实验部分
实验一 恒温槽的组装及其性能的测试
一、目的要求
1．了解恒温槽的构造及其工作原理，学会恒温槽的装配和调试技术； 2．测绘恒温槽的灵敏度曲线；
3．掌握贝克曼温度计的调节技术和使用方法。 二 、基本原理
许多物理化学数据的测定，必须在恒定温度下进行。要控制被研究的某一温度，通常采取两种办法：一是利用物质的相变点温度来实现。如液氮（-195.9℃ ）、冰点(0℃)、沸点水（100℃）、沸点萘（218.0℃）、沸点硫（444.6℃）等等。这些物质处于相平衡时，因温度恒定而构成一个恒温介质浴，将需要恒温的研究对象置于该介质中，就可获得一个高度稳定的恒温条件。另一种是利用电子调节系统，对加热器或致冷器的工作状态进行自动调节，使被控对象处于设定的温度之下。也就是利用恒温槽来获得恒温的，它是获得恒温的最主要的方法。
恒温槽恒温的工作原理，如图1-1所示，其主要原理是利用继电器来控制温度的。当恒温槽因散热等原因使系统温度低于设定值时，继电器迫使加热器工作。当系统温度达到设定温度时，又自动停止加热。这样周而复始，就可使系统温度在一定范围内保持恒定。
普通恒温槽的结构是由浴槽、温度计、搅拌器、加热器、感温元件和继电器等部分组成。其装置示意图如图1-2所示。
下面，分别介绍各部分的组成。 1．浴槽
浴槽包括容器和液体介质.
容器主
图1-2 恒温槽装置示意图
图1-1 恒温槽的工作原理图
要有强度较大的金属槽和透明的玻璃槽，槽内介质通常是以热容比较大的液体为
工作物质。若设定温度与室温相差不大，通常选用20L的圆形玻璃缸作容器，以
蒸馏水为工作介质，其恒定温度范围0-100℃。若设定的温度较高,则应对整个槽
体保温,并选用合适的液体作为工作介质,如，100℃以上可选用石蜡油、甘油等。
2．温度计
观察恒温槽的温度，可选用最小分度值为0.1℃的水银温度计,而测量恒温槽
的灵敏度应采用贝克曼温度计.温度计的安装位置应靠近被测系统。所用的水银
温度计的读数都应加以校正.
3．搅拌器
一般采用功率为40W的电动搅拌器，并用变速器调节搅拌速度。搅拌器应
安装在加热器附近,使热量迅速传递,以使槽内各部分温度均匀.
4．加热器
加热器是不断供给热量以补充浴槽向环境散失的热量。常用的是电加热器，
其选择原则是热容量小，导热性能好，功率适当。若容量为20L,恒温20-30℃，
选用200-300W的加热器。若室温过低时，则选用较大功率的加热器。若能选用
5．感温元件
恒温槽的感觉中枢，影响恒温槽灵敏度的关键元件。其种
类很多，如，接触温度计，热敏电阻等。
接触温度计结构见图1-3。它实际是一个可导电的特殊
水银温度计，又称水银导电表。它与普通温度计主要区别在于
毛细管中有根位置可调的金属丝，下端水银球上有根金属丝，
两者引出与继电器连接。温度计顶部有一磁性螺旋调节帽，用
来调节金属丝触点高低。旋转调节帽，标铁上下移动，焊接其
上的金属丝亦上下移动。
图1-3 接触温度计结构图1. 调节帽；2. 固定螺丝；3. 磁铁；4. 螺旋杆引出线；4?. 水银球引出线；5. 标铁；6. 触针；
7. 刻度板；8. 螺旋杆；9. 水银球。
当浴槽升温时，水银膨胀上升到触点，线路接通，继电器工作，加热回路断开，停止加热。当温度降低时，水银收缩，线路断开，加热回路工作，温度回升。这样，反复工作，使温度得以控制。它是恒温槽的中枢，对恒温起到关键性的作用。
此温度计只能作为温度的触感器，不能作为温度的指示器。恒温槽的温度另由精密温度计指示。
6．继电器
继电器与加热器和接触温度计相连，才能起到控制温度的作用。实验室常用的继电器有：电子管继电器和晶体管继电器。
衡量一横温槽品质的好坏，可用其灵敏度来衡量。通常以实测的最高温度与最低温度之差的一半来表示其灵敏度。
测定灵敏度的方法，是在设定温度下，观察温度随时间变动情况。以贝克曼温度计测定其温度，作为纵坐标，以相应时间为横坐标，绘制灵敏度曲线。如图1-4所示。
Ts 为设定温度，T 1为波动最低温度，T 2为波动最高温度，则灵敏度为
2
1
2T T S -±
= 总之，组装一个品质优良的恒温槽时，必须选择合适的组件，并进行合理的安装才能达到要求。
三、仪器与试剂 玻璃缸 1个
T 2 T 1
Ts T
图1-4 恒温槽灵敏度曲线示意图
贝克曼温度计1支
水银接触温度计1个
继电器1套
水银温度计（0-100℃、分度值0.1℃）1支
加热器1支
秒表1个
搅拌器（连可调变压器）1套
四、实验步骤
1．将水注入浴槽至容积的五分之四处。然后按图安装接线。先安装加热器，再安装搅拌器、接触温度计、继电器、温度计等。
2．将贝克曼温度计的水银柱调至刻度为2.5℃左右。调节方法（倒置或倾斜温度计，使储槽中水银到小球处；手握下部水银球，使其上升并与上部连接；放置在(t℃+2.5℃+3-4℃)水中，平衡2-3min；快速拿开并打断，放在t℃水中看是否调好）详见仪器部分有关内容。
3．调节恒温槽至设定温度。假设室温为20℃，设定实验温度为25℃，其调节方法如下：先设定预加热温度大约为24℃处，接通电源，开启加热器、搅拌器，令其工作，注视温度计的读数。当温度达到24℃左右时，再慢慢调节加热，使系统介于刚刚接通与断开的状态，直到温度升至25℃为止。最后，锁定。
4．恒温槽灵敏度曲线的测定。当恒温水浴的温度在25℃处上下波动时，每隔1-2分钟记录一次贝克曼温度计读数，将数据整理列表。
5．结束实验。将贝克曼温度计放回保护盒中，关闭仪器开关，拔去电源插头，拆除接线。
在时间允许的情况下，可设定若干个温度值，分别记录其恒温性能。
五、数据记录与处理
1．记录不同时间的贝克曼温度计的读数，并整理列表。
2．绘制恒温水浴的（温度与时间）灵敏度曲线，并从曲线中确定灵敏度。
3．根据测得的灵敏度曲线，对组装的恒温槽性能进行评价。
六、思考问题
1．影响恒温槽的主要因素有哪些？试作简要分析。
2．欲提高恒温槽的灵敏度，应采取什么措施？ 七、特别启示
