实验八十三 最大泡压法测定溶液的表面张力
1、简述最大泡压法测定溶液的表面张力的实验原理。
答：实验装置如图83-4所示。
将被测液体装于测定管中，打开滴液瓶活塞缓缓放水抽气，系统不断减压，毛细管出口将出现一小气泡，且不断增大。若毛
细管足够细，管下端气泡将呈
球缺形，液面可视为球面的一
部分。随着小气泡的变大，气
泡的曲率半径将变小。当气泡
的半径等于毛细管的半径时，
气泡的曲率半径最小，液面对
气体的附加压力达到最大，如
图5所示。
在气泡的半径等于毛细
管半径时：p 内＝p 外
气泡内的压力： p 内=p 大气-2γ/r
气泡外的压力： p 外=p 系统+ρgh
实验控制让毛细管端口与液面相切，即使h=0，p 外= p 系统
根据附加压力的定义及拉普拉斯方程，半径为r 的凹面对小气泡的附加压力为
△p max = p 大气- p 系统= p 最大=2γ/r （6）
于是求得所测液体的表面张力为
max 'max 2p K p r ?=?=γ （7）
此后进一步抽气，气泡若再增大，气泡半径也将增大，此时气泡表面承受的压力差必然减小，而测定管中的压力差却在进一步加大，所以导致气泡破裂从液体内部逸出。最大压力差可用数字式压力差仪直接读出，K ′称为毛细管常数，可用已知表面张力的物质来确定。
2、简述测定不同浓度正丁醇水溶液的表面张力，计算表面吸附量和正丁醇分子横截面积的实验原理。 答：根据能量最低原则，当溶质能降低溶剂的表面张力时，溶质表面层中的浓度比溶液内部大；反之，溶质使溶剂的表面张力升高时，溶质表面层中的浓度比内部的浓度低。这种表面浓度与溶液内部浓度不同的现象叫做溶液的表面吸附。表面吸附的多少常用表面吸附量Γ表示，其定义为：单位面积表面层所含溶质的物质的量比与同量溶剂在本体溶液中所含溶质的物质的量的超出值。显然，在指定的温度和压力下，溶质的吸附量与溶液的表面张力及溶液的浓度有关，从热力学方法可知它们之间的关系遵守吉布斯（Gibbs ）吸附等温方程：
T
??? ??-=Γdc d RT c
γ 用吉布斯吸附等温式计算某溶质的吸附量时，可由实验测定一组恒温下不同浓度c 时的表面张力，以γ对c 作图，可得到γ-c 曲线，将曲线上某指定浓度下的斜率d γ/d c 代人（2）式，即可求得该浓度下溶质在溶液表面的吸附量Γ。当浓度足够大时，则呈现一个吸附量的极限值，即∞Γ=Γ。此时若再增加浓度，吸附量不再改变。所以 ∞Γ称为饱和吸附量。∞Γ可以近似的看做是在单位表面上定向
排列呈单分子层吸附时溶质的物质的量。求出∞Γ值，即可算出每个被吸附的表面活性物质分子的横截面积A s 。每个分子的截面积为： L
A s ∞Γ=1 ，式中L 为阿伏加德罗常数。 因此，如测得不同浓度溶液的表面张力，从γ-c 曲线可求得不同浓度的斜率d γ/d c ，即可求出不同浓度的吸附量Γ，再从Г-c 曲线上求出Г∞，便可计算出溶质分子的横截面积A s 。
3、的大小与那些因素有关？
答：表面张力γ表示了液体表面自动缩小趋势的大小，其大小与液体的成分、溶质的浓度、温度及表面气氛等因素有关。
4、纯液体如何降低其表面自由能？
答：对于纯液体，纯液体表面层的组成与内部的组成相同，等温等压下，γ为定值，要使dG 下降，只有降低A 。因此，纯液体降低表面自由能的唯一途径是尽可能缩小其表面积。因此液滴通常成球形。
5、溶液如何降低其表面自由能？
答： 对于溶液，等温等压下，要使dG 下降，除了降低表面积外，因溶液的γ与溶液表面层的组成密切相关，还可由溶液自动调节不同组分在表面层中的数量使γ降低。
6、什么是溶液的表面吸附？
答：根据能量最低原则，当溶质能降低溶剂的表面张力时，溶质表面层中的浓度比溶液内部大；反之，溶质使溶剂的表面张力升高时，溶质表面层中的浓度比内部的浓度低。这种表面浓度与溶液内部浓度不同的现象叫做溶液的表面吸附。
7、水的表面张力因加入溶质形成溶液而改变，根据变化情况可将溶质分为几类？
答 ：水的表面张力因加入溶质形成溶液而改变，根据变化情况可将溶质分为两类：
1）非表面活性物质
能使水的表面张力明显升高的溶质称为非表面活性物质。如无机盐和不挥发的酸、碱等。这些物质的离子有较强的水合作用，趋向于把水分子拖入水中，非表面活性物质在表面的浓度低于在本体的浓度。如果要增加单位表面积，所作的功中还必须包括克服静电引力所消耗的功，所以表面张力升高。
2）表面活性物质
加入后能使水的表面张力明显降低的溶质称为表面活性物质。这种物质通常含有亲水的极性基团和憎水的非极性碳链或碳环有机化合物。亲水基团进入水中，憎水基团企图离开水而指向空气，在界面定向排列。表面活性物质的表面浓度大于本体浓度，增加单位面积所需的功较纯水小。非极性成分愈大，表面活性也愈大。但习惯上，只把那些溶入少量就能显著降低溶液表面张力的物质，称为表面活性剂。
8、表面活性物质在水溶液的表面是如何排列的？
答：表面活性物质分子都是由亲水性的极性基团和亲油性的非极性基团所构成，它们在水中的排列情况随其浓度不同而异，浓度小时，分子可以平躺在表面上；浓度增大时，表面活性物质分子在溶dA dG γ=dA dG γ=
溶质分子占据所有表面积，就形成了饱和吸附层。再增大就会形成胶束。
9、溶液的表面吸附量是什么？它与哪些因素有关？
答：其定义为：单位面积表面层所含有溶质的物质的量比同量溶剂在本体溶液中所含溶质的物质的量的超出值。它与温度，压力，溶液的表面张力及溶液的浓度有关。
10、如何求溶液的表面吸附量？ 答：用吉布斯吸附等温式计算：T
??? ??-=Γdc d RT c
γ，由实验测定一组恒温下不同浓度c 的表面张力，以对c 作图，可得到γ-c 曲线，将曲线上某指定浓度下的斜率d γ/dc 带入吉布斯吸附等温式，即可求得该浓度下溶质在溶液表面的吸附量Γ。
11、什么是溶液的饱和吸附量？如何求？
答：当浓度足够大时，则呈现一个吸附量的极限值，即∞Γ=Γ。此时若再增加浓度，吸附量不再改变。所以 ∞Γ称为饱和吸附量。∞Γ可以近似的看做是在单位表面上定向排列呈单分子层吸附时溶质的物质的量。
12、溶液的饱和吸附量与溶质分子的横截面积有何关系？如何求溶质分子的横截面积？
答：∞Γ可以近似的看做是在单位表面上定向排列呈单分子层吸附时溶质的物质的量。求出∞Γ值，即可算出每个被吸附的表面活性物质分子的横截面积A s 。则每个分子的截面积为：L A s ∞Γ=1 式中L 为阿伏加德罗常数。
13、测溶液的表面张力有哪些方法？
答：测定表面张力方法很多，如毛细管上升法、滴重法、吊环法、最大压力气泡法、吊片法和静液法等。
14. 在最大泡压法测定溶液的表面张力的实验中，玻璃毛细管下端液面是高于、低于还是与溶液液面相切？
答：毛细管中下端液面应与溶液液面应相切。
15、液体表面层分子与液体内部的分子所处的环境是否一样？
答：界面两侧的环境不同；液体内部分子的吸引力是对称的，各个方向的引力彼此抵销，总的受力效果是合力为零；处在表面层的分子受周围分子的引力是不均匀的，不对称的。
16、什么是表面张力？什么是表面自由能？两者有何区别和联系？
答：（1）在液气两相的界面上，液体分子所受液体内部分子的引力大于气体分子对它的引力，由此造成的使液体表面缩小的力叫表面张力。
（2）在液体的内部任何分子周围的吸引力是平衡的。可是在液体表面层的分子却不相同。因为表面
前者的作用要比后者大。因此在液体表面层中，每个分子都受到垂直于液面并指向液体内部的不平衡力（如图83-l 所示）。这种吸引力使表面上的分子向内挤，促成液体的最小面积。要使液体的表面积增大就必须要反抗分子的内向力而作功，增加分子的位能。所以说分子在表面层比在液体内部有较大的位能，这位能就是表面自由能。
(3) 它们的共同点是：都反映了表面分子受力不均匀的情况；两者的数值相同，量纲相同通常用同一符号表示。它们的不同点是：两者的物理意义不同，表面自由能是指等温、等压、保持组成不变的条件下，可逆地增加单位表面积时，体系吉布斯自由能的增值。表面张力是指表面层分子垂直作用于单位长度的边界上且与表面相切的收缩力。两者的单位不同，表面自由能的单位是J·m-2，而表面张力的单位是N·m -1。
17、要做好最大泡压法测定溶液的表面张力实验的关键步骤有哪些？
答：要做好这个实验关键因素有：正丁醇溶液浓度要准确配制，测定正丁醇溶液表面张力时按从稀到浓依次进行，玻璃器皿必须洗涤清洁，毛细管及测定管一定要用待测液润洗；测定时毛细管一定要与液面保持垂直，端面刚好与液面相切；控制好滴液瓶的放液速度，水的流速每次均应保持一致，尽可能使气泡呈单泡逸出，以利于△p max 读数的准确性；温度应保持恒定，否则对γ的测定影响较大。
18、用最大泡压法准确测定溶液的表面张力需注意哪些问题？
答：用最大泡压法准确测定溶液的表面张力需注意以下问题：
（1）在测定有效数据之前一定要检查系统的气密性，否则数据不真实。
（2）连接压力计与毛细管及滴液瓶用的乳胶管中不应有水等阻塞物，否则压力无法传递至毛细管，将没有气泡自毛细管口逸出。
（3）测定时毛细管及测定管应洗涤干净，以玻璃不挂水珠为好，否则，气泡可能不呈单泡逸出，而使压力计读数不稳定，如发生此种现象，毛细管应重洗。
（4）测定时毛细管一定要与液面保持垂直，端面刚好与液面相切，若毛细管末端插入到溶液内部，则气泡外的压力：p 外= p 系统+ρgh ，此时因为h 不等于0，在气泡的半径等于毛细管半径时：p 内=p 大气-2γ/r ＝p 外= p 系统+ρgh
△p max = p 大气- p 系统=ρgh +2γ/r
计算公式将只能采用 （5）控制好滴液瓶的放液速度，水的流速每次均应保持一致，尽可能使气泡呈单泡逸出，以利于读数的准确性。
（6）数字微压差仪上显示的数字为实验系统与大气压之间的压差值。要读取最大压力差数值，因为△p max 与毛细管的半径r 是对应的，只有这样才能获得一致的数据。
（7）正丁醇溶液要准确配制，使用过程中防止挥发损失。测定正丁醇溶液表面张力时按从稀到浓依次进行，毛细管及测定管一定要用待测液润洗，否则测定的数据不真实。毛细管的清洗方法：将毛细管在下次被测溶液中沾一下，溶液在毛细管中上升一液柱，然后用洗耳球将溶液吹出，重复3～4次。
