ｐb(化學純）；石臘油；石墨粉。五、實驗步驟１.樣品配制用感量0．１ｇ的臺稱分別稱取純Sn、純Ｐb各1０0g,另配制含錫20％、4０％、6０％、80%的鉍錫混合物各１00g，分別置于坩堝中,在樣品上方各覆蓋一層石墨粉。2。繪制步冷曲線圖3-３

步冷曲線測量裝置1．加熱爐；2．坩堝;３.玻璃套管；４．熱電偶（１）將熱電偶及測量儀器如圖３-3連接好。(2）將盛樣品的坩堝放入加熱爐內(nèi)加熱（控制加熱功率不大于45０瓦）。待樣品熔化后停止加熱，用玻璃棒將樣品攪拌均勻，并將石墨粉撥至樣品表面，以防止樣品氧化。(３）若體系溫度升高超過熔點溫度以上６０度，則可開啟風扇降溫，待溫度降到熔點溫度以上30度時,關(guān)閉風扇，同時根據(jù)報警燈的提示，記錄溫度，繪制步冷曲線，直至水平線段以下為止.(4）用上述方法繪制所有樣品的步冷曲線。六、注意事項１.用電爐加熱樣品時,注意溫度要適當，溫度過高樣品易氧化變質(zhì)；溫度過低或加熱時間不夠則樣品沒有全部熔化，步冷曲線轉(zhuǎn)折點測不出。２。熱電偶熱端應(yīng)插到樣品中心部位，在套管內(nèi)注入少量的石臘油，將熱電偶浸入油中，以改善其導熱情況。攪拌時要注意勿使熱端離開樣品，金屬熔化后常使熱電偶玻璃套管浮起,這些因素都會導致測溫點變動,必須消除.3。在測定一樣品時，可將另一待測樣品放入加熱爐內(nèi)預熱,以便節(jié)約時間，合金有兩個轉(zhuǎn)折點，必須待第二個轉(zhuǎn)折點測完后方可停止實驗，否則須重新測定．七、數(shù)據(jù)處理1。畫出純Ｐb、純Ｓｎ的步冷曲線，做溫度校正.2．找出各步冷曲線中拐點和平臺對應(yīng)的溫度值。3。從熱電偶的工作曲線上查出各拐點溫度和平臺溫度,以溫度為縱坐標,以組成為橫坐標,繪出Sn—Ｐｂ合金相圖．【思考問題】1。對于不同成分的混合物的步冷曲線,其水平段有什么不同？2.請用相律原理解釋步冷曲線的形狀。3.請用傳熱的原理解釋過冷現(xiàn)象的出現(xiàn),并說明如何避免過冷現(xiàn)象的出現(xiàn)。?實驗七原電池電動勢的測定及其應(yīng)用一、實驗目的1．掌握對消法測定電池電動勢的原理和方法。2．掌握數(shù)字式電子電位差計的使用方法.3.掌握通過測量原電池電動勢計算熱力學函數(shù)變化值的原理、方法及其應(yīng)用。二、實驗原理原電池是化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置，它是由兩個“半電池”所組成,而每一個半電池中有一個電極和相應(yīng)的電解質(zhì)溶液,由半電池可組成不同的原電池。在電池放電反應(yīng)中，正極起還原反應(yīng),負極起氧化反應(yīng)，電池反應(yīng)是電他中兩個電極反應(yīng)的總和，其電動勢為組成該電池的兩個半電池的電極電勢的代數(shù)和.電池的書寫習慣是左邊為負極．右邊為正極，符號“│"表示兩相界面,“‖”表示鹽橋,鹽橋的作用主要是降低和消除兩相之間的接界電勢.例：銅鋅電池Ｚn│ZｎS０4（ａ1）‖ＣｕＳO4（a2）│Ｃu負極反應(yīng)Zｎ（s）→Zn2+（)十２e－正極反應(yīng)Cｕ2+(）十2ｅ-→Ｃu(ｓ)電池總反應(yīng)Ｚｎ（s）+Cu2+(）→Zｎ２+（）十Cu(s）電池電動勢E＝φ右—φ左=φ＋—φ-=(）—（）==在上述公式中,φ＋為正極電極電勢，φ－為負極電極電勢,為銅電極在標準狀態(tài)下的電極電勢、為鋅電極在標準狀態(tài)下的電極電勢，為銅鋅電池在標準狀態(tài)下的電池電勢，ａ為活度，γ±和ｃ分別表示平均活度系數(shù)和濃度。測量電池的電動勢，要在接近熱力學可逆條件下進行,不能用伏特計直接測量,因為此方法在測量過程中有電流通過伏特計,處于非平衡狀態(tài)，因此測出的是兩電極間的電勢差,達不到測量電動勢的目的,而只有在無電流通過的情況下,電池才處在平衡狀態(tài)．用對消法可達到測量原電池電動勢的目的，原理見圖7。1。圖中AB為均勻的電阻絲，工作電池Ew與ＡB構(gòu)成一個通路,在ＡB線上產(chǎn)生了均勻的電位降。D是雙臂電鑰，當D向下時與待測電池Ｅx相通,待測電池的負極與工作電池的負極并聯(lián),正極則經(jīng)過檢流計G接到滑動接頭C上,這樣就等于在電池的外電路上加上一個方向相反的電位差，它的大小由滑動點的位置來決定。移動滑動點的位置就會找到某一點（例如Ｃ點），當電鑰閉合時，檢流計中沒有電流通過,此時電池的電動勢恰好和AC線段所代表的電位差在數(shù)值上相等而方向相反。