1．恒温槽的灵敏度。又称为恒温槽的精度，其数值愈小，表示其性能愈好。影响灵敏度的因素比较多，如，与采用的工作介质、感温元件、搅拌速度、加热器功率大小、继电器的物理性能等均有关系。如果加热器功率过大或过低，就不易控制水浴的温度，使得其温度在所设定的温度上下波动较大，其灵敏度就低；如果搅拌速度时高时低或一直均过低，则恒温水浴的温度在所设定的温度上下波动幅度就大，所测灵敏度就低。若贝克曼温度计精密度较低，在不同时间记下的温度变化值相差就大，即水浴温度在所设定温度下波动大，其灵敏度也就低；同样地，接触温度计的感温效果较差，在高于所设定的温度时，加热器还不停止加热，使得浴槽温度下降慢，这样在不同的时间内记录水浴温度在所设定的温度上下波动幅度大，所测灵敏度也就低。灵敏度曲线一般有如图1-5所示的几种形式。
曲线①是由于加热器功率过大、热惰性小引起的超调量; 曲线②加热器功率适中，但热惰性大引起的超调量; 曲线③加热器功率适中,热惰性小,温度波动小，即灵敏度较大。
显然，要提高恒温槽的灵敏度，应使用功率适中的加热器，精密度高的接触温度计、贝克曼温度计及水银温度计等，搅拌器的搅拌速度要固定在一个较适合的值，同时要根据恒温范围选择适当的工作介质。
2．关于工作介质的选择，要根据恒温范围而定。下表所列数据，可作参考。
T
Ts
图1-5 恒温浴灵敏度曲线的几何形式
某些液体介质的工作温度范围
实验二 凝固点降低法测定摩尔质量
一、目的要求
1．用凝固点降低法测定脲的摩尔质量； 2．掌握溶液凝固点的测量技术；
3．通过本实验加深对稀溶液依数性的理解。 二、基本原理
纯溶剂的凝固点是其固-液态两相达平衡时的温度，而溶液的凝固点是固态纯溶剂和溶液成平衡时的温度。溶液的凝固点低于纯溶剂的凝固点，凝固点的降低值与溶液的浓度成正比。即
ΔT f =T f* - T f = K f m B （1）
式中，ΔT f 凝固点降低值，T f*为纯溶剂的凝固点，T f 为溶液的凝固点，K f 为凝固点降低常数，其数值仅与溶剂的性质有关，m B 为溶质的质量摩尔浓度。
若溶质的质量为W B ，溶剂的质量为W A ，则此溶液的质量摩尔浓度为
（2）
式中，M B 为溶质的摩尔质量。将该式代入上式，有
A
B B
f
f W M W K T =?
整理，得
A
f B
f
B W T W K M ?= （3）
若已知某溶剂的凝固点降低常数K f 值，通过实验测定此溶液的凝固点降低值ΔT f ，即可计算溶质的摩尔量M B 。显然，本实验的关键就是测定溶剂的凝固点T f *以及溶液的凝固点T f 。
测定凝固点的方法，通常是将溶液逐渐冷却，但由于过冷现象的存在，往往冷却到凝固点，并不析出晶体。此时，搅拌或加入晶种，促使溶剂结晶，结晶放出的凝固热，将使温度回升，当放热与散热达到平衡时，即为溶液的凝固点。但若过冷太厉害或寒剂温度过低，则凝固热抵偿不了散热，此时温度不能回升到凝
A
B B B W M W m =
固点，在温度低于凝固点时完全凝固，就得不到正确的凝固点。溶剂与溶液的步冷曲线形状有所不同，如图2-1所示。
若将纯溶剂逐步冷却至两相共存时，自由度f *=1-2+1=0，步冷曲线出现水平线段，其形状如图曲线（1）所示。但实际过程往往发生过冷现象，则步冷曲线可能为曲线（2）和（3）所示。曲线（2），稍有过冷现象，根据平台所示的平衡温度，确定要测的凝固点。曲线（3），过冷现象严重，无平衡温度，不能得到凝固点。
若将溶液逐步冷却至两相共存时，自由度f*=2-2+1=1，温度仍可下降，步冷曲线只出现拐点，而无平台，如曲线（4）所示。而实际过程的过冷现象，将使温度回升，当回升到最高点又开始下降，如图曲线（5）、（6）所示。随着部分溶剂凝固析出，剩余溶液浓度变大，其凝固点也在下降，显然，回升的最高温度不是原浓度溶液的凝固点。因此，实验采用稀溶液，控制稍有过冷现象，使晶体析出量不要太多，以起始浓度代替平衡浓度，对测定结果不会产生显著影响，如曲线（5）所示。若过冷现象严重，测得的凝固点偏低，影响测量结果，如曲线（6）所示 。显然，在实验测定中，要设法控制适当的过冷程度，一般可通过控制寒剂温度以及搅拌速率等方法来进行控制。
几种不同溶剂的K f 值见下表：
T
T*f
T f
t
图2-1 步冷曲线示意图
本实验选用水为溶剂脲为溶质，分别测定脲的水溶液和水的凝固点，以求得脲的摩尔质量。
稀溶液的凝固点降低值不大，温度的测量要用较精密仪器，即，选用贝克曼温度计。
三、仪器与试剂
凝固点测定仪 1套 烧杯（1000ml ） 1只 数字式贝克曼温度计 1台 水银温度计（分度值0.1） 1支 酒精温度计 1支 移液管（25ml ） 1支 脲（分析纯）
碎冰 蒸馏水 四、实验步骤 1．装置仪器
按图2-2将凝固点测定仪安装好。凝固点管，数字式贝克曼温度计探头及搅棒均必须清洁和干燥，防止搅拌时搅棒与管壁或温度计相摩擦。 数字式贝克曼温度计的使用，参见仪器部分有关内容。
2.调节寒剂的温度
在冰槽中注入2/3体积的自来水，然后加入冰块及食盐，以保持水温在-2℃左右（寒剂温度以不低于所测凝固点3℃为宜）。 实验中寒剂应不断搅拌并间断补充碎冰，使其温度基本保持不变。
3．溶剂凝固点的测定
图2-2 凝固点测定仪
用移液管向清洁、干燥的凝固点管内加入25mL蒸馏水，加入的蒸馏水要足够浸没贝克曼温度计的探头，但也不宜太多，注意不要将蒸馏水溅在管壁上。
先将盛有蒸馏水的凝固点管直接插入寒剂中，开动搅拌器，使蒸馏水逐步冷却，当有冰析出时，将凝固点管从寒剂中取出，擦去管外的冰水，插入空气套管中，缓慢均匀搅拌，观察贝克曼温度计读数，直至温度稳定后，记下读数，此即蒸馏水的近似凝固点。