（8）温度应保持恒定，否则对γ的测定影响较大。
19、在最大泡压法测定溶液的表面张力实验中，测量液体表面张力时为什么要读取最大压力差？ 答：因为γ= r/2×△p max ，只有气泡的半径等于毛细管的半径时，气泡的曲率半径最小，液面对气体的附加压力达到最大，所以读取最大压差。
2)(max r gh p ργ-?=
响？
答：有影响，若测量液体表面张力时滴水过快就会使测定管中出气泡不是呈单个冒出，出泡速率快将使表面活性物质来不及在气泡表面达到吸附平衡，也将使气体分子间摩擦力和流体管壁间的摩擦力增大，这将造成压力差增大，使表面张力测定值偏高。
21、在最大泡压法测定溶液的表面张力实验中，测量表面张力时毛细管末端插入到溶液内部进行测量行吗？为什么？
答：不行！如果将毛细管末端插入到溶液内部进行测量，则气泡外地压力：p 外= p 系统+ρgh ，此时因为h 不等于0，在气泡的半径等于毛细管半径时：p 内=p 大气-2γ/r ＝p 外= p 系统+ρgh
△pmax = p 大气- p 系统=ρgh +2γ/r
计算公式将只能采用 公公式 公式,那么在实验操作时，就需要测量h ，使实验变繁琐，不可取。
22、在最大泡压法测定溶液的表面张力实验中，表面张力仪的清洁与否和温度的不恒定对测量数据有何影响？
答：若表面张力仪不干净，则气泡可能不成单泡冒出，使压力计读数不稳定，给实验带来较大的误差，同时表面张力仪不干净会影响溶液的表面张力。因为表面张力与温度有很大的关系，如温度不恒定则对表面张力的测量会带来较大的误差。
23、在最大泡压法测定溶液的表面张力实验中，为什么要求从毛细管中逸出的气泡必须均匀而间断？ 答：因为毛细管中逸出的气泡必须均匀而间断，使得所测最大压差准确。如抽气太快，气泡的形成与逸出快而不稳定，将会使最大压差的读数不稳定，给实验带来较大的误差，可以通过控制滴液的速度快慢来控制出泡速度。
24、在最大泡压法测定溶液的表面张力实验中，如何控制出泡速度？若出泡速度太快对表面张力测定值有何影响？
答：本实验控制出泡速率是通过控制滴定管中液体滴定速度来实现。若出泡速率快太将使表面活性物质来不及在气泡表面达到吸附平衡，也将使气体分子间摩擦力和流体管壁间的摩擦力增大，这将造成压力差增大，使表面张力测定值偏高。
25、在最大泡压法测定溶液的表面张力实验中，哪些因素影响表面张力的测定？应当如何减小或消除这些因素的影响？
答：影响因素有：（1）系统的气密性；（2）毛细管及测定管是否清洗干净；（3) 滴液瓶的放液速度；
（4)读取数字微压差仪上压差值； (5)正丁醇溶液浓度是否准确配置。
减小或消除这些因素的方法有：
（1）在测定有效数据之前一定要检查系统的气密性，否则数据不真实。
（2）连接压力计与毛细管及滴液瓶用的乳胶管中不应有水等阻塞物，否则压力无法传递至毛细管，将没有气泡自毛细管口逸出。
（3）测定时毛细管及测定管应洗涤干净，以玻璃不挂水珠为好，否则，气泡可能不呈单泡逸出，而使压力计读数不稳定，如发生此种现象，毛细管应重洗。
（4）测定时毛细管一定要与液面保持垂直，端面刚好与液面相切，若毛细管末端插入到溶液内部，则气泡外的压力：p 外= p 系统+ρgh ，此时因为h 不等于0，在气泡的半径等于毛细管半径时：p 内=p 大气-2γ/r ＝p 外= p 系统+ρgh
2
)(max r gh p ργ-?=
计算公式将只能采用 （5）控制好滴液瓶的放液速度，水的流速每次均应保持一致，尽可能使气泡呈单泡逸出，以利于读数的准确性。
（6）数字微压差仪上显示的数字为实验系统与大气压之间的压差值。要读取最大压力差数值，因为△pmax 与毛细管的半径r 是对应的，只有这样才能获得一致的数据。
（7）正丁醇溶液要准确配制，使用过程中防止挥发损失。测定正丁醇溶液表面张力时按从稀到浓依次进行，毛细管及测定管一定要用待测液润洗，否则测定的数据不真实。毛细管的清洗方法：将毛细管在下次被测溶液中沾一下，溶液在毛细管中上升一液柱，然后用洗耳球将溶液吹出，重复3～4次。
26. 玻璃毛细管插入不同的溶液中，毛细管中的液面高于、低于还是与溶液液面相平？
答：实际上，这里既涉及到润湿的问题，又涉及弯曲表面附加压力的问题，而这两个问题都与表面张力有关。能润湿，则形成凹面，产生一指向溶液外部的附加压力，使毛细管中的液面高于溶液液面；如果接触角为90°，则形成平面，不产生附加压力，毛细管中的液面与溶液液面相平；不能润湿，则形成凸面，产生一指向溶液内部的附加压力，使毛细管中的液面低于溶液液面，如玻璃毛细管插入汞中。
实验八十五 粘度法测定水溶性高聚物相对分子质量
1、简述黏度法测定水溶性高聚物相对分子量的实验原理。
答：相对分子质量是聚合物的基础数据，但高聚物相对分子质量大小不一，参差不齐，一般在103-107之间，所以平常所测高聚物的相对分子质量是平均相对分子质量。粘度法测定高聚物相对分子质量，设备简单，操作方便，有相当好的实验精度，其适用的相对分子质量范围为104-107。高聚物溶液的粘度，主要反映了液体在流动时存在的内摩擦。
2)(max r gh p ργ-?=
测定液体粘度的方法，主要有毛细管法（测定液体通过毛细管的流出时间）；落球法（测定圆球在液体里的下落速度）及转筒法（测定液体在同心轴圆柱体间相对转动的影响）。在测定高分子溶液的特性粘度[η]时，以毛细管法最为方便。
当液体在毛细管粘度计内因重力作用而流出时，遵守泊肃叶定律：
lt V m lV t hgr ππρη884-= l mV lV hgr πβπα8,84== t
t βαρη-=
式中β＜1，当t ＞100s 时，等式右边第二项可以忽略0
0t t r ==ηηη 进而可分别计算得到ηsp 、ηsp /c 和ln ηr /c 值。配置一系列不同浓度的溶液分别进行测定，以ηsp /c 和ln ηr /c 为同一纵坐标，c 为横坐标作图，得两条直线，分别外推到c ＝0处，其截距即为[η]，K ，α已知，即可得到M 。
粘度法测定高聚物相对分子质量，最基础的是测定t 0、t 、c ，实验的关键和准确度在于测量液体流经毛细管的时间、溶液浓度的准确度和恒温程度等因素
2、高聚物相对分子质量具有什么特点？
答：高聚物相对分子质量大小不一，参差不齐，一般在103-107之间，所以平常所测高聚物的相对分子质量是平均相对分子质量。
3、什么是液体的黏度？
答：液体的黏度是指液体对流动所表现的阻力，这种力反抗液体中邻接部分的相对移动，因此可看作是一种内摩擦。
4、溶液的黏度包括哪些内摩擦？
答：溶液的黏度包括以下三种内摩擦：1）溶剂分子与溶剂分子之间的内摩擦，2）高聚物分子间的内摩擦，3）高聚物分子与溶剂分子之间的内摩擦。
5、溶液的黏度与哪些因素有关？
答：溶液的黏度与溶质的结构、溶液浓度、溶剂性质、温度以及压力等因素有关。
6、什么是相对黏度ηr 、增比黏度ηsp 、比浓黏度ηsp /c 、比浓对数黏度ln ηr /c 、特性黏度[η]？ 答：在同一温度下，高聚物溶液的黏度η一般都比纯溶剂的黏度η0大，即η＞η0。因为液体黏度的绝对值测定很困难，所以一般都是测定溶液与溶剂的相对黏度ηr ：
ηηη=r （1） 相对于溶剂，溶液黏度增加的分数称为增比黏度，记为ηsp ，即：
10
0-=-=r sp ηηηηη （2）
相对黏度ηr 反映的是溶液的黏度行为，增比黏度ηsp 则反映的是扣除了溶剂分子之间的内摩擦效应，仅留下纯溶剂与高聚物分子之间，以及高聚物分子之间的内摩擦效应。显然，溶液的浓度越大，黏度也越大，为了便于比较，引入比浓黏度ηsp /c 及比浓对数黏度ln ηr /c 。当溶液无限稀释时，每个高聚物分子彼此相隔极远，其相互间的内摩擦可忽略不计，此时溶液所表现出的黏度主要反映了高聚物分子与溶剂分子间的内摩擦，定义为特性黏度[η]，其值与浓度无关，仅取决于溶剂的性质及高聚物分子的形态与大小。计算公式如下：
[]c
c r c sp c ηηηln lim lim 00→→== （3） 在足够稀的高聚物溶液中，ηsp /c 和ln ηr /c 与c 之间的关系可
由经验公式表示：
[][]c K c sp
2
'ηηη+= （4） [][]c c
r 2ln ηβηη-= （5） 式中，系数'K 与β分别称为赫金斯（Huggins ）常数和克拉默（Kramler ）常数。'
K 表示溶液中聚合物之间和聚合物与溶剂分子之间的相互作用，K 值一般来说对摩尔质量并不敏感。
因此，通过ηsp /c 与c 和ln ηr /c 与c 作图将得到两条直线，外推至c ＝0时所得截距即为[η]，外推法求[η]如图85-1所示。
7、特性黏度[η] 与高聚物平均相对分子质量M 有何关系？
答：高聚物分子的相对分子质量越大，则它与溶剂分子间的接触表面也越大，因此摩擦就大，表现出的特性黏度也大。实验证明，当聚合物、溶剂和温度确定以后，特性黏度[η]的数值只与高聚物平均相对分子质量M 有关，它们之间的半经验关系可用马克-豪威克（Mark-Houwink ）方程式表示： []αηM K = （6）
式中K 为比例常数 ，α是与分子形状有关的经验常数。K 和α值与温度、聚合物和溶剂性质有关，在一定的相对分子质量范围内与相对分子质量无关。K 值受温度的影响较明显，而α值主要取决于高分子线团在某温度下，某溶剂中舒展的程度，其数值介于0.5-1之间。K 和α的数值只能通过其他方法确定，例如渗透压法、光散射法等。黏度法只能测得[η]，通过已经确实的公式来计算聚合物的相对分子质量。
8、测定液体黏度主要有哪些方法？
答：测定液体黏度主要有毛细管法（测定液体通过毛细管的流出时间）；落球法（测定圆球在液体里的下落速度）及转筒法或旋转法（测定液体在同心轴圆柱体间相对转动的影响）。
9、在什么情况下，相对黏度ηr 等于溶液和溶剂的流出时间t 和t 0之比？
答：当液体在毛细管黏度计内因重力作用而流出时，遵守泊肃叶（Poiseuille ）定律：
lt