為了求得AC線段的電位差，可以將D向上扳至與標準電池相接，標淮電池的電動勢是已知的，而且保持恒定,設(shè)為E標，用同樣方法可以找出另一點Ｈ，使檢流計中沒有電流通過，AＨ線段的電位差就等于Ｅ'。因為電位差與電阻線的長度成正比，故待測電池的電動勢為Ｅｘ＝。調(diào)整工作回路中的R，可使電流控制在所要求的大小，使AB上的電位降達到我們所要求的量程范圍。圖7.1對消法測電動勢示意圖化學反應(yīng)的熱效應(yīng)可以直接用量熱計測量，也可以用電化學的方法來測量.將電化學反應(yīng)設(shè)計成可逆電池,在一定條件下,電池的電動勢可以準確測得,因此,用電化學的方法所得數(shù)據(jù)較化學方法更可靠。利用對消法測定出電池的電動勢Ｅ，即可計算出相應(yīng)的電池反應(yīng)的吉布斯自由能改變值ΔrGT，p：（1）式中ｎ為電池輸出電荷的物質(zhì)的量，單位為ｍoｌ，Ｅ為可逆電池的電動勢，單位為V，F(xiàn)Ｅ的電池按電池反應(yīng)式,當反應(yīng)進度為ξ=1mol時的吉布斯自由能的變化值可表示為（2)根據(jù)熱力學基本公式將（２)式代入上式,得(３）式中稱為電池電動勢的溫度系數(shù)，它的物理意義是恒壓下電動勢隨溫度的變化，單位為ＶK—１。在等溫條件下，可逆反應(yīng)的熱效應(yīng)為(４）又由于，所以（5）因此，將化學反應(yīng)設(shè)計成一個可逆電池，在恒定的溫度和壓力下，測量電池的電動勢,代入（2）式，即可得到該溫度下的反應(yīng)吉布斯自由能改變值ΔｒGm.連續(xù)測定各個溫度下該可逆電池的電動勢，將電池的電動勢對溫度作圖，由此曲線的斜率可以計算出任一溫度下的值,將此值代入(3)式和（５）式，即可求得該反應(yīng)在一定溫度下的熱力學函數(shù)ΔｒHm和ΔrSm的值.本實驗測定以下電池的電動勢：（１）Zn｜ＺnSＯ4（0.100ｍol·L－1)｜|CuSO4（０．１00ｍｏｌ·L－1）｜Ｃｕ，；測定其E，計算ΔrGm;（２）Ｚn|ＺｎSO４（0。1００mol·L-1)｜｜ＫCｌ（飽和）|Hg２Cl2|Hg,測定其E,計算鋅電極的電極電勢；(3）Hg｜Ｈｇ2Ｃｌ2｜ＫＣl（飽和）｜｜ＣuSO４（0。１00mｏl·Ｌ－1）｜Ｃu，測定其E，計算銅電極的電極電勢；(4)Cu|CuＳＯ4（0。025mol·L—1)｜｜CｕSO4（0。1００ｍｏl·Ｌ—1）|Ｃu，測定濃差電池的電動勢。三、主要儀器和藥品ＳＤＣ數(shù)字電位差綜合測試儀1臺飽和甘汞電極1個銀-氯化銀電極2個電極管CuSＯ４溶液ZnSＯ4溶液飽和KCl溶液硫酸溶液、,硝酸溶液飽和硝酸亞汞溶液四、實驗裝置圖和主要儀器操作簡介本實驗原電池示意圖ＳＤC數(shù)字電位差綜合測試儀（儀器圖及儀器面板圖如下）(注：內(nèi)標電動勢為:1。00０0V):。電動勢讀數(shù)窗:顯示電動勢測定值；電動勢讀數(shù)調(diào)節(jié)旋鈕:依次從大到小排列，如,最大檔"×1００V，表示可調(diào)節(jié)整數(shù)位讀數(shù)；功能檔旋可根據(jù)不同的目的選擇調(diào)節(jié)到“內(nèi)標”、“測量”、“外標"。SＤC數(shù)字電位差綜合測試儀的使用：(1)儀器的校正:開機5分種后，如果使用"內(nèi)標”做基準（不用外配的標準電池），就將功能檔旋至＂內(nèi)標”位,將最大檔”×100Ｖ＂調(diào)至1處，其余各檔都調(diào)至０處，"補償＂檔調(diào)至最小。這等于是給出了1。0000V的標準，此時按”采零”鍵，使＂檢零指示”顯示為"—00．０0＂）.（２)電池電動勢的測量：將功能檔旋到"測量”位，紅線夾和黑線夾線分別插入測量的正、負極插孔。將紅線夾接電池的正極,黑線夾接電池的負極（切勿接錯了）,穩(wěn)定一段時間后開始測電池：具體操作是：由大檔位到小檔位依次調(diào)節(jié)讀數(shù)旋鈕，逐步逼近電動勢值(剛開始測量時，"檢零指示”檔會顯示”ＱＵ。L”或"**。＊＊”，隨著測量值的逼近，絕對值越來越小，但不能為正值）,直至"檢零指示＂檔為"00.0０”（如最后不為"0０．0０”，則緩緩旋＂補償”檔，使”檢零指示"剛好顯示”00.０0"）,記錄電動勢讀數(shù)窗的讀數(shù).注意，只有原電池真正處于平衡狀態(tài),測出的值才會穩(wěn)定不變。因此要盡可能使被測電池平穩(wěn)、不受振動、不含氣泡、室內(nèi)氣溫恒定.