取出凝固点管，用手温热之，使管中的冰全部溶化，再将凝固点管直接插入寒剂中并缓慢搅拌，使蒸馏水较快的冷却，当蒸馏水温度降至近似凝固点0.5℃时迅速取出凝固点管，擦干后插入空气套管中，并缓慢搅拌，使蒸馏水的温度均匀的逐渐下降。当温度低于近似凝固点0.2℃-0.3℃左右时，应加速搅拌（防止过冷超过0.5℃，）促使固体析出。当固体析出时，温度开始回升。立即改为缓慢搅拌，记录温度回升后贝克曼温度计读数，直至稳定。此平衡温度即为纯溶剂的精确凝固点。重复测定三次，求出平均值。(要求误差小于±0.003℃) 4．溶液凝固点的测定
取出凝固点管，如前将管中冰溶化，向凝固点管加入事先已精确称量的脲（约为0.2-0.3克，在分析天平上准确称量），所加的量使溶液的凝固点下降0.5℃左右，待脲全部溶解后，依上述方法测定溶液的凝固点。先测近似凝固点，再精确测定，注意，溶液的凝固点是取温度回升后所达到的最高温度。重复三次，取平均值。
五、数据记录与处理
1．根据所测水的温度，查此温度水的密度，计算所用水的质量。
2．将实验数据填入下表，并计算脲的摩尔质量以及相对误差。
附表：
六、思考问题
1．为什么要先测近似凝固点？
2．根据什么原则考虑加入溶质的量？太多或太少影响如何？
3．冷凝管内液体在冷却过程中有哪些热交换？
4．根据实验测量结果误差，说明影响测量结果的主要因素。
七、特别启示
1．本实验测量的关键是寒剂温度和搅拌速度的控制。寒剂温度过高会导致冷却太慢，过低则测不出正确的凝固点。搅拌速度缓慢和快速要科学适度，每次测量都应按要求速度搅拌，并每次测量时搅拌条件要完全一致。水的过冷度约0.7℃～1℃(视搅拌快慢)，为了减少其过冷度，可快速搅拌或加入晶种，并且在每次测量中操作应尽量一致。
2．注意过冷程度对溶剂和溶液凝固点测量结果的影响，应如何控制实验条件使测量结果达到比较满意的程度。
3．浓度与测量结果关系如何。如何减少浓度的影响。
实验三 纯液体饱和蒸气压的测量
一、目的要求
1．明确纯液体饱和蒸气压的定义和气液两相平衡的概念，理解纯液体饱和蒸气压和温度的关系—克劳修斯-克拉贝龙（Clausius- Clapeyron ）方程式；
2．用等压计测定不同温度下乙醇（或水、环己烷、正己烷）的饱和蒸气压。初步掌握真空实验技术；
3．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。
二、基本原理
在一定温度下，与纯液体处于平衡状态时的蒸气压力，称为该温度下的饱和蒸气压。应注意，这里的平衡状态是指动态平衡。在某一温度下，被测液体处于密闭真空容器中，液体分子从表面逃逸成蒸气，同时，蒸气分子因碰撞而凝结成液相，当两者的速率相等时，就达到了动态平衡，此时，气相中的蒸气密度不在改变，因而具有一定的饱和蒸气压。
纯液体的蒸气压是随温度变化而改变的，它们之间的关系可用克劳修斯-克拉贝龙（Clausius-Clapeyron ）方程式来表示：
dT p d *ln =2
RT
H m
v ? （1） 式中p *为纯液体温度T 时的饱和蒸汽压；T 为热力学温度；Δv H m 为液体摩尔气化热；R 为气体常数。如果温度变化的范围不大，Δv H m 可视为常数，当作平均摩尔汽化热。将上式进行不定积分，得：
lnp *=-RT
H m
v ?+C （2） 式中C 为积分常数，此值与压力P *的单位有关。
由（2）式可知，在一定温度范围内，测定不同温度下的饱和蒸汽压，以lnp *-1/T 作图，可得一条直线。由该直线的斜率可求得实验温度范围内液体的平均摩尔气化热Δv H m 。当外压为101.325 kPa 时，液体的蒸气压与外压相等时的温度，称为该液体的正常沸点。从图中也可以求得其正常沸点。
测定饱和蒸气压常用的方法有动态法、静态法和饱和气流法等。本实验采用静态法，即将被测物质放在一个密闭的系统中，在不同温度下直接测量其饱
和蒸气压，在不同外压下测量相应的沸点。此法适用于蒸气压比较大的液体。 三 、仪器与试剂
蒸汽压测定装置 1套 抽气泵 1台 气压计 1支 电加热器（300W ） 1只 温度计（分度值0.1 ℃及1℃） 各一只 磁力搅拌器 1台 无水乙醇（分析纯） 四、实验步骤
１．按仪器装置图（如图3-1所示）接好测量线路。
所有接口必须严密封闭。平衡管由三根相连通的玻璃管a,b 和c 管组成，a 管中储存被测液体，b 和c 也有液体在底部相连，当a,c 管的上部纯粹是待测液体的蒸气，b 与c 管中的液面在同一水平时，则表示c 管液面上的蒸气压与加在b 管液面上的外压相等。此时，液体的温度即为系统的气液平衡温度，亦即沸点。
平衡管中的液体可用下法装入：先将平衡管取下，洗净，烘干，然后烤烘a 管，赶走管内空气，速将液体自b 管的管口灌入，冷却a 管，液体即被吸入。反复两三次，使液体灌至a 管高度的三分之二为宜，然后接在装置上。
2．系统检漏
缓慢旋转三通活塞，使系统通大气。开启冷却水，接通电源，使抽气泵正常运转4~5min ，再关闭活塞，使系统减压（注意！旋转活塞必须用力均匀，缓慢，同时注视真空表），至余压大约为104Pa 后关闭活塞。如果在数分钟内真空
图3-1 纯液体饱和蒸汽压测定装置图
表示值基本不变，表明系统不漏气。若系统漏气则应分段检查，直至不漏气为止，才可进行下一步实验。
3．测定不同温度下纯液体的饱和蒸汽压
转动三通活塞使系统与大气相通。开动搅拌器，并将水浴加热，随着温度逐渐上升，平衡管中有气泡逸出。继续加热至正常沸点之上大约5℃左右。保持此温度数分钟，以便将平衡管中的空气赶净。
（1）测定大气压力下的沸点。
测定前应正确读取大气压数据。
系统空气被赶净之后，停止加热。让温度缓慢下降，c管中的气泡将逐渐减少直至消失。c管液面开始上升而b管液面下降。严密注视两管液面，一旦两液面处于同一水平时，记下此时的温度。细心而快速的转动三通活塞，使系统与泵略微连通。既要防止空气倒灌，也应避免系统突然减压。
重复测定三次。结果应在测量允许误差范围内。
（2）测定不同温度下纯液体的饱和蒸汽压