V m lV t hgr ππρη884-= （7） 式中ρ为液体的密度；l 是毛细管长度；r 是毛细管半径；t 是流出时间；h 是流经毛细管液体的平均液柱高度；g 为重力加速度；V 是流经毛细管液体的体积；m 是与仪器的几何形状有关的常数，在r/l 《l 时，可取m ＝l 。
对某一支指定的黏度计而言，令（7）式可改写为： t
t βαρη-= （8） 式中β＜1，当t ＞100s 时，等式右边第二项可以忽略。又因通常测定是在稀溶液（小于10 kg·m -3）中进行，所以溶液的密度ρ与溶剂密度ρ0近似相等。这样，通过分别测定溶液和溶剂的流出时间t 和t 0，就可求算ηr ：
0t t r ==ηηη （9）
10、如何测定特性黏度[η]？
答：通过分别测定溶液和溶剂的流出时间t 和t 0，就可求算ηr ：
0t t r ==ηηη （9） 进而可分别计算得到ηsp 、ηsp /c 和ln ηr /c 值。配置一系列不同浓度的溶液分别进行测定t ，以ηsp /c 和ln ηr /c 为同一纵坐标，c 为横坐标作图，得两条直线，分别外推到c ＝0处(如图1所示)，其截距即为
[η]，代入(6)式(K ，α已知)，即可得到M 。
11、黏度法测定高聚物相对分子质量的影响因素有哪些？
答：黏度法测定高聚物相对分子质量，最基础的是测定t 0、t 、c ，实验的关键和准确度在于测量液体流经毛细管的时间、溶液浓度的准确度和恒温程度等因素。
12、在粘度法测定高聚物的分子量实验中，如何保证溶液浓度的准确度？
答：1）高聚物在溶剂中溶解缓慢，配制溶液时必须保证其完全溶解，否则，会影响溶液起始浓度，而导致结果偏低。
2) 本实验溶液的稀释是直接在粘度计中进行的，因此，每加入一次溶剂进行稀释时必须混合均匀，并抽洗E 球和G 球，要注意多次(不少于三次)用稀释液抽洗毛细管，保持年度计内各处浓度相等。
13、在粘度法测定高聚物的分子量实验中，如何准确测定液体流经毛细管的时间？
答：要准确测定液体流经毛细管的时间，必须注意以下几点：
1）所用粘度计必须洗净，因为微量的灰尘油污等会导致局部的堵塞现象，影响溶液在毛细管中流动，引起较大的误差，所以在实验前应彻底洗净烘干。先用热洗液（经砂芯漏斗过滤）浸泡，再用自来水、蒸馏水分别冲洗几次。每次都要注意反复流洗毛细管部分，洗好后烘干备用。其他容量l
mV lV hgr πβπα8,84==
2) 测定时黏度计要垂直放入恒温水浴中，使水面超过G球lcm左右，放置位置要适于观察液体流动情况，恒温水浴搅拌器的搅拌速度应调节合适，如产生剧烈震动，将会影响测定的结果。
3）安装好后，用移液管吸取已知浓度的聚乙二醇溶液10.00mL，由A管注入粘度计中，在C 管处用洗耳球打气，使溶液混合均匀，浓度记为c1，恒温10min，进行测定。测定方法如下：将C 管上端的乳胶管用夹子夹紧，使之不通气，在B管的乳胶管口用洗耳球慢慢抽吸，将溶液从F球经D球、毛细管、E球抽至G球2/3处，先拿走洗耳球后，再松开C管上夹子，让其通大气，此时D 球内的溶液即回入F球，使毛细管以上的液体悬空。毛细管以上的液体下落，当液面流经a刻度时，立即按表开始记时，当液面降至b刻度时，停止计时，测得液体流经a、b线所需时间，即刻度a、b 之间的液体流经毛细管所需时间。重复三次，偏差应小于0.2s，取其平均值，即为t1值。
4) 液体粘度的温度系数较大，实验中应严格控制温度恒定，溶液每次稀释恒温后才能测量，否则难以获得重现性结果。
5) 用洗耳球抽提液体时，要避免气泡进人毛细管以及G、E球内进入，
若有气泡则要让液体流回F球后，重新抽提。
14、乌氏粘度计和奥氏粘度计有何区别？各有什么优点？
答：乌氏粘度计测定粘度，由于乌氏粘度计有一支C管，测定时B管中的
液体在毛细管下端出口处与A管中的液体断开，由于C管与大气相通，B
管中的液体下流时所受压力差与A管中液面高度无关，即与所加的待测液
的体积无关，所以可以在粘度计中稀释液体。它最大的优点是样品溶液的
体积不影响测定结果，因而可以在粘度计中逐渐稀释溶液从而节省许多操
作手续。除了乌氏粘度计，生产实际中经常使用奥氏粘度计测定高聚物的
平均摩尔质量。奥氏粘度计的结构如图所示，其操作方法与乌氏粘度计类
似，但是，而奥氏粘度计测定时，标准液体和待测液体的体积必须相同，
因为液体下流时所受的压力差与A管中液面高度有关。奥氏粘度计制作容易，操作简便，具有较高的测量精度，特别适用于粘滞系数小的液体，如水、汽油、酒精、血浆或血清等的研究。
15、用乌氏黏度计测黏度时，流经毛细管的时间与液体加入的总量的多少有无关系？为什么？
答：无关，与毛细管上方的小球容积有关，也与溶液的粘度有关。
16、用乌氏黏度计测黏度时，在同一温度下，不同纯液体流经同一毛细管的时间越长，粘度就越大，是否正确？
答：对
17、在粘度法测定高聚物的分子量实验中，其溶剂和溶液的粘度的测定为什么在同一毛细管中进行？可否在两支同型号的粘度计中分别进行？
答：测定必须在同一毛细管进行，因为对同一溶液不同毛细管的直径不同，流出时间也不同，所谓增比粘度是用同一毛细管中溶液和溶剂的粘度比值，在一定条件下，该比例等于溶液和溶剂的流出时间比。
18、用粘度法测高聚物的分子量时，为什么要配制一系列不同浓度的高聚物进行相对粘度的测定？答：是为了测定出不同浓度下的比浓粘度，然后将浓度外推到浓度为0时，求出的比浓粘度即为特性粘度，可以用于计算分子量。
19、在粘度法测定高聚物的分子量实验中，影响粘度准确测定的因素有哪些？
是保证增比粘度在0.2以上；（3）温度的准确性和稳定性，越稳定越好。
20、 用乌氏黏度计测黏度时，乌氏黏度计C 管起什么作用，无C 管对实验有什么影响？如何消除？ 答：支管C 的作用是与大气相通，使得B 管中的液体完全是靠重力落下而不受其它因素影响。除去支管C 仍可测定粘度，只不过此时标准液体和待测液体体积必须相同，因为此时的液体下流时所受的压力差与A 管中液面高度有关。
21、 用乌氏黏度计测黏度时，乌氏黏度计的毛细管太粗或太细，对实验测定结果有何影响?如何选择合适的毛细管?
答：粘度计毛细管太粗，流出时间太短，溶液与溶剂流出时间之比不是准确地等于两者粘度之比，由此计算出的分子量将有较大误差，需要做动力学校正。毛细管较细对测定结果无影响，但测定所需时间较长。一般要求溶剂的流出时间大于100s.
22、特性粘度［η］就是溶液无限稀释时的比浓粘度，它和纯溶剂的粘度有无区别?为什么要用［η］来求算高聚物的相对分子质量?
答：特性粘数的量纲与粘度的不一样，特性粘数不是粘度这种物理概念。能利用它求分子量是因为分子量和特性粘数存在如下关系：[]α
ηM K =。
23、评价粘度法测定水溶性高聚物相对分子质量的优缺点，适用的相对分子质量范围是多少?并指出影响准确测定结果的因素。
答：粘度法测定高聚物相对分子质量，优点：设备简单，操作方便，有相当好的实验精度，缺点：实验操作要求严格，粘度计的干净干燥度、垂直程度，恒温程度等均会带来实验误差；其适用的相对分子质量范围为104-107。实验的关键和准确度在于测量液体流经毛细管的时间、溶液浓度的准确度和恒温程度。
24、粘度法测定高聚物的分子量实验中，用乌氏黏度计测黏度时，粘度计为什么要洗净并干燥？ 答：对于粘度计，有时微量的尘土、油污等都会产生局部的堵塞现象，从而影响溶液在毛细管中的流速，所以要洗干净，若不干燥则会稀释溶液浓度则会使测定的时间比实际的变短，从而引起较大的实验误差，所以要洗净干燥。
25、在粘度法测定高聚物的分子量实验中，每加入一次溶剂，为什么要恒温？
答：因为液体粘度的温度系数较大，温度对其影响大，所以要严格恒温，否则难以获得重现性结果。
26、在粘度法测定高聚物的分子量实验中，每加入一次溶剂稀释时，为什么要用洗耳球抽吸？ 答：为使浓度混合均匀，以免产生实验误差。
27、在粘度法测定高聚物的分子量实验中，测定粘度时，粘度计为什么要垂直放置？
答：因为测定时粘度计中的液体完全是靠重力落下，若不垂直的话会减慢液体流速，从而测定的时间比实际的要长，产生较大的实验误差。
28、用粘度法测高聚物的分子量实验中，为什么不晃动粘度计？
答：晃动粘度计会影响时间的测定，从而产生实验误差。
实验八十六 Fe(OH)溶胶的制备及其ξ电势的测定
1、溶胶是什么？其具有什么特征？
答：溶胶是一种半径为10-9-10-7m(1-100nm)固体粒子(称分散相)在液体介质(称分散介质)中形成的多相高分散系统。由于分散粒子的颗粒小，表面积大，其表面能高，使得溶胶处于热力学不稳定状态，这是溶胶系统的主要特征。
2、溶胶的制备方法有哪些？本实验用什么方法制备Fe(OH)3溶胶？
答：溶胶的制备方法可分为分散法和凝聚法。分散法是用适当方法把较大的物质颗粒变为胶体大小的质点；凝聚法是先制成难溶物的分子(或离子)的过饱和溶液，再使之相互结合成胶体粒子而得到溶胶。本实验是采用化学凝聚法制备Fe(OH)3溶胶，即用FeCl 3溶液在沸水中进行水解反应制备成Fe(OH)3溶胶，反应式如下：
Fe(OH)3溶胶的胶团结构式可表示为：{ [Fe(OH)3]m n Fe 3+ ，
(3n-x )Cl – }x + x Cl –。
3、水解反应制备成的Fe(OH)3溶胶为何需要纯化？如何纯化？
答：用上述方法制得的Fe(OH)3溶胶中，除Fe 3+与C1-外，还有许多杂质离子，对溶胶的稳定性有不良的影响，故必须除去，称为溶胶纯化。实验室对溶胶纯化，大多采用渗析法。渗析法是利用离子能穿过半透膜进入到溶剂中，而胶粒却不能穿过半透膜。所以，将溶胶装入半透膜制成的袋内，将该袋浸入溶剂中，离子及小分子便透过半透膜进入溶剂，若不断更换溶剂，则可将溶胶中的杂质除去。
4、电泳是什么？
答：在溶胶中，由于胶体本身的电离或胶粒对某些离子的选择性吸附，使胶粒的表面带有一定的电荷。在外电场作用下，胶粒向异性电极定向移动，这种现象称为电泳。
5、ζ电势是什么？
答：发生相对移动的界面称为切动面，切动面与溶液本体之间的电势差称为电动电势或ζ电势。ζ电势的数值与胶粒性质、介质成分及溶胶浓度有关。ζ电势是表征胶粒特性的重要物理量之一，在研究溶胶性质及实际应用中起着重要的作用。溶胶的稳定性与ζ电势有着直接的关系，ζ电势的绝对值越大，表明胶粒所带电荷量越多，这样胶粒间排斥力也就越大，溶胶越稳定；反之则表明溶胶越不稳定。当ζ电势为零时，溶胶的稳定性最差，此时可观察到溶胶的聚沉。