如果使用"外標"做基準,就先按下式計算室溫t℃時標準電池的電動勢Et=Ｅ20－[3９．94（t-20）+０.９29(ｔ—20)2—０.0０9（t－2０)3+０。0０00６(t-２0）４］×１0－６伏，值計算出來后,將功能檔旋至”外標"位,用紅線夾接標準電池的＂+＂極，用黑線夾接標準電池的＂—”極.注意，標準電池要在固定的位置上靜置比較長的時間，切勿挪動、晃蕩.再使各檔位值由大到小盡可能與算出的Et值相等(若不相等就調(diào)”補償”檔)，按一下”采零＂鍵，使”檢零指示”剛好顯示”０0。00”。此時外標的標準已經(jīng)給定了。然后將功能檔旋至＂測量"位,用備用的第二支紅線夾接銅電極，黑線夾接鋅電極，穩(wěn)定3分鐘后開始由大檔位到小檔位依次逼近電動勢值－—過程同前述，測量電池的電動勢。電極管與電極示意圖（見圖)將處理好的電極,如，鋅電極直接插入電極管中，并將橡皮塞塞緊，以免漏氣。然后用10ｍｌ小燒杯取電極的電解質(zhì)溶液（如，ZnＳO４）溶液一杯，將電極管的虹吸管插入小燒杯中，用洗耳球?qū)χ姌O管上的橡皮管抽氣,直到溶液浸沒電極頭，停止抽氣。夾緊止水夾.注意：虹吸管不得有氣泡和漏液現(xiàn)象．五實驗步聚（1)鋅電極制備4(０．１0００moｌ·Ｌ-１)溶液一杯,將電極管的虹吸管插入小燒杯中,用洗耳球?qū)χ姌O管上的橡皮管抽氣，直到溶液浸沒電極頭,停止抽氣。注意虹吸管不得有氣泡和漏液現(xiàn)象．（2)銅電極的制備將銅電極取出后放入酸（ＨＮO3)溶液中浸一下,除去氧化物，用蒸餾水沖洗干凈.然后把它作為陰極,另一塊純銅片作陽極（作陽極的純銅片也要在酸中過一下并用蒸餾水沖洗干凈）,放入盛有鍍銅溶液的電鍍槽內(nèi)電鍍2min，電流密度控制在20mA/cｍ2,見圖2．圖2制備銅電極的電鍍裝置電鍍后取出用水沖洗干凈，再用蒸餾水淋洗,插入電極管，塞緊橡皮塞。取10mｌ小燒杯二個分別盛上所需濃度的CuSO4溶液一杯，將電極管虹吸管分別插入小杯溶液中，注意濃度不要搞錯，用洗耳球?qū)㈦娊庖悍謩e吸進電極管.同樣應(yīng)使虹吸管無氣泡和漏液現(xiàn)象.２。電池組合

取50m1燒杯盛上飽和KCl溶液作為鹽橋，分別將上面制備好的鋅、銅半電池和甘汞電極插入鹽橋中，可以組成不同的電池組。注意,要使兩個半電池內(nèi)的水平液面高度一致。電池組合如下：Zn｜ZnSO4（0.１０0ｍol·L－1)||CuSＯ４（０。１0０moｌ·L-1）｜ＣuZn|ＺnSO4（0.100mol·Ｌ-1)|｜KCl（飽和）｜Ｈg2Cl2｜HgＨg｜Ｈｇ2Cl２|KCl（飽和)||CuSＯ4（0。1０0ｍol·L-1）｜CuCｕ｜CuＳＯ4（０。025ｍｏｌ·L—1)||CuＳO4（０。１00moｌ·Ｌ—1)｜Cu3．開機５分種后，如果使用"內(nèi)標"做基準（不用外配的標準電池），就將功能檔旋至”內(nèi)標"位，將最大檔”×1０0V＂調(diào)至１處,其余各檔都調(diào)至０處,＂補償”檔調(diào)至最小。這等于是給出了1．0００0V的標準,此時按”采零”鍵，使”檢零指示＂顯示為”－00．00”)。然后將功能檔旋到"測量”位,將紅線夾接銅電極，黑線夾接鋅電極(切勿接錯了),穩(wěn)定一段時間后開始測電池電動勢.如,Zｎ|ZｎＳO4（0．１00mｏl·Ｌ—1）|｜CuSO４(0。１０0moｌ·Ｌ—1）｜Cu的電動勢。辦法是由大檔位到小檔位依次逼近電動勢值（剛開始測量時,”檢零指示"檔會顯示"QＵ.L＂或＂＊＊.＊＊"，隨著測量值的逼近,絕對值越來越小，但不能為正值)，直至”檢零指示"檔為”００。00＂（如最后不為＂00.0０”,則緩緩旋”補償”檔,使"檢零指示”剛好顯示”０0。００”），記錄這個時候的讀數(shù)。關(guān)閉電源,松開、取下紅夾線和黑夾線，收拾物品,清洗。六、實驗記錄和數(shù)據(jù)處理1．將實驗溫度及５個電池電動勢的測定值填入下表：實驗溫度：大氣壓：電池電動勢/V(實驗值）電動勢/V（理論值）1２３42．根據(jù)飽和甘汞電極的電極電位與溫度關(guān)系式飽和甘汞10—４（Ｔ／K–29８。2）計算室溫時飽和甘汞電極的電極電位。然后根據(jù)電池（2)、（3）的實測電動勢求出銅、鋅電極的，和的值。3．根據(jù)有關(guān)公式計算在實驗溫度下各組電池E（1），Ｅ（2）,E（3），E（4），的理論值，并與實驗值進行比較。因為在書中只能查到2５℃時的值，需要用下式進行溫度校正:式中、為電極的溫度系數(shù).對電池來說：銅電極（Ｃｕ2+/Ｃu),α=—０。