在大气压力下测定沸点之后，旋转三通活塞，使系统缓慢减压。减至压差约为43103Pa或约为30mmHg，平衡管内的液体又明显气化，有气泡不断逸出。注意，勿使液体沸腾。随着温度下降，气泡再次减少直至消失。同样，等b,c两管液面相平时，记下温度和真空表读数。再次转动三通活塞，缓慢减压。减压幅度同前，直至烧杯内水浴温度下降至50℃左右。停止实验，再次读取大气压力。
五、数据记录与处理
1．正确记录全部原始数据。
2．对温度计作露茎校正。
3．以蒸气压P*对T作图。
4．在P*-T曲线上均匀取几个点，列出相应的数据表。
5．绘出lnP*对1/T的直线图，找出lnP*= - A/T+B的形式。求得平均Δv H m 以及液体的正常沸点。
附表：
六、思考问题
1．本实验的测量关键是什么？应如何注意？
2．若平衡管内空气未被驱赶干净，对实验结果有何影响？
3．用此装置图可以很方便的研究各种液体，其中很多都是易燃的，在加热时应注意什么问题？
七、特别启示
1．严格区别正常沸点，大气压下沸点以及不同温度其蒸气压的差异和联系。
2．实验前，驱赶平衡管中的空气：在常压下利用水浴加热被测液体，使其温度高于正常沸点3～5℃，持续约5min。让其自然冷却，读取大气压下的沸点。再次加热并进行测定。如果偏差在正常范围内，可认为空气已被赶净。但注意，切勿过分加热，否则，蒸气来不及冷凝就进入抽气泵，或冷凝液过多影响测量。
3．实验过程中，以静制动，以动得静。其一，冷却速度不能太快（不大于0.5℃/min左右），否则，测得值偏离平衡温度。因温度滞后效应问题。其二，严防空气倒灌，否则，实验要重做。防止方法：在每次读取平衡温度和平衡压力后，应立即加热或缓慢减压。
4．停止实验时，防止泵油倒灌。应缓慢地先打开三通活塞，使其通入大气，然后切断电源，关闭冷却水。
实验四 燃烧热的测定
一、目的要求
1．用氧弹热量计测定奈的燃烧热；
2．明确燃烧热的定义，定压然烧热和定容燃烧热的差别及其相互关系； 3．熟悉量热计的原理、构造，掌握氧弹热量计的实验技术； 4．学会雷诺图解法校正温度改变值。 二、基本原理 1．燃烧热
根据热化学的定义， 1mol 某物质完全燃烧时的热效应，称为燃烧热。所谓完全燃烧，是指该物质中的碳氧化生成二氧化碳，氢氧化生成水，如，奈
C 10H 8（s ）+12O 2（g ）→10CO 2（g ）+4H 2O （l ）
燃烧热可分为定容燃烧热Q v 和定压燃烧热Q p 。据热力学原理可知，Q v 等于系统内能改变量ΔU ；Qp 等于其焓变ΔH.。若把参与反应的气体和反应生成的气体作为理想气体来处理，则它们之间的关系为：
Δ H. = ΔU+ Δ（PV ） Q p=Q v + Δ n R T
式中，Δ n 为反应前后气体的物质的量之差；R 为气体常数；T 热力学温度。
热量计的种类很多，本实验选用的是氧弹热量计，是一种环境恒温式热量计。 氧弹热量计的装置如图4-1所示。它是由氧弹、盛水桶、搅拌器、贝克曼温
图4-2 氧弹剖面图
图4-1氧弹热量计装置图
度计、空气隔热层、恒温水夹套等组成。氧弹置于盛水桶中，是由不锈钢制成的，桶内还有搅拌器和贝克曼温度计，桶外是空气隔热层，再外面是恒温水夹套。恒温水夹套中也有搅拌器和温度计。氧弹的剖面图如图4-2所示。它是由弹体、弹盖、电极、小皿等组成。
2．氧弹热量计
氧弹热量计的基本原理是能量守恒定律。测量时，将样品放在燃烧皿上，弹内充入氧气，以燃烧铁丝引燃。样品完全燃烧后所释放的能量，使得氧弹本身、周围介质和有关附件的温度升高，以贝克曼温度计测量介质在燃烧前后的变化值，就可求算该样品的定容燃烧热。其关系式如下：
－（W样/M样）Qv－lQ l=（W水C水+C计）ΔT
式中，W样和M样分别为样品的质量和摩尔质量；Qv为样品的恒容燃烧热；l 和Q l是引燃用铁丝的长度和单位长度燃烧热，W水和C水是水的质量和比热容；C计为量热计的水当量，即除水之外，热量计温度升高1℃所需的热量；ΔT为样品燃烧前后水温的变化值。
为了保证样品完全燃烧，氧弹中须充以高压氧气或其他氧化剂。因此氧弹须有很好的密封性能，耐高压且耐腐蚀。氧弹应放在一个与室温一致的恒温套壳中。盛水桶与套壳之间有一高度抛光的挡板，以减少热辐射和空气的对流。
3．雷诺温度校正图
实际上，热量计与周围环境的热交换无法完全避免，它对温度测量的影响可用雷诺（Renolds）温度校正图校正。具体方法为：称取适量待测物质，估计其完全燃烧可使水温升高1.5~2.0℃。预先调节水温使其低于室温1℃左右。按操作
步骤进行测定，观察燃烧前后水温的变化，
根据不同时间测得的温度，作温度-时间关
系图，可得如图4-3所示的曲线。图中H点
意味着燃烧开始，热传入介质；D 点为观察
到的最高温度；从相当于室温的J 点作水平
线交曲线于I 点，过点I 做垂线a b, 再将
FH线和GD线分别延长并交a b线与A、C
两点，其间的温度差值即为经过校正的ΔT。图4-3 雷若温度校正图
图中AA?为开始燃烧到温度上升至室温这一段时间Δt1内，由环境辐射和搅拌引进的能量造成的升温，故应予以扣除。CC?是由室温升高到最高点 D 这一段时间Δt2内，热量计向环境的热漏造成的温度降低，计算时必须考虑在内。故可认为，AC两点的差值较客观地表示了样品燃烧引起的升温数值。
在某些情况下，热量计的绝热性能良好，热漏很小，而搅拌器功率较大，不断引进的能量，使得曲线不出现极高温度点，此时，其校正方法与前述相似。
三、仪器与试剂
氧弹热量计1套万用表1个
贝克曼温度计1支案秤（10kg ）1台
氧气钢瓶1只温度计（0~50℃）1支
氧气减压阀1只秒表1只
压片机1台烧杯（1000ml）1只
电炉（500w）1个台天平1台
塑料桶1个引燃铁丝
直尺1把苯甲酸（分析纯）
剪刀1把萘（分析纯）
分析天平1台
四、实验步骤
1．水当量的测定
（1）样品的制作—压片：用台天平称取约0.9 g 左右的已干燥苯甲酸，在压片机上压成圆片。注意，压力要适中，压片太紧，不易完全燃烧；压片太松，样品容易脱落。用镊子将样品在干净的称量纸上轻击二、三次，除去表面粉末后再用分析天平精确称量。
（2）装样与充氧