6、本实验如何测定Fe(OH)3溶胶的ζ电势？
答：原则上，溶胶的电动现象〔电泳、电渗、流动电势、沉降电势)
都可以用来测定ζ电势，但电泳是最常用的测定方法。电泳法可分为宏观
法和微观法。宏观法的原理是观察溶胶与另一种不含胶粒的电解质溶液的
界面在电场中的迁移速度，也称界面电泳法。微观法则是直接观察单个胶
粒在电场中的迁移速度。对于高分散的溶胶(如As 2S 3溶胶、Fe(OH)3溶胶)
或过浓的溶胶，不易观察个别胶粒的运动，只能采用宏观法。对于颜色太
淡或过稀的溶胶则适宜用微观法。本实验采用宏观法。
本实验采用U 形管电泳仪在一定的外加电场强度下测定Fe(OH)3胶
粒的电泳速率计算其ζ电势。原理图如图86-1所示。
()（红棕色溶液）沸腾 l 3e 3323HC OH F O H FeCl +??→?+
距离为d (m)，即溶胶电泳速度v (m·s -1)为：
t d v /= （1）
当辅助液的电导率与溶胶的电导率相差很小时，相距为L （m ）的两极间的电位梯度平均值
H (V·m -1)为：
L U H /= （2）
如果辅助液的电导率κ0与溶胶的电导率κ相差较大，则在整个电泳管内的电位降是不均匀的，
这时需用下式求H ：
()K K L L L U
H +-=0κκ （3）
式中L K 为溶胶两界面距离。为了简便，电泳实验中通常使用与溶胶电导率相同的辅助液。从实验中求得即溶胶电泳速度v 后，可根据下式计算ζ(V)电势：
v H
K ?=επηξ （4） 式中：K 为与胶粒形状有关的常数（对于球形粒子K ＝5.4×1010V 2·s 2·kg -1·m -1；对于棒形粒子K ＝
3.6×1010V 2·s 2·kg -1·m -1，本实验中Fe(OH)3胶粒为棒形粒子）；η为粘度(kg·m -1·s -1)，ε介质的介电常数
（t t 31054426.4474266.4ln -?-=ε）。
7、本实验为了计算出Fe(OH)3溶胶的ζ电势需记录和测量哪些数据？
答：电泳仪两极间接上电位差U (V)； t (s)时间内溶胶界面移动的距离为d (m)；两极间相距L （m ）
实验温度下水的粘度(kg·m -1·s -1)和ε介质的介电常数（t t 31054426.4474266.4ln -?-=ε）。
8、制备半透膜时需要注意什么？
答：在一个内壁洁净、干燥的250mL 锥形瓶中，加入约20mL 火棉胶液，小心转动锥形瓶，使火棉胶液黏附在锥形瓶内壁上形成均匀薄层，倾出多余的火棉胶。此时锥形瓶仍需倒置，并不断旋转，待剩余的火棉胶流尽，使瓶中的乙醚蒸发至已闻不出气味为止(此时用手轻触火棉胶膜，已不黏手)。然后再往瓶中注满水(若乙醚末蒸发完全，加水过早，则半透膜发白)，浸泡5min 。倒出瓶中的水，小心用手分开膜与瓶壁之间隙。慢慢注水于夹层中，使膜脱离瓶壁，轻轻取出，在膜袋中注入蒸馏水检查是否漏水，若不漏，将其浸入蒸馏水中待用。
（1）火棉胶液是硝化纤维的乙醇乙醚混合溶液，制备半透膜袋时，要远离火焰，注意回收残液。
（2）在制备半透膜时加水的时间应适中。如加水过早，因胶膜中的溶剂尚未完全挥发掉，胶膜呈乳白色，强度差而不能使用；如加水过迟，则胶膜变干、脆，不易取出且易破裂。
9、为何可以用热渗析法纯化Fe(OH)3溶胶？如何判断Fe(OH)3溶胶已纯化好？
答：渗析法是利用离子能穿过半透膜进入到溶剂中，而胶粒却不能穿过半透膜。所以，将溶胶装入半透膜制成的袋内，将该袋浸入溶剂中，离子及小分子便透过半透膜进入溶剂，若不断更换溶剂，则可将溶胶中的杂质除去。热渗析法可已加快离子及小分子便透过半透膜的速度。
将制得的Fe(OH)3溶胶冷至约60℃，注入半透膜内用线拴住袋口，置于500mL 的清洁烧杯中，杯中加蒸馏水约400mL ，维持温度在60℃左右，进行渗析。每20min 换一次蒸馏水，4次后取出1mL 渗析水，分别用1%KSCN 溶液检查是否存在Fe 3+，如果仍存在，应继续换水渗折，直到检查不出为止，将纯化过的Fe(OH)3溶胶移入一清洁干燥的l00mL 小烧杯中待用。
10、本实验成败的关键是什么？
答：1）半透膜制备成功，2）Fe(OH)3溶胶制备与纯化好，3）把Fe(OH)3溶胶装入电泳管后，加辅助液时一定要用滴管缓慢地沿U 形管壁加入，使辅助液与Fe(OH)3溶胶间形成清晰的界面。
11、电泳速度的快慢与哪些因素有关?
v U
L K v H K ?=?=επηεπηξ L K U v πηξε= 答：电泳速度的快慢与溶胶的ξ电势、介质的介电常数ε、电泳仪两级间的电位差U 成正比，与溶胶的黏度、电泳仪两级间的距离成反比。
12、本实验中所用稀盐酸溶液的电导率为什么必须和所测溶胶电导率相等或尽量接近?
答：在电泳仪两极间接上电位差U (V)后，当辅助液的电导率与溶胶的电导率相差很小时，相距为L （m ）的两极间的电位梯度平均值H (V·m -1)为：
L U H /= （2）
如果辅助液的电导率κ0与溶胶的电导率κ相差较大，则在整个电泳管内的电位降是不均匀的，这时需用下式求H ：
()K K L L L U
H +-=0κκ （3）
式中L K 为溶胶两界面距离。为了操作简便，电泳实验中通常使用与溶胶电导率相同的辅助液。
13、在电泳测定中如不用辅助液体，把电极直接插入溶胶中会发生什么现象?
答：不用辅助液，而将电极直接插在溶胶中的做法是错误的，因为溶胶电泳的同时，也在电解水，负极发生还原反应产生氢气和氢氧根，会使 Fe(OH)3 溶胶聚沉，生成红棕色沉淀，干扰了主现象电泳的观察。没有参比，也无法测定电泳速度。
14、 如果电泳仪事先没洗净，管内壁上残留微量电解质，对电泳测量结果将有什么影响？ 答：可能改变ζ电势大小，甚至引起胶体的聚沉。
15、在Fe(OH)3溶胶的制备及其ξ电势的测定实验中，如何量取两电极间的距离？
答：用线量出两电极间的U 形导电距离。
16、 电泳实验中辅助液起何作用，选择辅助液的依据是什么？
答：辅液主要起胶体泳动的介质、电介质作用和与胶体形成清晰的界面易于观测等作用。
选择辅助液的依据是：①不能与胶体发生反应；②不挥发；③辅助液中阴阳离子迁移速率要相近；④辅助液的电导率与胶体的电导率相等，这样可避免因界面处电场强度突变造成两壁界面移动速率不等而产生的界面分层不好，模糊。
17、 在Fe(OH)3溶胶的制备及其ξ电势的测定实验中，为什么制备的溶胶必须经过纯化及老化后方能用于实验？
答：水解反应制得的Fe(OH)3溶胶中，除Fe 3+与C1-外，还有许多杂质离子，对溶胶的稳定性有不良的影响，故必须除去。
18、在Fe(OH)3溶胶的制备及其ξ电势的测定实验中，实验表明Fe(OH)3胶粒带正或负电？并解释实验结果。
答：Fe(OH)3溶胶的胶团结构式可表示为：{ [Fe(OH)3]m n Fe3+，(3n-x)Cl– }x+x Cl–。可知Fe(OH)3溶胶胶粒带正电，电泳时胶体向负极移动。
19、在Fe(OH)3溶胶的制备及其ξ电势的测定实验中，在溶胶上面加入稀盐酸溶液时必须十分小心地沿着管壁慢慢滴加，为什么？
答：为了得到清晰界面，便于后面电泳距离的测量。
物理化学实验复习 一、选择题 1. 电导率仪在用来测量电导率之前, 必须进行： (A) 零点校正 (B) 满刻度校正 (C) 定电导池常数 (D) 以上三种都需要 2.在测定Ag│AgNO3(m) 的电极电势时，在盐桥中哪一种电解质是可以采用的？ (A) KCl （饱和） (B) NH4Cl (C) NH4NO3 (D) NaCl 3.用惠斯顿电桥法测定电解质溶液的电导，电桥所用的电源为： (A) 220 V ，50 Hz市电 (B) 40 V直流电源 (C) 一定电压范围的交流电，频率越高越好 (D) 一定电压范围1000 Hz左右的交流电 4. pH计是利用下列哪种电学性质测定水溶液中氢离子的活度： (A) 电导 (B) 电容 (C) 电感 (D) 电位差 5.惠斯登电桥是测量哪种电学性质的？ (A) 电容 (B) 电位 (C) 电阻 (D) 电感 6.用对消法测量可逆电池的电动势时，如发现检流计光标总是朝一侧移动，而调不到指零位置，与此现象无关的因素是： (A) 工作电源电压不足 (B) 工作电源电极接反 (C) 测量线路接触不良 (D) 检流计灵敏度较低 7.常用酸度计上使用的两个电极是： (A) 玻璃电极，甘汞电极 (D) 氢电极，甘汞电极 (C) 甘汞电极，铂电极 (D) 铂电极，氢电级 8.用补偿法测可逆电池电动势，主要为了： (A) 消除电极上的副反应 (B) 减少标准电池的损耗 (C) 在接近可逆情况下测定电池的电动势 (D) 简便易测 1
9.在使用电位差计测电动势时, 首先必须进行“标淮化”操作, 其目的是： (A) 校正标准电池的电动势 (B) 校正检流计的零点 (C) 标定工作电流 (D) 检查线路是否正确 10.用对消法测得原电池Zn│ZnSO4(a1)‖KCl(a2)│Ag—AgCl(s) 的电动势与温度关系为E/V=1.0367-5.42×10-4(T/K-298) 则反应Zn+2AgCl(s)=2Ag+ZnCl2 在293.2 K时的焓变为： (A) 169.9 kJ·mol-1(B) -169.9 kJ·mol-1 (C) -231.3 kJ·mol-1(D) 231.3 kJ·mol-1 11.某同学用对消法测得电池Zn│ZnSO4(0.1000mol·kg-1)‖KCl(1.0000mol·kg-1)│Ag—AgCl(s)的电动势与温度的关系为：E/V=1.0367-5.42×10-4(T/K-298)则298 K时，该电池的可逆热效应为 (A) -31.2 kJ (B) -200.1 kJ (C) 31.2 kJ (D) 200.1 kJ 12.多数情况下, 降低液体接界电位采用KCl盐桥, 这是因为： (A) K+, Cl- 的电荷数相同，电性相反 (B) K+, Cl- 的核电荷数相近 (C) K+, Cl- 的迁移数相近 (D) K+, Cl- 的核外电子构型相同 13.对消法测原电池电动势, 当电路得到完全补偿, 即检流计指针为0 时, 未知电池电动势E x (电阻丝读数为AB)与标准电池电动势E s (电阻丝读数为Ab )之间的关系为： (A) E x＝R R Ab AB ·E s(B) E x＝ R R AB Ab ·E s (C) E x＝R R AB Bb ·E s(D) E x＝ R R Bb AB ·E s 14.有人希望不用量热法测定反应2Ag++Sn2+=2Ag+Sn4+的热效应, 若用电化学方法, 应选用下列哪一个电池? (A) Ag—AgCl│KCl(a1)‖AgNO3(a2)│Ag(s) (B) Ag(s)│AgNO3(a1)‖Sn4+(a2),Sn(a3)│Pt(s) (C) Pt(s)│Sn4+(a1),Sn2+(a2)‖Ag+(a3)│Ag(s) (D) Ag(s)│Ag+(a1)‖Sn4+(a2),Sn2+(a3)│Sn(s) 15.饱和标准电池在20℃时电动势为： (A) 1.01845 V (B) 1.01800 V (C) 1.01832 V 2