01６×１0—3V·Ｋ—1，β=0鋅電極[Zn2＋/Zn(Hg）]，α=－0。100×１０－3Ｖ·K—1,β=0.62×１0－6V·K—１運用上式計算或E值時,需要物質(zhì)的活度數(shù)據(jù),已知25℃時0。1moｌ。l-１和０.0１mol．l-１CuSＯ４溶液中銅離子的平均活度系數(shù)為0。15和０。41；0。１ｍol。l—1ＺnSO4溶液中鋅離子的平均活度系數(shù)為0.1５。七、思考題1．為什么不能用伏特計測量電池電動勢?2。對消法測量電池電動勢的主要原理是什么？問題討論1。若選用UJ—２５電位差計,需要配置直流復射式檢流計。2。若無電極管，可用若干個小燒杯代替，可用U型玻璃管內(nèi)裝瓊脂固定飽和KＣl溶液作鹽橋.實驗八極化曲線的測定一、實驗目的１.掌握穩(wěn)態(tài)恒電位法測定金屬極化曲線的基本原理和測試方法.2.了解極化曲線的意義和應(yīng)用.３．掌握恒電位儀的使用方法。二、實驗原理1。極化現(xiàn)象與極化曲線為了探索電極過程機理及影響電極過程的各種因素,必須對電極過程進行研究,其中極化曲線的測定是重要方法之一.我們知道在研究可逆電池的電動勢和電池反應(yīng)時，電極上幾乎沒有電流通過,每個電極反應(yīng)都是在接近于平衡狀態(tài)下進行的,因此電極反應(yīng)是可逆的.但當有電流明顯地通過電池時,電極的平衡狀態(tài)被破壞，電極電勢偏離平衡值，電極反應(yīng)處于不可逆狀態(tài)，而且隨著電極上電流密度的增加，電極反應(yīng)的不可逆程度也隨之增大。由于電流通過電極而導致電極電勢偏離平衡值的現(xiàn)象稱為電極的極化，描述電流密度與電極電勢之間關(guān)系的曲線稱作極化曲線,如圖１所示。圖1極化曲線A-B：活性溶解區(qū)；B：臨界鈍化點Ｂ-C：過渡鈍化區(qū);C－D:穩(wěn)定鈍化區(qū)D—Ｅ:超（過）鈍化區(qū)金屬的陽極過程是指金屬作為陽極時在一定的外電勢下發(fā)生的陽極溶解過程，如下式所示：M→Mn++nｅ此過程只有在電極電勢正于其熱力學電勢時才能發(fā)生。陽極的溶解速度隨電位變正而逐漸增大,這是正常的陽極溶出,但當陽極電勢正到某一數(shù)值時,其溶解速度達到最大值,此后陽極溶解速度隨電勢變正反而大幅度降低，這種現(xiàn)象稱為金屬的鈍化現(xiàn)象。圖1中曲線表明，從A點開始,隨著電位向正方向移動，電流密度也隨之增加，電勢超過B點后，電流密度隨電勢增加迅速減至最小,這是因為在金屬表面生產(chǎn)了一層電阻高,耐腐蝕的鈍化膜.B點對應(yīng)的電勢稱為臨界鈍化電勢,對應(yīng)的電流稱為臨界鈍化電流。電勢到達C點以后,隨著電勢的繼續(xù)增加,電流卻保持在一個基本不變的很小的數(shù)值上,該電流稱為維鈍電流，直到電勢升到Ｄ點，電流才有隨著電勢的上升而增大，表示陽極又發(fā)生了氧化過程,可能是高價金屬離子產(chǎn)生也可能是水分子放電析出氧氣,ＤＥ段稱為過鈍化區(qū).2。極化曲線的測定（１）恒電位法恒電位法就是將研究電極依次恒定在不同的數(shù)值上,然后測量對應(yīng)于各電位下的電流。極化曲線的測量應(yīng)盡可能接近體系穩(wěn)態(tài).穩(wěn)態(tài)體系指被研究體系的極化電流、電極電勢、電極表面狀態(tài)等基本上不隨時間而改變。在實際測量中,常用的控制電位測量方法有以下兩種:靜態(tài)法:將電極電勢恒定在某一數(shù)值,測定相應(yīng)的穩(wěn)定電流值，如此逐點地測量一系列各個電極電勢下的穩(wěn)定電流值,以獲得完整的極化曲線。對某些體系，達到穩(wěn)態(tài)可能需要很長時間，為節(jié)省時間,提高測量重現(xiàn)性，往往人們自行規(guī)定每次電勢恒定的時間。動態(tài)法：控制電極電勢以較慢的速度連續(xù)地改變（掃描），并測量對應(yīng)電位下的瞬時電流值,以瞬時電流與對應(yīng)的電極電勢作圖，獲得整個的極化曲線。一般來說，電極表面建立穩(wěn)態(tài)的速度愈慢,則電位掃描速度也應(yīng)愈慢.因此對不同的電極體系,掃描速度也不相同。為測得穩(wěn)態(tài)極化曲線，人們通常依次減小掃描速度測定若干條極化曲線，當測至極化曲線不再明顯變化時，可確定此掃描速度下測得的極化曲線即為穩(wěn)態(tài)極化曲線.同樣，為節(jié)省時間，對于那些只是為了比較不同因素對電極過程影響的極化曲線,則選取適當?shù)膾呙杷俣壤L制準穩(wěn)態(tài)極化曲線就可以了。