打开氧弹，擦净内壁、电极以及金属小皿，特别是电极下端的不锈钢丝更应擦干净。小心将样品片放在小皿中，剪取约18cm长的引燃铁丝，在直径约3mm 的棒上，将引燃铁丝的中段绕成螺旋形约5~6圈。将螺旋部分紧贴在样品的表面，两端如图2所示固定在电极上。注意，引燃铁丝不能与金属器皿相接触。用万用表检查两电极间电阻值，一般不应大于20 Ω。旋紧氧弹盖，卸下进气管口的螺
栓，换接上导气管接头。导气管的另一端与氧气钢瓶上的减压阀连接。打开氧气钢瓶阀门，向氧弹中充入2Mpa（20kg．cm-2）的氧气。钢瓶和气体减压阀的使用方法见实验技术。
充氧时，逆时针打开钢瓶总开关，使高压表为100kg．cm-2；顺时针旋紧调节螺杆（减压阀），使活塞打开，低压表为20kg．cm-2。这样，高压气体经节流减压进入工作系统。转动调节螺杆，改变活门开启高度，调节气体通过量，使其达到所需压力。1-2min后，充气完毕，旋松调节螺杆，关闭总开关。
旋下导气管，旋紧减压阀调节螺杆，放掉氧气表中的余气。将氧弹的进气螺栓旋上，再次用万用表检查两电极间的电阻。若电阻过大或电极与弹壁短路，则应放出氧气，开盖检查。
（3）测量
用案秤准确称取已被调节到低于室温(夹套温度)约1.0℃的自来水3.0kg于盛水桶内。将氧弹放入水桶中央，装好搅拌马达，把氧弹两电极用导线与电火变压器相连接，盖上盖子，用贝克曼温度计（或数字式精密温差测量仪）测恒温水夹套的温度（即雷诺温度校正图中的J点），然后再将其插入系统。开动搅拌马达，待温度稳定上升后，每隔1min读取一次温度（准确读至0.001℃）。10~12min后，点火___按下变压器上电键4~5s。点火后，温度读数为每15s（或30s）一次，直至两次读数差值小于0.005℃，读数间隔再恢复为每1min一次，继续10~12min 后，方可停止实验。
关闭电源，取出贝克曼温度计（或数字精密温差测量仪的探头），再取出氧弹，打开氧弹出气口，放出余气。旋开氧弹盖，检查样品燃烧是否完全。氧弹中应没有明确的燃烧残渣。若发现黑色残渣，则应重做实验。测量未燃烧铁丝的长度，计算实际燃烧铁丝的长度。最后，擦干氧弹和盛水桶。
注意，样品的点燃及燃烧完全与否，是本试验最重要的一步。
2．萘燃烧热的测定
称取0.6 g 左右的萘，按上述方法进行测定。
五、数据记录与处理
1．苯甲酸的燃烧热值为-26460 J/g ,引燃铁丝的燃烧值为-2.9J/cm。
2．作萘和苯甲酸的雷诺校正图，由ΔT计算水当量和萘的定容燃烧热Qv，
并进一步计算其定压燃烧热Qp。
3．根据所用仪器的精度，正确表示测量结果，并指出最大测量误差所在。
附表1：
附表2：
六、思考问题
1．为了使实验点火成功和完全燃烧应该注意什么问题？
2．固体样品为什么要压成片状？
3．在量热学测定中，还有那些情况需要用到雷诺温度校正方法？
4．如何用萘的燃烧热数据来计算萘的标准生成热？
七、特别启示
1．为确保证实验成功（点火和完全燃烧）还需尽可能做到：
（1）将标准物质苯甲酸用研钵研细后，在100~105 ℃烘箱中烘干3~4小时，待冷却到室温，置于干燥器中待用。
（2）压成圆片的样品,若能在样品中间打个小洞，将螺旋形燃烧铁丝从中穿过,只要能点火成功，样品一定能完全燃烧。
（3）装样品时燃烧铁丝不能与放样品的金属小皿接触，否则电路短路，样
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。
《大学化学基础实验2》实验报告 课程：物理化学实验 专业：环境科学 班级： 学号： 学生姓名：邓丁 指导教师：谭蕾 实验日期：5月24日
实验一、溶解焓的测定 一、实验名称：溶解焓的测定。 二、目的要求:(1)学会用量热法测定盐类的积分溶解焓。 (2)掌握作图外推法求真实温差的方法。 三、基本原理： 盐类的溶解通常包含两个同时进行的过程：一是晶格的破坏，为吸热过程；二是离子的溶剂化，即离子的水合作用，为放热过程。溶解焓则是这两个过程热效应的总和，因此，盐类的溶解过程最终是吸热还是放热，是由这两个热效应的相应大小所决定的。影响溶解焓的主要因素有温度、压力、溶质的性质以及用量等。热平衡式： △sol H m=-[（m1C1+m2C2）+C]△TM/m2 式中, sol H m 为盐在溶液温度及浓度下的积分溶解焓, J·mol , m1 , m2 分别为水和溶质的质量, M 为溶质的摩尔质量,kg·mol -1 ;C1 ,C 2 分别为溶剂水, kg; 溶质的比热容,J·kg -1；T 为溶解过程中的真实温差,K;C 为量热计的热容, J·K- 1 ,也称热量计常数.本实验通过测定已知积分溶解焓的标准物质 KCl 的 T ,标定出量热计热容 C 的值. 四、实验主要仪器名称： NDRH-2S型溶解焓测定实验装置1套（包括数字式温度温差测量仪1台、300mL简单量热计1只、电磁搅拌器1台）；250mL容量瓶1个；秒表1快；电子 ；蒸馏水 天平1台；KCl；KNO 3 五、实验步骤： （1）量热计热容 C 的测定 ( 1 ) 将仪器打开 , 预热 . 准确称量 5.147g 研磨好的 KCl , 待用 . n KCl : n水 = 1: 200 （2）在干净并干燥的量热计中准确放入 250mL 温室下的蒸馏水,然后将温度传感器的探头插入量热计的液体中.打开搅拌器开关,保持一定的搅拌速度,待温差变化基本稳定后,读取水的温度 T1 ,作为基温. （3）同时, 每隔30s就记录一次温差值,连续记录8 次后, 将称量好的 5.174g KCl 经漏斗全部迅速倒入量热计中,盖好.10s记录一次温度值,至温度基本稳定不变,再每隔 30s记录一次温度的数值,记录 8 次即可停止. （4）测出量热计中溶液的温度,记作 T2 .计算 T1 , T2 平均值,作为体系的温度.倒出溶液,取出搅拌子,用蒸馏水洗净量热计. KNO3 熔解热的测定:标准称量 3.513g KNO3 ,代替 KCl 重复上述操作.