实验六.二组分固-液体系相图的绘制 一、实验目的 （1）热分析法测绘Sn-Bi二元合金相图 （2）掌握热分析法的测量技术 （3）掌握热电偶测量温度的基本原理以及数字控温仪和升降温电炉的使用方法 二、实验原理 用几何图形来表示多相平衡体系中有哪些相,各相的成分如何,不同相的相对量是多少,以及它们随浓度、温度、压力等变量变化的关系图叫相图。以体系所含物质的组成为自变量,温度为应变量所得到的T-x图就是常见的一种相图。 绘制相图的方法很多,热分析法就是常用的一种实验方法。即按一定比例配成一两组分体系,将体系加热到熔点以上成为液态,然后使其逐渐冷却,每隔一定时间记录一次温度,以体系的温度对时间的关系曲线称为步冷曲线。熔融体系在均匀冷却过程中无相变时,其温度将连续均匀下降,得到一条平滑的冷却曲线,当冷却过程中发生相变时,放出相变热,使热损失有所抵偿,冷却曲线就会出现转折。当两组分同时析出时，冷却速度甚至变为零,冷却曲线出现水平段。转折点或平台所对应的温度,即为该组成合金的相变温度。 取一系列组成不同的二元合金，测得冷却曲线，再将相应的转折点连接起来即得到二元合金相图（如下图所示） 三、实验所用仪器、试剂 1.KWL-09可控升降温电炉，SWKY-1数字控温仪 2.编号为1-6的六个金属硬质试管依次分装：纯铋、含锡20%，42%，60%，80%的合金、纯锡。8号试管为空管。 四、实验步骤 1.安装并调整SWKY-1数字控温仪与KWL-09可控升降温电炉，将控温仪与电炉用电缆连接。2号炉膛（右侧）放8号空管，将与控温仪相连的温度传感器（传感器2）插入其中 2.1．将装有试剂的试管1放入1号炉膛（注意安全，始终用铁夹小心夹住试管），并将与电炉连接的温度传感器（传感器1）插入炉膛旁边的另一小孔中（注：不要将传感器1插入试管中）。将2号传感器插入放有8号空管的炉膛2 2.2.调节控温仪（工作/量数按钮），将电炉温度设定为350℃，再调为工作状态，此时1号炉膛开始加热。调节定时按钮，是时间显示为30s。将电炉“冷风量调节”电压调到零，“加热量调节”调到180V(电压过低加热太慢，电压过高有损仪器使用寿命)，给2号炉膛预热到200度左右（避免温度下降过快，减小试管冷却时发生过冷现象的可能） 2.3.当温度显示1号炉膛温度达到350℃时，再等10min左右。待温度稳定后将预热后的8号空管用铁夹移出去，并将1号试管夹入2号炉膛。换入2号试管加热，熔融。关闭“加热量调节”，此时控温仪显示温度上升，当温度上升到310℃以上时，打开“冷风量调节”，电压调为1.5V。此时温度开始下降，当温度降到接近300℃时，开始记录温度。每隔30s，控温仪会响一声，依次记下此时的仪表读数即可。
实验八十三 最大泡压法测定溶液的表面张力 1、简述最大泡压法测定溶液的表面张力的实验原理。 答：实验装置如图83-4所示。 将被测液体装于测定管中，打开滴液瓶活塞缓缓放水抽气，系统不断减压，毛细管出口将出现一小气泡，且不断增大。若毛 细管足够细，管下端气泡将呈 球缺形，液面可视为球面的一 部分。随着小气泡的变大，气 泡的曲率半径将变小。当气泡 的半径等于毛细管的半径时， 气泡的曲率半径最小，液面对 气体的附加压力达到最大，如 图5所示。 在气泡的半径等于毛细 管半径时：p 内＝p 外 气泡内的压力： p 内=p 大气-2γ/r 气泡外的压力： p 外=p 系统+ρgh 实验控制让毛细管端口与液面相切，即使h=0，p 外= p 系统 根据附加压力的定义及拉普拉斯方程，半径为r 的凹面对小气泡的附加压力为 △p max = p 大气- p 系统= p 最大=2γ/r （6） 于是求得所测液体的表面张力为 max 'max 2p K p r ?=?=γ （7） 此后进一步抽气，气泡若再增大，气泡半径也将增大，此时气泡表面承受的压力差必然减小，而测定管中的压力差却在进一步加大，所以导致气泡破裂从液体内部逸出。最大压力差可用数字式压力差仪直接读出，K ′称为毛细管常数，可用已知表面张力的物质来确定。 2、简述测定不同浓度正丁醇水溶液的表面张力，计算表面吸附量和正丁醇分子横截面积的实验原理。 答：根据能量最低原则，当溶质能降低溶剂的表面张力时，溶质表面层中的浓度比溶液内部大；反之，溶质使溶剂的表面张力升高时，溶质表面层中的浓度比内部的浓度低。这种表面浓度与溶液内部浓度不同的现象叫做溶液的表面吸附。表面吸附的多少常用表面吸附量Γ表示，其定义为：单位面积表面层所含溶质的物质的量比与同量溶剂在本体溶液中所含溶质的物质的量的超出值。显然，在指定的温度和压力下，溶质的吸附量与溶液的表面张力及溶液的浓度有关，从热力学方法可知它们之间的关系遵守吉布斯（Gibbs ）吸附等温方程： T ??? ??-=Γdc d RT c γ 用吉布斯吸附等温式计算某溶质的吸附量时，可由实验测定一组恒温下不同浓度c 时的表面张力，以γ对c 作图，可得到γ-c 曲线，将曲线上某指定浓度下的斜率d γ/d c 代人（2）式，即可求得该浓度下溶质在溶液表面的吸附量Γ。当浓度足够大时，则呈现一个吸附量的极限值，即∞Γ=Γ。此时若再增加浓度，吸附量不再改变。所以 ∞Γ称为饱和吸附量。∞Γ可以近似的看做是在单位表面上定向
试验四饱和蒸汽压的测定1） 为什么 AB 弯管中的空气要干净？怎样操作？怎样防止空气倒灌？ 答: AB 弯管空间内的压力包括两部分：一是待测液的蒸气压;另一部分是空气的压力。测定时， 必须将其中的空气排除后，才能保证 B 管液面上的压力为液体的蒸气压；将水浴温度升高 到 85° C 沸腾 3 分钟即可；检漏之后要关闭阀1，防止外界空气进入缓冲气体罐内。 （2） 本实验方法能否用于测定溶液的饱和蒸气压？为什么？ 答：溶液不是纯净物，其沸点不稳定，实验操作过程中很难判断是否已达到其沸点。 （3）为什么实验完毕以后必须使系统和真空泵与大气相通才能关闭 真空泵？ 答：如果不与大气相通，球管内的液体可能会被吸入到缓冲储气罐。 （4）如果用升温法测定乙醇的饱和蒸汽压，用该实验装置是否可行？ 若行，如何操作？ 答：升温法可行。先打开阀2，关闭阀1，使储气管内压强达-50kPa 左右，关闭阀2，温度每升高3-5° C，打开阀1，增大压强使球形管内液面相平。 （5）将所测摩尔汽化热与文献值相比较，结果如何？ 答：由于当地大气压及实验误差，结果将偏小。 （6）产生误差的原因有哪些？ 答：当地大气压、判断液面是否相平的标准、液面相平时数据的采集都会对实验结果造成影 响。 1.如果等压计的A,B 管内空气未被驱除干净，对实验结果有何影响？ 答：把等压计中的空气驱除干净是为了使AB 上方充满异丙醇，若有空气存在则所测的饱和 蒸气压不是所求压力。当观察到冷凝管壁上有液体回流时则证明空气已排净。当体系的气体部分含有空气等惰性气体时，饱和蒸气压有以下公式: 公式中pg* 为没有惰性气体存在时液体的饱和蒸气压，pg 为有惰性气体存在且总压为pe 时液体的饱和蒸气压。 2.本实验的方法能否用于测定溶液的蒸气压？为什么？ 答：分情况，测定过程中若溶液的浓度发生变化，则不能测;但是对于难溶物的饱和溶液或 者恒沸物等可以使用本方法测定。 3.U 型管 B 中封闭液体所起到的作用是什么？ 答：有以下三点作用：①起到一个液体活塞（或液封）的作用，用于分隔体系与环境;同时通过该液体活塞，可将体系中的空气排除到环境中去）②起到检测压力的作用。（当A,B 管中的液面等高时，说明体系的压力等于环境的压力，可以通过测量环境的压力来代表 体系的压力）③当 A,B 管中的液面等高时既可测定温度和压力的数据，也可保持多次测量数 1．测定液测量体饱和蒸气压的方法有哪些？我院物理化学实验室采用的是什 么方法？ 答： (1) 静态法：在某一温度下直接饱和蒸汽压。 (2)动态法：在不同外界压力下测定沸点。
纯液体饱和蒸汽压的测量 目的要求 一、 明确纯液体饱和蒸气压的定义和汽液两相平衡的概念，深入了解纯液体饱 和蒸气压与温度的关系公式——克劳修斯－克拉贝龙方程式。 二、 用数字式真空计测量不同温度下环己烷的饱和蒸气压。初步掌握真空实验 技术。 三、 学会用图解法求被测液体在实验温度范围内的平均摩尔气化热与正常沸 点。 实验原理 通常温度下(距离临界温度较远时)，纯液体与其蒸气达平衡时的蒸气压称为该温度下液体的饱和蒸气压，简称为蒸气压。蒸发1mol 液体所吸收的热量称为该温度下液体的摩尔气化热。 液体的蒸气压随温度而变化，温度升高时，蒸气压增大；温度降低时，蒸气压降低，这主要与分子的动能有关。当蒸气压等于外界压力时，液体便沸腾，此时的温度称为沸点，外压不同时，液体沸点将相应改变，当外压为1atm （101.325kPa ）时，液体的沸点称为该液体的正常沸点。 液体的饱和蒸气压与温度的关系用克劳修斯-克拉贝龙方程式表示： 2 m vap d ln d RT H T p ?= (1) 式中，R 为摩尔气体常数；T 为热力学温度；Δvap H m 为在温度T 时纯液体的摩尔 气化热。 假定Δvap H m 与温度无关，或因温度范围较小，Δvap H m 可以近似作为常数，积分上式，得： C T R H p +??-=1 ln m vap (2) 其中C 为积分常数。由此式可以看出，以ln p 对1/T 作图，应为一直线，直线的斜率为 R H m vap ?- ，由斜率可求算液体的Δvap H m 。 静态法测定液体饱和蒸气压，是指在某一温度下，直接测量饱和蒸气压，此 法一般适用于蒸气压比较大的液体。静态法测量不同温度下纯液体饱和蒸气压，有升温法和降温法二种。本次实验采用升温法测定不同温度下纯液体的饱和蒸气压，所用仪器是纯液体饱和蒸气压测定装置，如图1所示： 平衡管由A 球和U 型管B 、C 组成。平衡管上接一冷凝管，以橡皮管与压