上述兩種方法都已經(jīng)獲得了廣泛應(yīng)用，尤其是動態(tài)法,由于可以自動測繪,掃描速度可控制一定,因而測量結(jié)果重現(xiàn)性好，特別適用于對比實驗。(2）恒電流法恒電流法就是控制研究電極上的電流密度依次恒定在不同的數(shù)值下，同時測定相應(yīng)的穩(wěn)定電極電勢值。采用恒電流法測定極化曲線時，由于種種原因，給定電流后,電極電勢往往不能立即達到穩(wěn)態(tài)，不同的體系，電勢趨于穩(wěn)態(tài)所需要的時間也不相同,因此在實際測量時一般電勢接近穩(wěn)定(如１min~3mｉｎ內(nèi)無大的變化)即可讀值，或人為自行規(guī)定每次電流恒定的時間.三、實驗儀器和藥品電化學工作站一臺；飽和甘汞電極1支;碳鋼電極１支；鉑電極1支；三室電解槽1只２ｍol·dm－3（NH4）２CO３溶液;０.5mｏｌ·ｄm－３H2SO４溶液;丙酮溶液四、實驗步驟１．碳鋼預處理：用金相砂紙將碳鋼研究電極打磨至鏡面光亮，用石蠟蠟封，留出1cm2面積,如蠟封多可用小刀去除多余的石蠟，保持切面整齊．然后在丙酮中除油,在的硫酸溶液中去除氧化層,浸泡時間分別不低于10S.2．恒電位法測定極化曲線的步驟：A準備工作儀器開啟前，“工作電源”置于“關(guān)"，“電位量程”置于“２０V”，“補償衰減"置于“０"，“補償增益”置于“２"，“電流量程”置于“2０0ｍＡ”,“工作選擇＂置于“恒電位”,“電位測量選擇"置于“參比”。B通電插上電源,“工作電源"置于“自然”檔，指示燈亮,電流顯示為0,電位表顯示的電位為“研究電極”相對于“參比電極”的穩(wěn)定電位,稱為自腐電位,其絕對值大于０．8V可以開始下面的操作,否則需要重新處理電極.C“電位測量選擇”置于“給定”，儀器預熱５-１5ｍin．電位表指示的給定電位為預設(shè)定的“研究電極”相對于“參比電極”的電位.D調(diào)節(jié)“恒電位粗調(diào)”和“恒電位細調(diào)"使電位表指示的給定電位為自腐電位,“工作電源”置于“極化"。F陰極極化調(diào)節(jié)“恒電位粗調(diào)”和“恒電位細調(diào)＂每次減少1０mV，直到減少２0０ｍV,每減少一次,測定１mｉｎ后的電流值。測完后,將給定電位調(diào)回自腐電位值.G陽極極化將“工作電源"置于“自然”，“電位測量選擇＂置于“參比"，等待電位逐漸恢復到自腐電位±5mV，否則需要重新處理電極。重復C、D、F步驟，F(xiàn)步驟中給定電位每次增加１０ｍＶ,直到做出完整的極化曲線.提示,到達極化曲線的平臺區(qū),給定電位可每次增加１00ｍＶ.H實驗完成，“電位測量選擇”置于“參比”，“工作電源”置于“關(guān)".【注意事項】按照實驗要求,嚴格進行電極處理。將研究電極置于電解槽時，要注意與魯金毛細管之間的距離每次應(yīng)保持一致.研究電極與魯金毛細管應(yīng)盡量靠近,但管口離電極表面的距離不能小于毛細管本身的直徑。每次做完測試后，應(yīng)在確認恒電位儀或電化學綜合測試系統(tǒng)在非工作的狀態(tài)下，關(guān)閉電源，取出電極?！緮?shù)據(jù)處理】１.對靜態(tài)法測試的數(shù)據(jù)應(yīng)列出表格。陰極極化數(shù)據(jù):電位(V）電流（mA）電位(Ｖ）電流（mＡ）陽極極化數(shù)據(jù):電位(V）電流(mA）電位(V)電流(ｍA)電位(V)電流（mA）電位（Ｖ)電流(ｍA）電位（V)電流（mA）電位(V)電流(mA）電位(V)電流（ｍA)２。以電流密度為縱坐標，電極電勢（相對飽和甘汞）為橫坐標,繪制極化曲線.3。討論所得實驗結(jié)果及曲線的意義,指出鈍化曲線中的活性溶解區(qū)，過渡鈍化區(qū)，穩(wěn)定鈍化區(qū)，過鈍化區(qū),并標出臨界鈍化電流密度（電勢），維鈍電流密度等數(shù)值。?實驗九化學鍍與材料表面處理一、實驗目的要求1.掌握化學鍍的基本原理和方法.2。了解影響化學鍍表面處理的主要影響因素。３．掌握恒電位儀的使用方法。二、實驗原理本實驗中，以ＡBＳ板為基質(zhì)材料進行微孔鍍銅研究。由于ABS板不導電,要在其表面進行金屬銅的電沉積,就必須先在ABS板上沉積一層導電金屬膜，即銅種子層?；瘜W鍍銅工藝設(shè)備簡單,不需要電源,鍍液分散能力好，無明顯的邊緣效應(yīng),鍍層厚度均勻。所以，它已經(jīng)成為非金屬表面金屬化和非導體材料電鍍前做導電底層的常用方法?