物化实验总结与心得 闽江学院化学与化学工程系120101202242 朱家林 时间过的很快，一个学期的物化实验已经结束了。经过一个学期的物化实验的学习，学到了很多专业知识和实验基本操作，以及很多做人做事的技巧和态度。物化实验是有用的，也是有趣的，物理化学实验涉及到了化学热力学、化学动力学、电化学、表面化学。一下，简单的回顾一下本学期的十四个物化实验。 实验一、燃烧热的测定 用氧弹卡计测定萘的燃烧热；了解恒压燃烧热与恒容燃烧热的区别；了解卡计中主要部分的作用。掌握卡计的实验技术；学会用雷诺图解法校正温度变化。热是一个很难测定的物理量，热量的传递往往表现为温度的改变。而温度却很容易测量。如果有一种仪器，已知它每升高一度所需的热量，那么，我们就可在这种仪器中进行燃烧反应，只要观察到所升高的温度就可知燃烧放出的热量。根据这一热量我们便可求出物质的燃烧热。试验中要注意：压片时应将Cu-Ni合金丝压入片内；氧弹充完氧后一定要检查确信其不漏气，并用万用表检查两极间是否通路；将氧弹放入量热仪前，一定要先检查点火控制键是否位于“关”的位置。点火结束后，应立即将其关上。氧弹充氧的操作过程中，人应站在侧面，以免意外情况下弹盖或阀门向上冲出，发生危险。 实验二、液体饱和蒸汽压的测定 明确纯液体饱和蒸气压的定义和气液两相平衡的概念，深入了解纯液体饱和蒸气压和温度的关系棗克劳修斯-克拉贝龙方程式；用等压计测定不同温度下苯的饱和蒸气压。初步掌握真空实验技术；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。测定前必须将平衡管a,b段的空气驱赶净。冷却速度不应太快，否则测得的温度将偏离平衡温度。如果实验过程中，空气倒灌，则实验必须重做。在停止实验时，应该缓慢地先将三通活塞打开，使系统通大气，再使抽气泵通大气（防止泵中油倒灌），然后切断电源，最后关闭冷却水，使装置复原
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。
实验2 燃烧热的测定 （基础性实验） 一.实验目的 1.了解氧弹热量计的原理、构造及使用方法。 2.明确恒容燃烧热与恒压燃烧热之间的区别与联系。 3.学会雷诺图解法校正温度变化值。 二.实验原理 在指定温度和压力下，1摩尔物质完全燃烧成指定产物所放出的热量，称为该物质的燃烧热。反应式：C 6H 5COOH(s)+15/2O 2(g)—→7CO 2(g)+3H 2O(l) ∑+?=?)(g RT U H B m r m r γ（1） θρθθd W C V m q M m U n m ?+-='+?0 )(r （2） ))((0θθρ-+-=?n m r W C V m M U （3） θ??- =?W m M U m r （4） 1．△θ为温度改变值，用图解法进行校正。如图： 雷诺法校正温度示意图 2.W 值：用标准苯甲酸进行标定。 三．仪器与药品 1.SHR-15A 燃烧热实验一台 压片机一台 氧气钢瓶一个 （附减压阀和充
氧器）1000毫升容量瓶引燃镍丝剪刀放气阀 2.苯甲酸（标准物质）；苯甲酸或萘； 四．实验步骤 1.仪器水当量的测定（略）方法同下2步骤 2.分析纯苯甲酸的测定： （1）用台称天平称约1.0克苯甲酸，在压片机中压片，再用分析天平准确称取质量m. (2) 连接点火丝，充氧（2.0MPa）. (3) 传感器放入外筒，插好氧弹上的点火电源线，将其放入内筒，将电线放好，内筒中倒入3000毫升自来水。 。 （4）记录外筒温度T 外 （5）将传感器插入内筒，打开搅拌器，稳定后记录T 。 内 （6）采零，锁定。定时30s，温度显示实际温度与采零时温度的差值。 （7）记录10个数后，点火。再记录25~30个数结束。 （8）关闭电源。 （9）传感器放入外筒，将接线取下，拿出氧弹，放气，倒掉内筒中的水，收拾好工作台。 五．数据记录及处理 1.用雷诺图解法求出苯甲酸样品燃烧前后的温度差△θ。
绪言 物理化学是化学与化工专业的一门必修核心基础理论课。化学反应常伴随有物理变化，物理因素也可以引起或影响化学变化过程。物理化学是从物质的物理现象和化学现象的联系入手，应用物理学的基本原理与实验方法，如力、热、光、电、磁等，研究化学变化基本规律的科学。物理化学还为化学的其它分支科学提供基本理论与方法。学习物理化学的目的在于打下扎实的化学理论基础，增强分析和解决实际化学问题的能力，加深对无机化学、有机化学、分析化学等课程的理解，为仪器分析、化工热力学、化工原理、化学反应工程、催化化学、应用电化学等课程的学习提供必要的基础知识。物理化学是化学与化工及某些相关专业硕士研究生入学的必考科目之一。 1物理化学课程的基本内容 物理化学可分成以下三个主要部分：化学热力学、化学动力学、物质结构。其中物质结构已单独设课讲授。主要内容有： （一）热力学第一定律及其应用 核心提示：能量守恒与转化定律在热力学、热化学(主要涉及内能、热与功)中的应用。 主要内容：(1)热力学方法的特点和局限性；(2)体系与环境、强度性质与广度性质、可逆过程与不可逆过程、状态、状态函数、状态方程式、过程方程式、过程、途径、功、热、内能、焓、热容、反应进度、热效应、焦耳(Joule)-汤姆逊(Thomson)效应等热力学基本概念；(3)热力学第一定律、盖斯(Hess)定律、基尔霍夫(Kirchhoff)定律；(4)热力学第一定律对简单状态变化(如理想气体自由膨胀过程、等温过程、等压过程、等容过程、绝热过程、节流膨胀过程等)、相变、化学反应过程(等温与非等温)的分析，热、功、内能变化以及焓变(包括应用生成焓、燃烧焓、键焓等热力学数据)的计算。 （二）热力学第二定律及其应用 核心提示：过程的方向性与限度。 主要内容：(1)熵(S)判据：熵的引出(由卡诺循环出发)，熵增加原理，熵的统计意义，热力学第二定律的表述与数学表达式，物质的规定熵；(2)赫姆霍兹