物理化学实验Ⅰ 课程名称：物理化学实验Ⅰ 英文名称：Experiments in Physical Chemistry 课程代码：147012 学分：0.5 课程总学时：16 实验学时：16 （其中，上机学时：0） 课程性质：?必修□选修 是否独立设课：?是□否 课程类别：?基础实验□专业基础实验□专业领域实验 含有综合性、设计性实验：?是□否 面向专业：高分子材料科学与工程、材料科学与工程（无机非金属材料科学与工程、材料化学） 先修课程：物理、物理化学、无机化学实验、有机化学实验、分析化学实验等课程。 大纲编制人：课程负责人张震实验室负责人刘仕文 一、教学信息 教学的目标与任务： 该课程是本专业的一门重要的基础课程，物理化学实验的特点是利用物理方法来研究化学系统变化规律，是从事本专业相关工作必须掌握的基本技术课程。其任务是通过本课程的学习，使学生达到以下三方面的训练： （1）通过实验加深学生对物理化学原理的认识，培养学生理论联系实际的能力； （2）使学生学会常用的物理化学实验方法和测试技术，提高学生的实验操作能力和独立工作能力； （3）培养学生查阅手册、处理实验数据和撰写实验报告的能力，使学生受到初步的物理性质研究方法的训练。 教学基本要求： 物理化学实验的特点是利用物理方法来研究化学系统变化规律，实验中常用多种物理测量仪器。因此在物理化学实验教学中，应注意基本测量技术的训练及初步培养学生选择和配套仪器进行实验研究工作的能力。 物理化学实验包括下列内容： （1）热力学部分量热、相平衡和化学平衡实验是这部分的基本内容。还可以选择稀溶液的依数性、溶液组分的活度系数或热分析等方面的实验。
一、溶液中的等温吸附 五、注意事项 1.溶液的浓度配制要准确，活性炭颗粒要均匀并干燥 2. 醋酸是一种有机弱酸，其离解常数Ka = 1.76× ，可用标准碱溶液直接滴定，化学计量点时反应产物是NaAc，是一种强碱弱酸盐，其溶液pH 在8.7 左右，酚酞的颜色变化范围是8-10，滴定终点时溶液的pH 正处于其内，因此采用酚酞做指示剂，而不用甲基橙和甲基红。直到加入半滴NaOH 标准溶液使试液呈现微 红色，并保持半分钟内不褪色即为终点。 3．变红的溶液在空气中放置后，因吸收了空气中的CO2，又变为无色。 4. 以标定的NaOH 标准溶液在保存时若吸收了空气中的CO2，以它测定醋酸的 浓度，用酚酞做为指示剂，则测定结果会偏高。为使测定结果准确，应尽量避免长时间将NaOH 溶液放置于空气中。 七、讨论 1. 测定固体比表面时所用溶液中溶质的浓度要选择适当，即初始溶液的浓度 以及吸附平衡后的浓度都选择在合适的范围内。既要防止初始浓度过高导致出现多分子层吸附，又要避免平衡后的浓度过低使吸附达不到饱和。 2. 按朗格谬尔吸附等温线的要求，溶液吸附必须在等温条件下进行，使盛有样品的磨口锥形瓶置于恒温器中振荡，使之达到平衡。本实验是在空气浴中将盛有样品的磨口锥形瓶置于振荡器上振荡。实验过程中温度会有变化，这样会影响测定结果。 3．由实验结果可知，活性炭在醋酸溶液中的吸附为单分子层吸附，可用Langmuir 吸附等温式表征其吸附特性。用溶液吸附法测定活性炭比表面积，不需要特殊仪器，但测定过程中要防止溶剂挥发，以免引起测量误差。此外，由于忽略界面上被溶剂占据部分，因此由这一方法所测得的比表面积一般偏小。但由于方法简便，可以作为了解固体吸附剂特性的一种简便方法。 八、思考题（供参考） 1．吸附作用与哪些因素有关？固体吸附剂吸附气体与从溶液中吸附溶质有何不同？ 答：吸附作用与温度、压力、溶剂、吸附质和吸附剂性质有关。 固体在溶液中的吸附，除了吸附溶质还有溶剂，液固吸附到达平衡时间更长；固体吸附剂吸附气体受温度、压力及吸附剂和吸附质性质影响：气体吸附是放热过程,温度升高吸附量减少；压力增大,吸附量和吸附速率增大；一般吸附质分子结构越复杂,被吸附能力越高。
实验一 电导的测定及其应用 一、实验目的 1、 测量氯化钾水溶液的电导率,求算它的无限稀释摩尔电导率。 2、 用电导率测量醋酸在水溶液中的解平衡常数。 3、 掌握恒温水槽及电导率仪的使用方法。 二、实验原理 1、根据电导公式:G=kA/l 式中k 为该电解质溶液目的电导率,其中 l/A 称为电导池常数,由于l 与A 不易精确测量,因此,试验中就是用一种已知电导率的溶液求出电导池常数k cell ,然后把欲测的溶液放入该电导池测出其电导值,再根据公式G=kA/l 求出摩尔电导率 , k 与 的关系为: 2、 总就是随着溶液的浓度的降低而增大的, 对于强电解质系 对于特定的电解质与溶剂来说,在一定温度下,A 就是一个常数,所以将 作图得到一 条直线,将所得的直线推至c=0可求得A m ∞。 3、对于弱电解质,其 无法用 ,由离子独立运动定律: 求得,其中 A m ∞+ 与A m ∞-分别表示正、负离子的无限稀摩尔电导率,它与温度及离子的本性有关。在无限稀的弱电解质中: 以cAm 对 作图,根据其斜率求出K 、、 三、实验仪器及试剂 仪器:梅特勒326电导仪1台,量杯50ml 2只 ,移液管125ml 9只,洗瓶1只 ,洗耳球1只。 试剂:10、00mol/m3 KCl 溶液, 100、0 mol/m3HAC 溶液 , 电导水。 四、实验步骤 1、 打开电导率仪器开关,预热5分钟。 2、 KCl 溶液电导率的测定: （1） 用移液管准确移取25ml 10、00mol/m3的KCl 溶液,置于洁净、干燥的量杯中,测定器电 导率3次,取其平均值。 （2） 再用移液管准确量取25、00ml 电导水,置于上述量杯中,搅拌均匀后,测定器电导率3 次,取其平均值。 m c κ = Λ m m,+ m, νν+--∞ ∞ ∞ =+ΛΛΛ m Λ m Λ m Λ m m ∞ =-ΛΛ m Λ m m ∞ =-ΛΛ m m = α∞ΛΛ() 2 m m m m 2 m m m m 1c c c K c c ∞∞ ∞∞?? ??-?=-=ΛΛΛΛΛΛΛΛΛ
一、恒温槽的性能测试 1.影响恒温槽灵敏度的主要因素有哪些？如和提高恒温槽的灵敏度？ 答：影响灵敏度的主要因素包括：1)继电器的灵敏度；2)加热套功率；3)使用介质的比热；4)控制温度与室温温差；5)搅拌是否均匀等。 要提高灵敏度：1)继电器动作灵敏；2)加热套功率在保证足够提供因温差导致的热损失的前提下，功率适当较小；3)使用比热较大的介质，如水；4)控制温度与室温要有一定温差；5)搅拌均匀等。 2.从能量守恒的角度讨论，应该如何选择加热器的功率大小？ 答：从能量守恒角度考虑，控制加热器功率使得加热器提供的能量恰好和恒温槽因为与室温之间的温差导致的热损失相当时，恒温槽的温度即恒定不变。但因偶然因素，如室内风速、风向变动等，导致恒温槽热损失并不能恒定。因此应该控制加热器功率接近并略大于恒温槽热损失速率。 3.你认为可以用那些测温元件测量恒温槽温度波动？ 答：1)通过读取温度值，确定温度波动，如采用高精度水银温度计、铂电阻温度计等；2)采用温差测量仪表测量温度波动值，如贝克曼温度计等；3)热敏元件，如铂、半导体等，配以适当的电子仪表，将温度波动转变为电信号测量温度波动，如精密电子温差测量仪等。 4.如果所需恒定的温度低于室温，如何装备恒温槽？ 答：恒温槽中加装制冷装置，即可控制恒温槽的温度低于室温。 5.恒温槽能够控制的温度范围？ 答：普通恒温槽(只有加热功能)的控制温度应高于室温、低于介质的沸点，并留有一定的差值；具有制冷功能的恒温槽控制温度可以低于室温，但不能低于使用介质的凝固点。 其它相关问题： 1.在恒温槽中使用过大的加热电压会使得波动曲线：( B ) A.波动周期短，温度波动大； B.波动周期长，温度波动大； C.波动周期短，温度波动小； D.波动周期长，温度波动小。
物理化学实验报告 院系化学化工学院 班级化学061 学号13 姓名沈建明
实验名称 化学电池温度系数的测定 日期 2009.4.20 同组者姓名 史黄亮 室温 19.60 ℃ 气压 102.0 kPa 成绩 一、目的和要求 1、掌握可逆电池电动势的测量原理和电位差计的操作技术； 2、学会几种电极和盐桥的制备方法； 3、通过原电池电动势的测定求算有关 热力学函数。 二、基本原理 (一)、凡是能使化学能转变为电能的装置都称之为电池对定温定压下的可 逆电池而言 : r m (1) nFE T , p G E S nF (2) r m T p E H nE F nF T (3) r m T p 式中，F 为法拉弟(Farady)常数;n 为电极反应式中电子的计量系数 ;E 为电池 的电动势。
另， 可逆电池应满足如下条件: 1．电池反应可逆，亦即电池电极反应可逆。 2．电池中不允许存在任何不可逆的液接界。 即充放电过程必须在平衡态下进行，3．电池必须在可逆的情况下 工作，
