二组分金属相图的绘制思考题汇总

实验一燃烧热的测定【思考题】1. 在氧弹里加10mL蒸馏水起什么作用？答：在燃烧过程中，当氧弹内存在微量空气时，N2的氧化会产生热效应。

在一般的实验中，可以忽略不计；在精确的实验中，这部分热效应应予校正，方法如下：用0.1mol·dm-3NaOH 溶液滴定洗涤氧弹内壁的蒸馏水，每毫升0.1 mol·dm-3 NaOH溶液相当于5.983 J(放热)。

2. （1）本实验中，那些为体系？那些为环境？（2）实验过程中有无热损耗，（3）如何降低热损耗？答：（1）氧弹中的样品、燃烧丝、棉线和蒸馏水为体系，其它为环境。

（2）实验过程中有热损耗：内桶水温与环境温差过大，内桶盖有缝隙会散热，搅拌时搅拌器摩擦内筒内壁使热容易向外辐射。

（3）降低热损耗的方法：调节内筒水温比外筒水温低0.5-1℃，内桶盖盖严，避免搅拌器摩擦内筒内壁，实验完毕，将内筒洗净擦干，这样保证内筒表面光亮，从而降低热损耗。

3. 在环境恒温式量热计中，为什么内筒水温要比外筒的低？低多少合适？在环境恒温式量热计中，点火后，系统燃烧放热，内筒水温度升高1.5-2℃，如果点火前内筒水温比外筒水温低1℃，样品燃烧放热最终内筒水温比外筒水温高1℃，整个燃烧过程的平均温度和外筒温度基本相同，所以内筒水温要比外筒水温低0.5-1℃较合适。

实验四完全互溶双液系的平衡相图【思考题】1. 该实验中，测定工作曲线时折射仪的恒温温度与测定样品时折射仪的恒温温度是否需要保持一致？为什么？答：在该实验中，测定工作曲线时折射仪的恒温温度与测定样品时折射仪的恒温温度应保持一致，因为温度不同，物质的折射率不同；而且测定样品的折射率后，要在工作曲线上查折射率对应的气液相组成。

2. 过热现象对实验产生什么影响？如何在实验中尽可能避免？答：过热现象使得溶液沸点高于正常沸点。

在本实验中，所用的电热丝较粗糙，吸附的空气作为形成气泡的核心，在正常沸点下即可沸腾，可避免过热现象。

物化实验思考题参考答案及数据记录格式物理化学试验部分⼀、饱和蒸⽓压1．断开机械泵的电源之前，⼀定要使安全瓶的活塞通_____后，⽅可断电源, 否则停机后机械泵内的油会倒吸⼊安全瓶中。

答：⼤⽓2. 实验室最常⽤的是福廷式⽓压计，其刻度是以温度等于273 K，纬度45℃海平⾯的⾼度为标准的，所以⽓压计上直接读出的数值必须经过，，和等的校正后⽅才正确，在精密的⼯作中，必须进⾏上述校正⼯作。

答：仪器误差, 温度, 海拔⾼度, 纬度3.液体饱和蒸⽓压与温度的关系可⽤Clausius-Clapeyron⽅程表⽰，该⽅程在什么条件下才能应⽤？答：该⽅程的应⽤条件有三：①有⼀相是⽓相的纯物质的两相平衡封闭系统。

②液固相体积忽略不计③⽓体看成理想⽓体。

4．测定液体饱和蒸⽓压的⽅法常⽤的有，，;等压管上配置冷凝器其作⽤是。

答：饱和⽓流法；动态法；静态法；冷凝⽔蒸⽓⼆、双液系⽓液平衡相图1. 在双液系⽓液平衡相图实验中，⽤来测量⽓液两相平衡温度的温度计位置应在（ C ）A. ⽓相中B. 液相中C. ⼀半浸在液⾯下,⼀半露在蒸⽓中D. 任意位置2．测量双液系沸点时，什么时候读数最好？(B)A. 液体刚沸腾时B. 温度计的读数稳定时C. 长时间沸腾后D. 收集室⼩球D中有液体产⽣时3．双液系的沸点不仅与外压有关，还与双液系的有关。