物理化学实验数据处理 实验一 电极的制备及电池电动势的测定与应用 一、实验数据记录 二、数据处理 1饱和甘汞电极电动势的温度校正 )298/(1061.72415.0/4-?-=-K T V SCE ? 15.273+=t T t 组成饱和甘汞电极的KCl 溶液的温度，℃。 2测定温度下锌、铜电极电动势的计算 1） 测定温度下锌电极电势的计算 Zn Zn SCE Hg Zn E /2)(+-=-??平均值 )(/2平均值Hg Zn SCE Zn Zn E --=∴+?? 2） 测定温度下铜电极电势的计算 SCE Cu Cu Hg Cu E ??-=+-/2)(平均值 S C E Hg Cu Cu Cu E ??+=∴-+)(/2平均值 3） 测定温度下标准锌电极电极电势的计算 ++ + +±++=+=2222ln 2)(ln 2/2//Zn Zn Zn Zn Zn Zn Zn m F RT Zn F RT γ?α??θ θ +++ ±-=∴222ln 2//Zn Zn Zn Zn Zn m F RT γ??θ（±γ参见附录五表V-5-30，11.02-?=+l mol m Zn ） 4） 测定温度下标准铜电极电极电势的计算 ++ + +±++=+=2222ln 2)(ln 2/2//Cu Cu Cu Cu Cu Cu Cu m F RT Cu F RT γ?α??θ θ +++ ±-=∴222ln 2//Cu Cu Cu Cu Cu m F RT γ??θ（±γ参见附录五表V-5-30，11.02-?=+l mol m Cu ） 2 298K 时锌、铜电极标准电极电势的计算 1）锌电极标准电极电势的计算 )298/(000016.0)298(/)(//22-?-=+ +K T K V T Zn Zn Zn Zn θθ?? )298/(000016.0/)()298(//22-?+=∴++ K T V T K Zn Zn Zn Zn θ θ?? 1）铜电极标准电极电势的计算 2 6//)298/(1031.0)298/(0001.0)298(/)(22-?+-?+=-+ +K T K T K V T Cu Cu Cu Cu θθ?? 2 6//)298/(1031.0)298/(0001.0)()298(22-?+-?-=∴-+ +K T K T T K Cu Cu Cu Cu θθ?? 15.273+=t T t 组成相应电极的电解质溶液的温度，℃。
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
物理化学实验1 4. 2 分(8414)为测定物质在600～100℃间的高温热容, 首先要精确测量物系的温度。此时测温元件宜选用：( D ) (A) 贝克曼温度计(B) 精密水银温度计(C) 铂-铑热电偶(D) 热敏电阻 11. 2 分(8457)对旋光度不变的某样品, 若用长度为10 cm, 20 cm的旋光管测其旋光度, 测量值分别为α1, α2, 则：( B ) (A) α1=２α2(B) ２α1=α2 (C) α1=α2(D) α1≠α2 27. 2 分(8554)在电导实验测定中，需用交流电源而不用直流电源其原因是：( A ) (A) 防止在电极附近溶液浓度发生变化(B) 能准确测定电流的平衡点 (C) 简化测量电阻的线路(D) 保持溶液不致升温 28. 1 分(8556)测量溶液的电导时, 应使用： ( B ) (A) 甘汞电极(B) 铂黑电极(C) 银—氯化银电极(D) 玻璃电极 29. 1 分(8557)用电导法可以测量下列哪种溶液的平衡电离常数? ( B ) (A) CH3COONa (B) CH3COOH (C) CH3CH2OH (D) H2SO4(稀) 37. 5 分(8552)测定电解质溶液的电导常用__惠斯顿交流电桥________ 法，电导池常数的定义是____ K cell = l/A _____ ，它的测定方法是由交流电桥测已知电导率溶液的电阻得R，1/R= κ/K cell。 38. 2 分(8555)对溶液电导的测量时，由于离子在电极上放电，会产生极化现象，因此通常都是用较高___频率____ 的__交流_____ 电桥来测量的，所用的电极均镀以___铂黑____ 以减少极化作用。 43. 10 分(8413)现要安装一个50℃以下的恒温水槽, 应如何考虑下列问题： ①需要有哪些部件? ②如何配置恒温槽各部件? ③恒温槽放在20℃的实验室内, 欲控制25.0℃的恒温温度。恒温槽在 25.0℃时 的散热速率是0.060℃·min-1, 恒温槽内盛水10.0 dm3, 问应使用多少瓦的控温加热器为好? 己知1 dm3水为1000 g , 水的热容为4.184 J·g-1·K-1。
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？
思考题 影响诱导期和振荡周期的主要因素有哪些？答，影响诱导期的和振荡周期的因素有： ①温度。升高温度可缩短tu、tz及即可加速体系的振荡反应。可以通过测定不同温度下的tu 和tz来估算表观活化能 ②反应物浓度的影响：在B－Z体系振荡终止后，加入少量某一种反应物，体系可重新发生振荡反应，而加入其他各级反应物均不能使体系重新振荡，说明体系的振荡寿命由该反应物来决定，当它的浓度低于振荡反应的临界浓度，振荡反应终止，而增加其浓度，可使反应寿命延长；增加其他各反应物的浓度反而加速它的消耗，使振荡寿命缩短 ③-Cl的影响：一般认为对B — Z反应, Cl 具有抑制作用，它是通过竞争 2KBrO来抑制振荡反应，当Cl达到一定浓度时，可使振荡中止。人们常在反应开始或反应中用易和2KBrO反应的卤素离子来讨论它们的影响。 ④自由基的影响：丙烯腈可作为常用的自由基抑制剂，在开始或在振荡过程中加入丙烯腈均能抑制振荡，这也说明了自由基参与了振荡反应。 ⑤酸度的影响：B —Z反应必须在酸性介质中进行，其中研究最多的是以24 HSO为介质的反应，增加酸度一般可缩短tin 及tp ，加快振荡反应。有时可用非氧化性的酸，如34HPO 代替24 HSO。对某些B — Z反应体系，酸度的变化会影响到反应机理以致产生一系列复杂的振荡现象。 乌氏粘度计中支管C的作用是什么?能否去除C管改为双管粘度计使用?为什么？答：C管与外界相同，测定时管B中的液体在毛细管下端出口处与管A断开，形成气承悬液柱。这样液体流下时所受压力差与管A中液面高度无关，即与所加待测液体的体积无关，可以在粘度计内直接稀释液体。可以将C管去除，这样乌式粘度计便改成奥氏粘度计。使用奥氏粘度计测定时要求各溶液的体积要相等，即要先配制好各浓度的溶液以后逐次等体积加入粘度计内，每测一种浓度后须洗净并干燥粘度计，此法麻烦且费时。