因此在制备可逆电池、 测定可逆电池的电动势时应符合上述条件， 不高的测量中，常用正负离子迁移数比较接近的盐类构成 “盐桥 ”来消除液接电 位。用电位差计测量电动势也可满足通过电池电流为无限小的条件。 (二)、求电池反应的 Δ r G m 、Δr S m 、Δr H m 设计电池如下 : Ag(s) | AgCl(s) ｜饱和 KCl | Hg 2Cl 2(s) | Hg(l) 分别 测定电池在各个温度下的电动势，作 E — T 图，从曲线斜率可求得任一温度 下的 E T p 利用公式 (1),(2),(3) 即可求得该电池反应的 Δ r G m 、Δr S m 、Δr H m 三、仪器、试剂 SDC — Ⅱ数字电位差综合测试仪 1 台 精密稳压电源(或蓄电池) SC — 15A 超级恒温槽 铜电极 2 只 铂电极 1 只 饱和甘汞电极 1 只 恒温夹套烧杯 2 只 HCl ( 0.1000mol k ·g-1) AgNO3 ( 0.1000mol k ·g-1) 镀银溶液 镀铜溶液 四、实验步骤 一、电极的制备 1．银电极的制备 将欲用的两只 Pt 电极(一个电极 Pt 较短，作为阳极， 另一个电极作为阴极， 用于镀银) 浸入稀硝酸溶液片刻， 取出用蒸馏水洗净。 将洗净的电极分别插入盛 有镀银液( AgNO 3 3g ，浓氨水， KI 60g )中，控制电流为 0.3mA ，电镀 1h ，得 白色紧密的镀银电极一只。 2． Ag-AgCl 电极制备 在精确度 KCl 饱和溶液
蔗糖水解速率常数的测定 1．蔗糖水解反应速率常数和哪些因素有关？ 答：主要和温度、反应物浓度和作为催化剂的H+浓度有关。 2．在测量蔗糖转化速率常数时，选用长的旋光管好？还是短的旋光管好？ 答：选用长的旋光管好。旋光度和旋光管长度呈正比。对于旋光能力较弱或者较稀的溶液，为了提高准确度，降低读数的相对误差，应选用较长的旋光管。根据公式（a）=a*1000/LC,在其他条件不变的情况下，L越长，a越大，则a的相对测量误差越小。 3．如何根据蔗糖、葡萄糖、果糖的比旋光度数据计算？ 答：α0＝〔α蔗糖〕Dt℃L[蔗糖]0/100 α∞＝〔α葡萄糖〕Dt℃L[葡萄糖]∞/100＋〔α果糖〕Dt℃L[果糖]∞/100 式中：[α蔗糖]Dt℃，[α葡萄糖]Dt℃，[α果糖]Dt℃分别表示用钠黄光作光源在t℃时蔗糖、葡萄糖和果糖的比旋光度，L(用dm表示)为旋光管的长度，[蔗糖]0为反应液中蔗糖的初始浓度，[葡萄糖]∞和[果糖]∞表示葡萄糖和果糖在反应完成时的浓度。 设t＝20℃L=2 dm [蔗糖]0=10g/100mL 则： α0＝66.6×2×10/100＝13.32° α∞＝×2×10/100×（52.2-91.9）＝－3.94° 4．试估计本实验的误差，怎样减少误差？ 答：本实验的误差主要是蔗糖反应在整个实验过程中不恒温。在混合蔗糖溶液和盐酸时，尤其在测定旋光度时，温度已不再是测量温度，可以改用带有恒温实施的旋光仪，保证实验在恒温下进行，在本实验条件下，测定时要力求动作迅速熟练。其他误差主要是用旋光仪测定时的读数误差，调节明暗度判断终点的误差，移取反应物时的体积误差，计时误差等等，这些都由主观因素决定，可通过认真预习实验，实验过程中严格进行操作来避免。 乙酸乙酯皂化反应速率常数测定 电导的测定及其应用 1、本实验为何要测水的电导率？ 答：因为普通蒸馏水中常溶有CO2和氨等杂质而存在一定电导，故实验所测的电导值是欲测电解质和水的电导的总和。作电导实验时需纯度较高的水，称为电导水。水的电导率相对弱电解质的电导率来说是不能够忽略的。所以要测水的电导率。 2、实验中为何通常用镀铂黑电极?铂黑电极使用时应注意什么？为什么？
年月日评定： 姓名：学号： 年级：专业： 室温：大气压： 一、实验名称：BET容量法测定固体的比表面积 二、实验目的： 三、实验原理： 四、实验数据及处理： 五、讨论思考： 1. 氮气及氢气在该实验中的作用是什么？ 2. 若用Langmuir方法处理测量得到的数据，样品的比表面偏大还是偏 小？
年月日评定：姓名：学号： 年级：专业： 室温：大气压： 一、实验名称：恒温水浴的组装及其性能测试 二、实验目的： 三、实验原理： 四、实验数据及处理： 请完成下表： 表1 恒温槽灵敏度测量数据记录
五、作图： 以时间为横坐标，温度为纵坐标，绘制25℃和30℃的温度—时间曲线，求算恒温槽的灵敏度，并对恒温槽的性能进行评价。 六、讨论思考： 1. 影响恒温槽灵敏度的主要因素有哪些，试作简要分析？ 2. 欲提高恒温槽的控温精度，应采取哪些措施？
年月日评定： 姓名：学号： 年级：专业： 室温：大气压： 一、实验名称：最大泡压法测定溶液的表面张力 二、实验目的： 三、实验原理： 四、实验数据及处理 1.以纯水的测量结果计算仪器毛细管常数K′，纯水的表面张力σ查书附录。 ?p1＝?p2＝?p3＝ 平均值：?p＝K′＝σ /?p 2.计算各溶液的σ值（K′＝σ /?h） 表1 各溶液的表面张力σ c/mol· L-1 σ /N·m-1 3.做σ－c图，并在曲线上取十个点，分别做出切线，求得对应的斜率(dσ －d c)r，求算各浓度的吸附量Γ，附图。
表2 各溶液的吸附量 4. 做(c /Γ)－c 图，由直线斜率求其饱和吸附量∞Γ，并计算乙醇分子的横 截面积σB ，附图。 表3 c /~c 数据表 斜率＝ ，∞Γ＝ ， σB ＝1/∞ΓL ＝ 五、讨论思考： 1. 与文献值（见书中附录）对照，检验你的测定结果，并分析原因。 2. 增（减）压速率过快，对测量结果有何影响？表面张力测定仪的清洁与 否和温度之不恒定对测量结果有何影响？
备课教案撰写要求 一、认真钻研本学科的教学大纲和教材，了解本学科的教学任务、教材体系结构和国际国内最新研究进展，结合学生实际状况明确重难点，精心安排教学步骤，订好学期授课计划和每节课的课时计划。 二、教师备课应以二学时为单位编写教案；一律使用教学事务部发放的教案本撰写，不得使用其他纸张。在个人认真备课、写好教案的基础上，提倡集中备课、互相启发、集思广益，精益求精。 三、教案必须具备如下内容（每次课应在首页应写清楚）：1、题目（包括章、节名称、序号）；2、教学目的与要求；3、教学重点和难点分析；4、教学方法；5、教学内容与教学组织设计（主要部分，讲课具体内容）；6、作业处理；7、教学小结。 四、教案必须每学期更新，开学初的备课量一定要达到或超过该课程课时总量的三分之一。教案要妥善携带及保存，以备教学检查。
教学进度计划表填表说明 1．本表是教师授课的依据和学生课程学习的概要，也是学院进行教学检查，评价课堂教学质量和考试命题的重要依据，任课教师应根据教学大纲和教学内容的要求认真填写，表中的基本信息和内容应填写完整，不得遗漏。 2．基本信息中的“课程考核说明及要求”的内容主要包括课程考核的方式、成绩评定的方法、平时成绩与考试成绩的比例、考试的题型、考试时间以及其他相关问题的说明与要求等。 3．进度表中“教学内容”只填写章或节的内容，具体讲授内容不必写；每次课只能以2学时为单位安排内容。 4．进度表中的“教学形式及其手段”是指教学过程中教师所采用的各种教学形式及相关手段的说明，一般包括讲授、多媒体教学、课件演示、练习、实验、讨论、案例等。 5．作业安排必须具体（做几题，是哪些题）。 6．进度表中的“执行情况”主要填写计划落实和变更情况。 7．教学进度计划表经责任教授、系（部）领导审签后，不得随意变动，如需调整，应经责任教授、系（部）领导同意，并在执行情况栏中注明。
实验1.6 原电池电动势的测定 一、实验目的 1．掌握对消法测定电池电动势的原理及电位差计的使用方法。 2．通过电池电动势的测量，加深对可逆电池、浓差电池、可逆电极、盐桥等基本概念的理解。 3．了解与掌握金属电极的制备与处理技术。 4．掌握原电池热力学函数的计算。 二、基本原理 原电池是化学能转变为电能的装置，它是由两个“半电池”组成，而每一个半电池中有一个电极和相应的电解质溶液。在电池放电反应中，正极发生还原反应，负极发生氧化反应；电池反应是电池中两个电极反应之和。电池电动势为组成该电池的两个半电池的电极电势的代数和。在恒温、恒压、可逆条件下，原电池电动势与各热力学函数的关系如下： Z E F G m r -=? (1.6-1) p m r T E zFT zE F H )(??+-=? (1.6-2) p m r T E z F S )(??=? (1.6-3) 式中：F 为法拉第常数（96487 C ），z 是原电池发生一单位进度反应时得或失的电子摩尔数，E 是可逆电池的电动势。故只要在恒温、恒压下，测出可逆电池的电动势E ，即可求出原电池的各热力学函数。反之，由原电池的各热力学函数，可求出可逆电池的电动势E 和浓度系数。 书写电池的结构图示式，必须规范。以Cu-Zn 电池为例，电池结构的书写、电动势和电极电势的表达式为： 电池结构 Zn|ZnSO 4(+2Zn a )‖CuSO 4 (+2Cu a )|Cu
负极反应 Zn →Zn 2+(+2Zn a ) + 2e 正极反应 Cu 2+(+2Cu a ) + 2e →Cu 电池总反应 Zn + Cu 2+(+2Cu a )→Zn 2+(+2Zn a )+Cu 根据能斯特方程，电池电动势与各物活度间的关系为： + +-=22Cu Zn Cu Zn o a a a a ln zF RT E E (1.6-4) 式中0E 为在标准条件下溶液中锌和铜离子活度(+2Zn a 和+2Cu a )以及锌和铜活度均等 于1时的电池电动势（即原电池的标准电动势）。假设Cu 、Zn 为纯固体，它们的活度为1，则式（1.6-4）可简化为： + +-=22ln Cu Zn o a a zF RT E E (1.6-5) 由于整个电池反应是由两个电极反应所组成，因此，电池电动势的表达式为正、负两电极电势之差。若正极的电极电势为+?，负极的电极电势-?，则有： -+-=??E (1.6-6) 由于某电极电势的绝对值无法测定，因此必须选择某一电极作为电极电势的参考标准。现在，手册上所列的电极电势均为相对电极电势，即以标准氢电极作为参考标准（标准氢电极是氢气压力为一标准压力、溶液中+H a 为1，规定其电极电势为 零）。将标准氢电极与待测电极组成电池，标准氢电极为负极，所测得的电池电动势就是待测电极的电极电势。由于氢电极使用不方便，因此常用另外一些易制备、电极电势较为稳定的电极作为参比电极。常用的参比电极主要有：甘汞电极、银-氯化银电极等。这些参比电极与标准氢电极比较而得的电极电势，已精确测出。 可逆电池具有较好的重现性与稳定性。可逆电池必须具备的条件为：（1）电极反应必须可逆。（2）电池在工作（充放电）时，所通过的电流必须无限小，此时电池可在接近平衡状态下工作， 即能量必须可逆。（3）电池中所进行的其它过程必须可逆。如溶液间无扩散、无液体接界电势等。因此，在制备可逆电池、测量可逆电池的电动势时，应符合上述可逆电池条件。在精确度不很高地测量中，常用正、负离子迁移数比较接近的电解质构成“盐桥”，减小液体接界电势。要达到测量工
