物理化学实验习题五
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物理化学实验习题五问答题问答题答案问答题1.用氧弹量热计测定有机化合物的燃烧热实验, 有的实验教材上要求在量热测定时，在氧弹中加几滴纯水，然后再充氧气、点火，请说明加的这几滴水的作用是什么？2.某研究所，需要测定牛奶样品的热值，请提出所需仪器及实验步骤。
3.在量热实验中(例如溶解热的测定)经常要用电能对量热计进行能当量的标定, 请绘出电能测量线路, 并加以说明。
4.某种不可燃固体物质, 加热可使它分解成为另一种固体和一种气体, 请设计一个实验以测定上述分解反应的∆H$和∆S$, 简要叙述实验方法和所依椐的热力学原理, 不必绘出实验装置图。
5.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。
④若恒温槽控制的温度略低于室温, 应采取什么措施才能达到恒温目的(不用现成的致冷器)?6.欲用溶液法测定溴苯的偶极矩，现查得溴苯、苯、乙醇、环己烷、四氯化碳、水的一些物理常数如下：溴苯苯乙醇环己烷四氯化碳水密度ρ20/g·cm-3 1.4950 0.879 0.789 0.7786 1.600 0.9982折光率n20 1.5594 1.5011 1.3614 1.4266 1.4603 1.3330沸点T b/℃156.43 80.3 78 80 75.5 1007.已知某物质的相对分子质量为146, 它溶于环己烷中, 但不知道它在环己烷中是以单体还是二聚体，或两者的平衡状态存在。
请提出一种实验方法, 对该物质在环己烷中的存在状况作出判断（需说明方法、需已知和测定的数据）。
8.测定萘-苯的固液二组分相图，请写出所需仪器、实验步骤。
注：苯的凝固点是 5.5℃，萘的凝固点是80℃。
9.强电解质稀溶液符合∧m= ∧- A c1/2规律，请设计一个实验方案，以求出 KNO3稀溶液的∧m与c的具体函数关系式（写明实验方法原理，测定线路及主要测定步骤）。
10.在电导仪说明书中，常指出测电解质溶液用镀了铂黑的电导电极(电导池), 而测蒸馏水电导时应用光亮铂电极, 你认为这是为什么?11.用界面移动法测定H+ 的迁移数时, 为什么选用一定浓度的CdCl2溶液作为指示溶液?12.试解释双液电池所用盐桥，何以常用琼脂作支持物。
13.在图中所示的电池的A，B 两极上，要求加上0.1254 V 电压（直流）。
说明如何用电位差计实现这一要求。
14.用电位差计测定原电池的电动势时，标准化这一操作起什么作用？要测得精确的电动势值，测定操作的关键是什么？15.在用对消法测定电池电动势的装置中，要使用电位差计及检流计，当选用电位差计的型号及检流计的型号时，要注意什么问题？16.请设计一电化学实验，测定下列反应的等压热效应，并说明其理论根据（不写实验装置及实验步骤）。
Ag(s) + HCl(aq) ＝AgCl(s)↓ + 1/2 H2(g)17.你在那个物化实验中使用过标准电池? 简述它在实验中起的作用, 它是提供标准电极电位, 还是提供标准电流, 还是标准电位差?18.测定电极在有电流通过时的电极电势，通常采用三电极的方法,请画出此测量装置的示意图, 并标出三个电极的名称。
19.在H2超电势测定实验中，鲁金毛细管的作用是什么? 实验线路中为什么要有三个电极，它们的作用是什么？20.在甲酸氧化反应动力学的实验中，在水溶液中，甲酸被溴氧化的反应机理经研究确认可用下式表示:HCOO-+ Br2─→ CO2+ HBr + Br- (1)在该反应体系中又同时存在以下二个平衡：HCOOH ＝H+ + HCOO-………… (2) K aBr-+ Br2＝Br (3)问(A) 请导出反应(1) 完整的速率方程式(B) 请问应控制什么样的条件，才能得到如下简化了的反应速率方程－d[Br2] / d t = k [HCOOH][Br2]21.反应C2O+ Br2─→ 2CO2↑+ 2Br-请提出做该反应的宏观动力学测定的两种实验方法，对其中的一种方法设计测定该反应的C2O和Br2的反应级数的实验方案。
22.用物理法对某一反应的宏观动力学性质进行实验测定时，选择跟踪反应的某一物理量，一般希望它具有什么条件？23.在室温20℃，标准大气压力下，用量氧气体积的方法测定30.0℃反应H2O2─→ H2O + 1/2 O2的反应速率常数, 测定装置中量气管体积为 50 cm3，若测定时取过氧化氢溶液20 cm3，则该溶液的浓度最大不能超过何值，才能适应所用的量气管。
（假设O2服从理想气体方程）。
24. 绘制惠斯登电桥的原理图。
25.在热导式热量计中, 把分别处在283.15K的1.0763 g 四甲基硅烷和1.7211g 的四甲基锡相混合，并自动记录由混合热所产生的峰面积A1, 再在热量计中的电阻为28.132 的加热器上通以0.068450 A的电流14.193 s, 同样自动记录此热效应所产生的峰面积A2 (温度同为283.15 K), 并得到A2/A1=1.3011。