；瘜W鍍銅技術(shù)是通過氧化還原反應(yīng)將金屬銅沉積在基材上,且氧化還原反應(yīng)必須在具有催化活性的基體上進行。因此,為了增加化學鍍銅層和基板間的粘結(jié)強度和增加催化過程中活化離子在基板表面的均勻吸附,基板必須進行包括除油、微蝕、敏化和活化等過程的前處理，在基板表面上生成一層催化活性中心,然后進行化學鍍．因此,前處理過程對化學鍍銅結(jié)果的影響很大。現(xiàn)行化學鍍銅液一般以甲醛為還原劑,ＥDTＡ為絡(luò)合劑,其反應(yīng)如下：還原反應(yīng):Cｕ2++2e=Ｃu氧化反應(yīng)：R→O+2e其中，R為還原劑，Ｏ為還原劑的氧化態(tài)；銅離子還原所需的電子全部由還原劑提供。其總反應(yīng)式為:ＣuEDＴＡ2—+2HCＨO+4ＯH—→Cu+H2↑＋ＥDTA4－+2H2O+HCOO－從反應(yīng)式可以看出，溫度、酸度、銅離子濃度、甲醛濃度和EDTA濃度都會影響化學鍍銅的沉積速率。三、實驗儀器和藥品CuＳO4·５H2Ｏ，ＥDＴA·２Na，甲醛（3７%)，2,２’–吡啶本實驗所選用的塑料板材為聚丙烯腈—丁二烯-苯乙烯（ABS）。所用板材厚度為１．０mm，在實驗過程中被切成25mｍ×40ｍｍ大小的矩形片.四、實驗步驟實驗流程包括前處理，化學鍍,電鍍等過程。前處理包括除油、微蝕、中和、活化、敏化、化學鍍六個步驟，各個步驟的具體作用及實施方法如下:（１）除油首先要祛除ABＳ塑料板材表面的污垢及油性成分,除油過程可以提高基材表面的清潔度,以此促使表面微蝕反應(yīng)的均勻性;同時又可以祛除鍍層與基材表面的過渡層，以提高鍍層與基材之間的粘接力。將ABS板材浸入配制好的除油液中,在室溫條件下攪拌除油１0分鐘,除去ＡBS塑料板表面的污垢,促使微蝕反應(yīng)更加均勻,提高鍍層與基體之間的粘接強度。（2）微蝕（也叫粗化）在完成膨潤處理后,AＢＳ基板就可以進行微蝕處理。微蝕過程可以使基板表面粗糙度和表面化學性質(zhì)的變化，影響到后續(xù)的化學鍍過程，并對鍍層與基體之間的結(jié)合力產(chǎn)生影響。微蝕過程一方面能使基材表面形成微觀凹凸不平的狀態(tài)，增加ABS基板的表面粗糙度，同時增大鍍層與鍍件的接觸面積，產(chǎn)生“錨效應(yīng)”；另一方面，經(jīng)過微蝕處理后ABS基板表面的聚丁二烯相中的碳碳雙鍵發(fā)生斷裂，并在斷鏈處可形成大量的羥基、羧基等親水性基團,使基板表面由憎水性變成親水性，這些因素都有利于增強鍍層和基板之間的粘結(jié)強度，提高鍍層和基體之間的結(jié)合力。(3）中和經(jīng)過微蝕處理后的ABS基板表面會殘留少量的氧化劑（如Cr2Ｏ72-），為了防止這些殘留物影響后續(xù)步驟，如敏化和活化等,并使殘留的二氧化錳從表面微孔中除去,所以對這些殘留物進行還原中和處理.（４）活化活化的目的是使經(jīng)前處理后帶正電的基板表面吸附足夠多的帶有負電荷的膠體鈀顆粒，形成催化中心促使銅晶體的生成，保證后續(xù)化學鍍銅的均勻性、連續(xù)性和致密性。（５)敏化敏化處理也稱解膠處理,其目的是為了去除ＡBS基體表面過量的氯化亞錫，使鈀核裸露出來,形成一個具有催化活性的活性層，進而可以有效的催化化學銅沉積反應(yīng)的進行。(6）化學鍍化學鍍溫度為７0℃，pH為12.５（ＮａOH溶液調(diào)節(jié)）,時間２０min?；瘜W鍍后表面沉積出一層銅膜，膜厚為2μｍ?；瘜W鍍銅溶液的組成成分含量ＣuSO４·5Ｈ2Ｏ10g/LＥDTＡ·2Na30g/Ｌ甲醛(３7％)３ｍl/L２，2’–吡啶１５ｍg/LPＥG1０００0.５g/L【注意事項】1．每個實驗步驟之后用蒸餾水沖洗基板；2。嚴禁用手直接接觸基板，以免影響后面的化學鍍效果３。微蝕過程中注意安全，溶液不要粘到衣服和皮膚上.?實驗十旋光法測定蔗糖水解反應(yīng)的速率常數(shù)一、實驗目的要求1.了解旋光儀的基本原理和使用方法；2．了解反應(yīng)物濃度與旋光度之間的關(guān)系；3．測定蔗糖轉(zhuǎn)化(水解）反應(yīng)的速率和半衰期二、實驗原理蔗糖在H＋作催化劑條件下,水解轉(zhuǎn)化為葡萄糖和果糖,其反應(yīng)為:C１２H22O1１（蔗糖）＋H2Ｏ=H＋=C6H１2O６(葡萄糖）+Ｃ6Ｈ１2O６（果糖)其反應(yīng)速率可表示為：r=k［C1２H２2O11］[Ｈ2Ｏ］二級反應(yīng)由于反應(yīng)體系中H2O的量遠遠過量，因此［H2O]可視為常數(shù)。