2. 不稳定常数的测定 在络合物明显解离的情形下，用等摩尔系列法得到图2中的曲线，并作切线交于N 点。 设在N 点的光密度为D 0，曲线2极大的光密度为D ，则络合物的解离度α为： 对于MA 型络合物的 ，故将该络合物浓度c 及上面求出的α代入此式即可算出不稳定常数。 数据处理 2. 络合物不稳定常数的计算 在△D- 图上通过 为0和1.0处分别作曲线的切线，两切线交于一点，从 图上找到该点相应的光密度D 0以及曲线上极大点的光密度D ，由D 0和D 计算解离度α。 最后计算该络合物的不稳定常数 K 不稳文献值为2*10-3。 解： 从△D- 图上可以得到： D 0=0.382， D max = 0.264 则可求得解离度α： =0.50 得 =解离部分总浓度=总浓度络合物浓度总浓度D D 0=D 0ααK 不稳=c α21c M c M c A =D D 0=D 0 α=0.3820.3090.3820.264c M c M c A c M c M c A D D 0=D 0αc M c M c A αK 不稳=c α21
c A = c M 又知： c A + c M = 0.038 (mol ?L -1 ) 得 c A = c M = 0.019 (mol ?L -1 ) ∴ c MA = 0.019 (mol ?L -1 )，即c= 0.019 (mol ?L -1 ) 3. 络合反应标准自由能变化的计算 利用△G ? = - RT ln1/K 不稳计算该络合反应的标准自由能变化。 △G ? = - RT ln1/K 不稳 = -8.314*(273.15+22.5)*ln1/(2.63*10-3) = -1.46*104 (J ?mol -1) 原电池电动势数据处理 Ⅴ、数据记录(实验测试数据) E 1 = 1.11810 V (Zn-Cu 电池) E 2 = 1.07110 V (Zn-Hg 电池) E 3 = 0.04470 V (Cu-Hg 电池) Ⅵ、数据处理 1、 饱和甘汞电极的电极电势温度校正公式，计算实验温度时饱和甘汞电极的电极电势： )298/(1061.72415.0/4-?-=-K T V ? = 0.2415 - 7.61×10 –4(292 – 298) = 0.24607 V 2、 据测定的各电池的电动势，分别计算铜、锌电极的T ?、T θ?、298θ ?。 (1) 求 T ?： V E K Hg Cl Hg Cu Cu 29077.024607.004470.0)292(/3/222=+=+=+?? V E K Hg Cl Hg Zn Zn 82503.007110.124607.0)292(2//222-=-=-=+?? (2) 求T θ ?： αK 不稳=c α21= 0.019*0.309210.309= 0.019*0.0955 0.691=2.63*10 -3
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
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
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。
燃烧热的测定 （1）在燃烧热的测定实验中，哪些是系统？哪些是环境？系统和环境间有无热交换？这热交换对实验结果有何影响？如何校正？ 答：①盛水桶内部物质及空间如内筒水，氧弹，温度计，内筒搅拌器为系统，除盛水桶内部物质及空间的热量计其余部分为环境如外筒水。②系统和环境之间有热交换，③热交换的存在会影响燃烧热测定的准确值，④可通过雷诺校正曲线校正来减小其影响。 （2）搅拌太快或太慢对实验有何影响？ 答：搅拌的太慢，会使体系的温度不均匀，体系测出的温度不准，实验结果不准，搅拌的太快，会使体系与环境的热交换增多，也使实验结果不准。搅拌太快则散热过多,测得反应热偏低；搅拌过慢则热量分布不均匀,误差较大。 （3）压片时压力必须适中，片粒压得太紧或太松对实验结果有何影响？影响实验结果的主要因素有哪些？本实验成功的关键因素是什么？ 答：①片粒压的太紧，燃烧丝陷入药片内会造成燃不着，结果偏小（数值）。片粒压的太松，当高压充氧时会使松散药粉飞起，使得真正燃烧的药品少了，结果偏小（数值）。②实验过程中的系统误差；可能与当天的温度和气压有关；样品可能受潮使称量时产生误差；样品可能中可能含有杂质。(3)点火成功、试样完全燃烧是实验成败关键。 甲基红的酸离解平衡常数的测定 （1）在测定吸光度时，为什么每个波长都要用空白液校正零点？理论上应该用什么溶液作为空白液？本实验用的是什么溶液？ 答：①因为溶液（即使是去离子水也有紫外吸收，虽然很小）也是有吸光度的，而且溶液的吸光度会随着波长变化。不用空白溶液校正扣去溶液的吸光度，会使得测定结果有较大的误差。②理论上，应该使用被测溶液中不含有在测量波长处可吸收单色光的物质时所配置的溶液。③本实验用的是蒸馏水。 （2）制备溶液时，加入HCl、HAc、NaAc溶液各起到什么作用？ 答：Hcl使甲基红溶液主要以HMR的形式存在，而加入NaAc使甲基红溶液主要以MR-的形式存在，加入HAC是使之存在酸性环境，测不同PH下的酸离解平衡常数做准备。 （3）在本实验中，温度对测定结果有何影响？采取哪些措施可以减少由此而引起的实验误差？ 答：温度主要影响pH计对溶液pH的测定，在pH计上都有一个温度调节钮，用以调节温度，以减少由此带来的误差。 （4）、酸式甲基红、碱式甲基红的颜色答：呈红色，呈黄色 纯液体饱和蒸汽压的测定 1、在液体饱和蒸汽压的测定实验中，缓冲储气罐有什么作用？如何检查实验装置的气密性？ 答案：（1）缓冲压力和调节压力。 （2）接通冷凝水，关闭进气阀和抽气阀，打开平衡阀，开启真空泵电源，缓慢打开抽气阀，抽泣至压力为-70kPa左右时。关闭抽气阀，观察整套装置的气密性，压力变化不得大于0.6kPa·min-1,如果符合要求，在关闭平衡阀，观察部分装置的气密性，压力变化也不得大于0.6kPa·min-1。 2、实验开始时排气的目的是什么？怎样判断空气已被赶尽？如何判断等压计中的气体和液体已达平衡？ 答案：⑴驱赶等压计（A、B管）内的空气。⑵重新抽气 3 分钟，若同一温度下两次压力读数相同则说明等压计中的空气已被抽尽。⑶等压计中的 B、C 两管液面不再移动。 3、测定饱和蒸汽压的常用方法：动态法、静态法、饱和气流法，每种方法是在什么条件下测定什么物理量。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。 (3)饱和气流法：使干燥的惰性气体通过被测物质，并使其为被测物质所饱和，然后测定所通过的气体中被测物质蒸汽的含量，就可根据道尔顿分压定律算出此被测物质的饱和蒸汽压。采用静态法测定乙醇
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