(1) 计算这两个液体样品在283.15 K时的混合焓(2) 计算摩尔混合焓和混合物{(1-x)Si(CH3)4+x Sn(CH3)4}中的摩尔分数x。
问答题答案1．答案希望产物H2O 尽快凝聚为液态水。
2．答案仪器：氧弹燃烧热测定仪一套步骤：(1) 水当量的测量；(2) 空白滤纸的热能测定；(3) 牛奶样品用滤纸吸取烘干称重进行测量。
3．答案如下图, 由晶体管稳压器P 输出的直流电经滑线电阻R 加在电加热器H 上, (R 用来调节电流强度),加热器H 的电流和电压分别由电流表A、电压表E 测量。
当开关K 倒向接点2 时, 电流在滑线电阻R 上放电, 使得在电加热前整个电学系统处于较稳定的状态, 正式加热时, K 倒向1,在H 上稳定地放电。
设通电时间为t, 则根据焦尔定律计算产生的热量: Q电= I E t能当量: c = Q电/△T电4．答案实验方法: 将该固体放在密闭容器中, 将容器抽成真空, 置于电炉上加热, 测定不同温度下的平衡分解压。
平衡时: ∆G＝∆G$＋RT ln Q p＝0∆G$＝－R T ln K p= ∆H$－T∆S$K p值即相当于此固体分解压: ln K p＝－∆H$/(RT)＋∆S$/R以ln K p对1/T作图, 得一直线, 从斜率求出 ∆H$在直线上找一点, 代入上式, 求出∆S$。
5．答案(1)玻璃缸一个, 加热器一个(功率恰当), 水银温度计一根( 50℃以下, 1/10刻度精度), 水银导电表(至少50℃以下)一个, 搅拌器一个, 继电器一个, 调压变压器(功率与加热器相当)一个。
(2)搅拌器与加热器靠近, 以迅速传递热量使浴槽温度均匀。
温度计与水银导电表靠近并尽量放置在恒温槽要使用的区间周围, 以便使用区间的恒温温度控制好。
部件的安放要注意恒温槽的横截面, 亦要注意深度。
(3)0.060/60×10.0×1000×1.0×4.184 ≈42 W 。
加热器功率为42 W与散热速率匹配。
(4)需在恒温槽内放置金属(传热好)蛇形管, 管内通温度较低的冷却水, 冷却水带走的热量要比室温传给恒温槽的热量多, 再用小功率的加热器由水银导电表及继电器控温, 以达到低于室温的恒温。
6．答案(1) 可选作溶剂的有苯、环己烷、四氯化碳。
(2) 其中最佳的是环己烷（因为它毒性相对最小，与溶质的密度相差最大）。
(3) 选择溶剂密度应考虑的因素为：(a) 必须是非极性的,(b) 与溶质的性质如密度等相差越大越好，这样不同浓度溶液测量数据的差别大，测定相对误差小。
(c) 溶剂稳定，毒性小，挥发性小，便于操作。
7．答案可用凝固点降低测相对分子质量(或摩尔质量)的方法。
公式：M B= K f W B/△T f W A计算M B需知道环己烷的凝固点降低常数K f，测纯环己烷的凝固点(T1) 和已知溶剂质量W A和溶质质量W B的溶液的凝固点(T2)。
若M B算得为146 则为单体存在，若为292，则为二聚体存在，若在146 - 292 之间则为两者平衡存在。
8．答案装置：(A) 浴的搅拌；(B) 溶液的搅拌；(C) 大烧杯(3000 ml)；(D) 外管；(E) 内管；(F) 100℃的温度计，校准至1/10 ℃；(G) 冰浴步骤：(A) 配好不同含量A 的混合物；(B) 对每一混合物测定温度－时间曲线。
测凝固点装置图如下:9．答案测定线路：（如图）原理：1/R = κ/K cell，得∧m= κ/c作图∧m对得截距a = ∧斜率为-A步骤：(1) 测K cell(2) 测R10．答案测电解质溶液电导时，为了减小电流密度及电极过程活化能, 从而减小极化, 而采用铂黑电极。
测蒸馏水电导时,为了避免铂黑电极表面吸附的离子或杂质溶入, 改变电导, 而用光亮铂电极。
11．答案因为CdCl2溶液折射呈紫色Cd2+的移动速率小于H+ 的移动速率, 界面清晰。
12．答案琼脂是一种凝胶，它具有一定形状，可包大量溶液，不影响导电性。
13．答案补偿法测电动势的常规接线，但把“未知”接上A，B，然后在标准化以后，把该数调到0.1254 V。
14．答案标准化操作这一步的作用：利用标准电池E s与E w对消，标定电阻丝AB 上的单位长度的电位降，从而测定未知电池的电动势E x。
精确测定E x要注意：(1) 经常标准化操作；(2) 接触电键接触时间要短，使电池尽量少极化。
15．答案(1) 如电位差计的精确度为△E x，测量回路总电阻为R0，则选用检流计的电流检测灵敏度应为△E x/R0，R0应略大于临界电阻R C，如R0= (1.1～1.2)R C(2) 检流计应选择合适的阻尼状态下工作16．答案(1) 设计电池Ag - AgCl(s)│HCl(aq)│H2(Pt)(2) 压力p一定时，测该电池于某温度下的电动势E和电池的温度系数 (E/T)p可得电池的反应焓变值△H = -zFE + zFT(∂E/∂T)p此△H即为该反应不在电池中进行时，反应的等压热效应。
(3) 因为反应不论是否在电池中进行，其初、终态相同，利用状态函数的性质△H（电池中）＝△H（烧杯中），在等T，等p，W f = 0 时，△H = Q p17．答案在电池电动势测定等实验中用过标准电池。
在实验中用于标定工作电流, 是提供标准电位差的。