故反應(yīng)速率可表示為：ｒ=k［C12Ｈ22Ｏ１１］準一級反應(yīng)根據(jù)一級反應(yīng)的動力學方程：dc／dt＝ｋc積分后可得:ｌnc=-kt+lnc0lnｃ對時間t作圖，可得一直線。因此只有測定不同時間反應(yīng)體系的濃度，作lnｃ~ｔ圖，通過直線的斜率可求得反應(yīng)的速率常數(shù)ｋ。因旋光度與濃度之間存在著一定的關(guān)系（見教材），因此,本實驗是通過旋光度法測定其濃度,因此實際所用的方程為：ln(αｔ-α∞）＝－kｔ+ln（α０—α∞)同理,以ｌn(αt—α∞)對時間t作圖，可得一直線。通過直線的斜率可求得反應(yīng)的速率常數(shù)k。因此，本實驗是測定不同反應(yīng)時間的旋光度αt及反應(yīng)完全時的旋光度α∞。三、實驗儀器與試劑全自動旋光儀．蔗糖溶液，鹽酸溶液.稱取10ｇ的蔗糖，加水溶解后轉(zhuǎn)入至容量瓶中，定容至５0mｌ；4mｏｌ/L的鹽酸溶液。四、實驗步驟１．插上旋光儀電源,打開電源開關(guān)，預熱儀器;調(diào)節(jié)好二個恒溫水?。ㄒ粋€2５○C、一個60○C）2．準備一根清零用旋光管。內(nèi)裝満純水，要求無氣泡。注:每次測量旋光度前均用此旋光管清零.３．反應(yīng)過程中旋光度的測定用移液管移取25.0mＬ的蔗糖溶液于錐形瓶中,放入25○C的恒溫水浴恒溫１０min鐘以上；另用移液管移取25。0mL的4mｏl/L的鹽酸溶液于另一錐形瓶中,同樣放入２5○C的恒溫水浴恒溫１０miｎ鐘以上；溶液的混合：將鹽酸溶液倒入到蔗糖溶液中（開始記時)，混勻!!(注:多余溶液放在６０○C的恒溫水浴中恒溫加熱）用少量混合溶液潤洗旋光管2－3次，將旋光管放入２5○C的恒溫水浴中恒溫,待到規(guī)定時間，清零后,取出，擦干，測定其旋光度αt.實驗數(shù)據(jù)記錄表：時間（min）５1０1５２030507０αｔ４．α∞的測定將放于60○Ｃ恒溫水浴中的反應(yīng)液裝入旋光管中，測定其旋光度，即α∞。四、實驗數(shù)據(jù)的處理時間（mｉn)5１０1５20３05０70α∞αt（αｔ—α∞）ln（αｔ－α∞）以ln(αt—α∞)對時間t作圖,可得一直線。通過直線的斜率可求得反應(yīng)的速率常數(shù)k．補充材料全自動旋光儀的使用:1。儀器的預熱:插入電源，打開電源開關(guān)，預熱5ｍｉn,待光源穩(wěn)定后，即可進行測定；２。儀器的校正(清零)：取一旋光管,裝満純水(無氣泡）,放入旋光儀測定槽中，按清零按鈕，讀數(shù)窗讀數(shù)顯示為0.０00；３。旋光度的測定：將裝満待測液的旋光管放旋光儀測定槽中，從讀數(shù)窗讀取旋光度(注意旋光度的符號）。?實驗十一乙酸乙酯皂化反應(yīng)速率常數(shù)的測定一、實驗目的1。用電導法測定乙酸乙酯皂化反應(yīng)的速率常數(shù)和活化能。2．了解二級反應(yīng)的特點,學會用圖解法求二級反應(yīng)的速率常數(shù)。3.熟悉電導率儀的使用方法。二、實驗原理對于二級反應(yīng):如果A、B兩物質(zhì)起始濃度相同，均為a，反應(yīng)速率的表示式為：（1）式中，ｘ為t時刻生成物的濃度，k為二級反應(yīng)速率常數(shù).將上式積分得:(2）實驗測得不同ｔ時的ｘ值,按式（９—２)計算相應(yīng)的反應(yīng)速率常數(shù)ｋ。如果k值為常數(shù),證明該反應(yīng)為二級。通常，以~作圖，若所得為直線，證明為二級反應(yīng)，并可從直線的斜率求出ｋ。k的單位是(ＳI單位是).所以在反應(yīng)進行過程中,只要能夠測出反應(yīng)物或生成物的濃度，即可求得該反應(yīng)的k。溫度對化學反應(yīng)速率的影響常用阿累尼烏斯（Arｒhenius）方程描述：（3）Ea為反應(yīng)的活化能。假定活化能是常數(shù),測定了兩個不同溫度下的速率常數(shù)k（Ｔ1）與k（T２）后可以按式（4)計算反應(yīng)的活化能Ea。(４）乙酸乙酯皂化反應(yīng)是一個典型的二級反應(yīng)，其反應(yīng)式為:反應(yīng)系統(tǒng)中，電導率大,電導率小.所以，隨著反應(yīng)進行，電導率大的逐漸被電導率小的所取代，溶液電導率有顯著降低.對于稀溶液，強電解質(zhì)的電導率與其濃度成正比，而且溶液的總電導率就等于組成該溶液的電解質(zhì)的電導率之和。