大学物理化学实验报告-原电池电动势的测 定 篇一：原电池电动势的测定实验报告_浙江大学 (1) 实验报告 课程名称：大学化学实验p实验类型：中级化学实验实验项目名称：原电池电动势的测定 同组学生姓名：无指导老师冷文华 一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、实验材料与试剂（必填）四、实验器材与仪器（必填）五、操作方法和实验步骤（必填）六、实验数据记录和处理七、实验结果与分析（必填）八、讨论、心得 一、实验目的和要求 用补偿法测量原电池电动势，并用数学方法分析二、实验原理： 补偿法测电源电动势的原理： 必须严格控制电流在接近于零的情况下来测定电池的电动势，因为有电流通过电极时，极化作用的存在将无法测得可逆电动势。 为此，可用一个方向相反但数值相同的电动势对抗待测电池的电动势，使电路中没有电流通过，这时测得的两级的电势差就等于该电池的电动势e。 如图所示，电位差计就是根据补偿法原理的，它由工作电流回路、标准回路和测量电极回路组成。 ① 工作电流电路：首先调节可变电阻rp，使均匀划线ab上有一定的电势降。 ② 标准回路：将变换开关sw合向es，对工作电流进行标定。借助调节rp 使得ig=0来实现es=uca。③ 测量回路：sw扳回ex，调节电势测量旋钮，直到ig=0。读出ex。 uj-25高电势直流电位差计： 1、转换开关旋钮：相当于上图中sw，指在n处，即sw接通en，指在x1，即接通未知电池ex。 2、电计按钮：原理图中的k。 3、工作电流调节旋钮：粗、中、细、微旋钮相当于原理图中的可变电阻rp。
-1-2-3-4-5-6 4、电势测量旋钮：中间6只旋钮，×10，×10，×10，×10，×10，×10，被测电动势由此 示出。 三、仪器与试剂： 仪器：电位差计一台，惠斯登标准电池一只，工作电源，饱和甘汞电池一支，银—氯化银电极一支，100ml容量瓶5个，50ml滴定管一支，恒温槽一套，饱和氯化钾盐桥。 -1 试剂：0.200mol·lkcl溶液 四、实验步骤： 1、配制溶液。 -1-1-1-1 将0.200 mol·l的kcl溶液分别稀释成0.0100 mol·l，0.0300 mol·l，0.0500 mol·l，0.0700 -1-1 mol·l，0.0900 mol·l各100ml。 2、根据补偿法原理连接电路，恒温槽恒温至25℃。 3、将转换开关拨至n处，调节工作电流调节旋钮粗。中、细，依次按下电计旋钮粗、细，直至检流计 示数为零。 4、连好待测电池，hg |hg2cl2，kcl（饱和）‖kcl（c）|agcl |ag 5、将转换开关拨至x1位置，从大到小旋转测量旋钮，按下电计按钮，直至检流计示数为零为止，6个 小窗口的读数即为待测电极的电动势。 -1-1-1-1 6、改变电极中c依次为0.0100 mol·l，0.0300 mol·l，0.0500 mol·l，0.0700 mol·l，0.0900 -1 mol·l，测各不同浓度下的电极电势ex。
实验名称：液体饱和蒸气压的测定 实验目的： 用明确液体饱和蒸汽压的定义及气-液两相平衡的概念；了解纯液体饱和蒸气压与温度的关系，即克劳修斯-克拉贝龙方程的意义；用纯液体蒸汽压测定装置测不同温度下乙醇的饱和蒸汽压，并求其平均摩尔气化焓和正常沸点 参考时，麻烦注意数据和格式的替换，楼主也是学生党，这是我自己的实验报告 实验原理： 在一定温度下，纯液体与其气相达到平衡时的压力称为该温度下液体的饱和蒸气压，满足克劳修斯-克拉贝龙方程，表示如下 lnp=??vap H m R ? 1 T +C 则以lnp对1 T 作图，根据斜率可求出乙醇的正常沸点。由于乙醇的蒸汽压比较大，实验采用控制一定温度，直接测量饱和蒸汽压的方法，即静态法 操作步骤： 数据处理： 选取第二组实验数据 根据上述数据，可求得各温度下，乙醇的饱和蒸气压如下表所示 参考时，麻烦注意数据和格式的替换，楼主也是学生党，这是我自己的实验报告 由表中数据，以lnp对1 T 作图，如下
从上图可知??vap H m R =?5.1447×103，所以计算得到?vap H m=42773.04J?mol 又lnp=??vap H m R ?1 T +C，当p=pθ时，求出乙醇的正常沸点为350.99K，即77.84℃ 分析与讨论： 1.温度对液体的蒸气压影响很大，必须在数据测定过程中，将恒温水浴的温度波动范 围控制在±0.1摄氏度 2.数据测定之前，应将样品瓶内液体上方的空气抽尽，要求抽空气的速率适中，防止 U型等压计内的液体沸腾过度，并被抽出 参考时，麻烦注意数据和格式的替换，楼主也是学生党，这是我自己的实验报告 课后思考题： T 1 ：饱和蒸气压，在密闭条件中，在一定温度下，与固体或液体处于相平衡的蒸气所具有的压强；正常沸点，当饱和蒸气压恰为101.325kPa时，所对应的温度；沸腾温参考时，麻烦注意数据和格式的替换，楼主也是学生党，这是我自己的实验报告度，是液体的饱和蒸气压与外界压强相等时的温度 T 2 ：待等压计两端的液面平齐，且保持两分钟以上不变时；否，读取的是压强差 T 3 ：空气倒灌后，最后测得的蒸汽压就不是纯液体的蒸汽压，而是混合气体的蒸汽压 T 4 ：结果如本实验报告数据处理部分所示 T 5 ：真空泵在断电之前系统内压力低，先通大气为防油泵中的油倒流使真空泵损坏 T 6 ：防止空气与乙醇蒸汽混合后，对实验所测饱和蒸汽压产生影响
1、旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数 1. 简述旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数的实验原理。 答：蔗糖在水中转化为葡萄糖与果糖，其反应为： ()()()果糖葡萄糖蔗糖612661262112212O H C O H C O H O H C H +?→?++ 由于水是大量存在的，H +是催化剂，反应中它们浓度基本不变，因此蔗糖在酸性溶液中的转化反应是准一级反应。 kt c c -=0ln ln 由一级反应的积分方程可知，在不同时间测定反应物的相应浓度，并以ln c 对t 作图，可得一直线，由直线斜率可得k 。然而反应是不断进行的，要快速分析出反应物的浓度是困难的。但蔗糖及其转化产物，都具有旋光性，而且它们的旋光能力不同，故可以利用体系在反应进程中旋光度的变化来度量反应的进程。 溶液的旋光度与溶液中所含旋光物质的旋光能力、溶剂性质、溶液浓度、样品管长度及温度等均有关，当其他条件均固定时，α＝βc 。 在某一温度下测出反应体系不同反应时刻t 时的a t 及a ∞，以()∞-ααt ln 对t 作图可得一直线，从直线斜率即可求得反应速率常数k ，半衰期k t 2ln 21=。 2. 在旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验中，如果所用蔗糖不纯，对实验有何影响？ 答：本实验通过旋光度的测定来测蔗糖反应速率，蔗糖是右旋性物质，其 [] 6.66 20＝D α，葡萄糖是右旋性物质，其[] 5.52 20＝D α，果糖是左旋性物质，其[] 9.91 20-＝D α，因此随着反应的进行反应体系的旋光度由右旋变为左旋。若蔗糖不纯，所含杂质如果无旋光性对实验无影响，如果具有一定的旋光性会影响实验旋光度的测量，使实验结果不准确。 3. 在旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验中，测旋光度时不作零点校正，对实验结果有无影响？ 答：无影响，本实验中，所测的旋光度αt 可以不校正零点，因αt -α∞ ，已将系统的零点误差消除掉。 4. 在旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验中，蔗糖水解实验中配制溶液为何可用台称称量？ 答：蔗糖初始浓度对于数据影响不大。速率常数K 与温度和催化剂的浓度有关，实验测定反应速率常数k ，以ln(αt -α∞)对t 作图，由所得直线的斜率求出反应速率常数k ，与初始浓度无关 ，蔗糖的称取本不需要非常精确，用台称称量即可。 5. 在旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验中，测出的旋光度与光源的波长，旋光管的长短、温度和溶液浓度有关吗？ 答：物质的旋光能力用比旋光度来度量：[]A D c l ??=100 20 α α，可见溶液的旋光度与溶液中所含物质的旋光能力、溶液性质、溶液浓度、光源的波长、样品管长度及温度等均有关系。 6. 在旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验中，测出速率常数与温度、溶液浓度、催化剂浓度和反应时间的长短有关吗？ 答：蔗糖转化反应的速率常数与温度、催化剂浓度有关，与溶液浓度、反应时间的长短无关。 7. 在旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验中， 在混合蔗糖溶液和HCl 液时，我们将HCl 液加到蔗糖溶液里去，可以反过来混合吗？ 答：不能，因为H +是催化剂，将反应物蔗糖加入到大量HCl 溶液时，H +浓度很大，一旦加入则马上会分解产生果糖和葡萄糖，则在开始测量时，已经有大部分蔗糖产生了反应，记录t 时刻对应的旋光度已经不再准确。反之，将HCL