答：组成4．液体的沸点是指液体的蒸⽓压与相等时的温度。

答：外压5．在测定⼆组分完全互溶体系的沸点－组成图的实验中，测定平衡时⽓、液两相的组成常⽤的仪器是，直接测定的物理量是。

答：阿贝折光仪；折射率三、凝固点降低测量分⼦摩尔质量1．下列因素与稀溶液凝固点降低值⽆关的是（ D ）A. 溶剂的种类B. 溶剂的数⽬C. 溶质的种类D. 溶质的数⽬2．指定了溶剂的种类与数⽬，稀溶液的凝固点降低值只取决于，⽽与溶质的种类⽆关。

答：溶质分⼦的数⽬3．含⾮挥发性性溶质的双组分稀溶液的凝固点纯溶剂的凝固点。

（填⾼于，等于，低于）答：低于4．在凝固点降低法测量摩尔质量的实验中，根据什么样的原则考虑加⼊溶质的量？太多太少影响如何？答：应保证溶液为稀溶液。

液体饱和蒸气压的测定——静态法1. 本实验方法能否用于测定溶液的蒸气压，为什么？答：不能。

因为克－克方程只适用于单组分液体，而溶液是多组分，因此不合适。

2. 温度愈高，测出的蒸气压误差愈大，为什么？答：首先，因为本实验是假定∆Hm(平均摩尔汽化热)在一定范围内不变，但是当温度升得较高时，∆Hm得真值与假设值之间存在较大偏差，所以会使得实验结果产生误差。

其次，(假定气体为理想气体)，PV=nRT。

V是定值，随着T升高，n会变大，即使n不变，p也将变大，即分子运动加快，难以平衡。

凝固点降低法测摩尔质量1．液体冷却时为什么产生过冷现象? 如何控制过冷程度?答：由于开始结晶出的微小晶粒的饱和蒸气压大于同温度下的液体饱和蒸气压，所以往往产生过冷现象。

先测量液体的凝固点近似值，温热后，再冷却液体到凝固点近似值以下0.2℃左右，再突然搅拌，使温度回升。

（过冷现象是由于溶解在溶液中的溶质在温度降到凝固点以后，没有晶体析出而达到过饱和状态的现象，原因一般是由于降温过快或溶液中较干净，没有杂质晶核。

）2．加入溶剂中的溶质量应如何确定?加入量过多或过少将会有何影响？答：溶质的加入量应该根据它在溶剂中的溶解度来确定，因为凝固点降低是稀溶液的依数性，所以应当保证溶质的量既能使溶液的凝固点降低值不是太小，容易测定，又要保证是稀溶液这个前提。

如果加入量过多，一方面会导致凝固点下降过多，不利于溶液凝固点的测定，另一方面有可能超出了稀溶液的范围而不具有依数性。

过少则会使凝固点下降不明显，也不易测定并且实验误差增大。

3．为什么测定溶液凝固点时必须尽量减少过冷现象，溶剂影响则不大答：对于纯溶液，过冷现象存在时，析出大量晶体并不改变溶剂浓度，所以其凝固点不变。

对于溶液，过冷现象存在时，析出大量晶体会改变溶液浓度，而溶液凝固点随浓度增大而下降，所以溶液要尽量减少过冷现象，保持溶液浓度基本不变。

燃烧热的的测定1．在这个实验中，那些是体系，那些是环境？实验过程中有无热损耗？这些热损耗实验结果有何影响？答：内筒和氧弹作为体系，而外筒作为环境。

实验四二组分金属相图的绘制【目的要求】1. 学会用热分析法测绘Sn-Bi二组分金属相图。

2. 了解纯物质和混合物步冷曲线的形状有何不同，其相变点的温度应如何确定。

3. 学会金属相图实验数据的采集，步冷曲线的绘制、相图曲线的绘制。

【实验原理】测绘金属相图常用的实验方法是热分析法，其原理是将一种金属或两种金属混合物熔融后，使之均匀冷却，每隔一定时间记录一次温度，表示温度与时间关系的曲线称为步冷曲线。