若乙酸乙酯皂化反應(yīng)在稀溶液中進行,則存在如下關(guān)系式：（5）(６）（７）Ａ１、A2是與溫度、電解質(zhì)性質(zhì)和溶劑等因素有關(guān)的比例常數(shù)，、、分別為反應(yīng)開始、反應(yīng)時間為ｔ和反應(yīng)終了時溶液的總電導率.由式（5)~(7)可得:（8)代入（9-２)式并整理可得：(9)因此,以～作圖為一直線即說明該反應(yīng)為二級反應(yīng)，且由直線的斜率可求得速率常數(shù)ｋ；由兩個不同溫度下測得的速率常數(shù)k(T1)與ｋ（Ｔ２），可以求出反應(yīng)的活化能Eａ。由于溶液中的化學反應(yīng)實際上非常復雜，如上所測定和計算的是表觀活化能.四、儀器和藥品電導率儀(）1臺移液管２０ｍL5支叉形電導池1支容量瓶100mL2個恒溫槽１套直形電導池１個秒表１只0.2000mol·L—1CH３ＣＯＯC2Ｈ5溶液（新鮮配制）0．２000moｌ·L—１NａOH溶液(新鮮配制）五、實驗步驟1。配制溶液（１）０.0200ｍol·Ｌ—1CH3CＯOＣ2Ｈ5溶液：用移液管準確量取10mＬ０．2000mol·Ｌ—1CH３ＣＯOC２H5標準溶液,移入1００mＬ容量瓶中,用蒸餾水稀釋至刻度.(２)0.0２00moｌ·L－1ＮａＯH溶液：用移液管準確量取1０mL０.2000mｏｌ·L－1NaOH標準溶液，移入100ｍL容量瓶中,用蒸餾水稀釋至刻度.2.調(diào)節(jié)電導率儀電導儀的原理和使用方法參見儀器及使用方法.3．25℃時和的測定的測定（１）調(diào)節(jié)恒溫槽溫度至2５±０.05℃（２）將一個干燥潔凈的叉形電導池置于恒溫槽中，用移液管取1０ｍL0。0２00mｏl·L—1ＣＨ3COOC2Ｈ5溶液加入B管。再用移液管取10ｍＬ0．0２00mol·L—1NａOH溶液加入A管，注意不要讓兩管內(nèi)溶液混合。同時,將電極用蒸餾水洗凈，小心用濾紙將電極上掛的少量水吸干(不要碰著鉑黑)后插入A池,溶液液面應(yīng)高出鉑黑片約２cm。（3)將叉形電導池放到恒溫槽內(nèi)恒溫１0ｍｉn,使用吸耳球吹B池上方，讓B池內(nèi)的溶液和A池內(nèi)的溶液來回混合均勻,同時在開始混合時按下秒表，開始記錄時間.(４)接通電極及電導率儀準備連續(xù)測量。由于該反應(yīng)有熱效應(yīng)，開始反應(yīng)時溫度不穩(wěn)定，影響電導率值。因此,第一個電導率數(shù)據(jù)可在反應(yīng)進行到6mｉn時讀取，以后每隔3min測定一次,直至3０min。的測定取一潔凈的大試管,用移液管加入2０mL新配制的ＮaＯH溶液和2０mＬ蒸餾水，混合均勻后，置于恒溫槽中。用蒸餾水將鉑黑電極淋洗3次，再用濾紙吸干電極上的水,插入大試管塞好。恒溫10min后,測定其電導率，直至穩(wěn)定不變?yōu)橹梗礊椋?℃時的.4。３5℃時和的測定（1)調(diào)節(jié)恒溫槽的溫度，控制在35±0。05℃,重復實驗步驟3中(2）～（4）操作，并記錄在該溫度下反應(yīng)進行到不同時刻時溶液的。（２)取步驟3中的大試管溶液，放于恒溫槽中35℃下繼續(xù)恒溫10ｍin，測得的電導率即為.5.結(jié)束關(guān)閉電源，取出電極,將鉑黑電極用蒸餾水淋洗干凈并浸泡在蒸餾水里,把雙管電導池洗凈并置于熱風干燥器上待用。六、注意事項1．分別向叉形電導池A池、B池注入和溶液時,一定要小心,嚴格分開恒溫．2。所用的溶液必須新鮮配制,而且要使所用溶液和溶液濃度必須相等。３.混合使反應(yīng)開始時同時按下秒表記時，保證記時的連續(xù)性,直至實驗結(jié)束（讀完）。4。保護好鉑黑電極,電極插頭要插入電導儀上電極插口內(nèi)（到底),一定要固定好。5.每次測量時,必先校正至滿度。6.所用實驗儀器均需干燥。七、數(shù)據(jù)記錄與處理１。列表記錄實驗數(shù)據(jù)。室溫：大氣壓:恒溫槽溫度:（S·m－1）（S·m－1）（S·m—1）69１2１5１82１２４2７３０2.分別以25、3５℃時的～作圖，得一直線.3。由直線斜率計算2５、35℃時反應(yīng)速率常數(shù)．4．由298。2K、308.２K所求出的(298．2K)、（30８．２K），并計算該反應(yīng)的活化能。八、思考題1．為何本實驗要在恒溫條件下進行,而且CH３COOC2H5和ＮａOＨ溶液在混合前還要預先恒溫？混合時能否將ＮaOH溶液壓入乙酸乙酯中一半時開始計時？2.被測溶液的電導率是哪些離子的貢獻？反應(yīng)進程中溶液的電導率為何發(fā)生減少?3。為什么