当熔融体系在均匀冷却过程中无相变化时，其温度将连续均匀下降得到一平滑的步冷曲线；当体系内发生相变时，则因体系产生的相变热与自然冷却时体系放出的热量相抵消，步冷曲线就会出现转折或水平线段，转折点所对应的温度，即为该组成体系的相变温度。

利用步冷曲线所得到的一系列组成和所对应的相变温度数据，以横轴表示混合物的组成，纵轴上标出开始出现相变的温度，把这些点连接起来，就可绘出相图。

二元简单低共熔体系的步冷曲线及相图如图2-5-1所示。

用热分析法测绘相图时，被测体系必须时时处于或接近相平衡状态，因此必须保证冷却速度足够慢才能得到较好的效果。

此外，在冷却过程中，一个新的固相出现以前，常常发生过冷现象，轻微过冷则有利于测量相变温度；但严重过冷现象，却会使转折点发生起伏，使相变温度的确定产生困难。

见图2-5-2。

遇此情况，可延长dc线与ab线相交，交点e即为转折点。

图1 根据步冷曲线绘制相图图2 有过冷现象时的步冷曲线【仪器试剂】电脑1台；立式加热炉1台；保温炉1台；调压器1台；镍铬-镍硅热电偶1副；不锈钢样品管6个。

Sn(C.P.)；Bi(C.P.)；石蜡油；【实验步骤】1. 样品配制用台称分别称取纯Sn、纯Bi各100g，另配制含锡20%、42%、60%、80%的铋锡混合物各100g，分别置于不锈钢样品管中，在样品中加入少量石蜡油。

2. 绘制步冷曲线(1) 将热电偶及测量仪器如图3连接好。

(2) 将盛放样品的不锈钢管放入加热炉内加热(控制炉温不超过400℃)。

实验一燃烧热的测定1.在本实验中，哪些是系统？哪些是环境？系统和环境间有无热交换？这些热交换对实验结果有何影响？如何校正？提示：盛水桶内部物质及空间为系统，除盛水桶内部物质及空间的热量计其余部分为环境，系统和环境之间有热交换，热交换的存在会影响燃烧热测定的准确值，可通过雷诺校正曲线校正来减小其影响。

2.固体样品为什么要压成片状？萘和苯甲酸的用量是如何确定的？提示：压成片状有利于样品充分燃烧；萘和苯甲酸的用量太少测定误差较大，量太多不能充分燃烧，可根据氧弹的体积和内部氧的压力确定来样品的最大用量。

3.试分析样品燃不着、燃不尽的原因有哪些?提示：压片太紧、燃烧丝陷入药片内会造成燃不着；压片太松、氧气不足会造成燃不尽。

4.试分析测量中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?提示：能否保证样品充分燃烧、系统和环境间的热交换是影响本实验结果的主要因素。

本实验成功的关键：药品的量合适，压片松紧合适，雷诺温度校正。

5.使用氧气钢瓶和氧气减压器时要注意哪些事项？提示：阅读《物理化学实验》教材P217-220实验二凝固点降低法测定相对分子质量1.什么原因可能造成过冷太甚？若过冷太甚，所测溶液凝固点偏低还是偏高？由此所得萘的相对分子质量偏低还是偏高？说明原因。

答：寒剂温度过低会造成过冷太甚。

若过冷太甚，则所测溶液凝固点偏低。

根据公式和可知由于溶液凝固点偏低，∆T f偏大，由此所得萘的相对分子质量偏低。

2.寒剂温度过高或过低有什么不好？答：寒剂温度过高一方面不会出现过冷现象，也就不能产生大量细小晶体析出的这个实验现象，会导致实验失败，另一方面会使实验的整个时间延长，不利于实验的顺利完成；而寒剂温度过低则会造成过冷太甚，影响萘的相对分子质量的测定，具体见思考题1答案。

3.加入溶剂中的溶质量应如何确定?加入量过多或过少将会有何影响？答：溶质的加入量应该根据它在溶剂中的溶解度来确定，因为凝固点降低是稀溶液的依数性，所以应当保证溶质的量既能使溶液的凝固点降低值不是太小，容易测定，又要保证是稀溶液这个前提。

一、实验目的1．掌握步冷曲线法测绘二组分金属的固液平衡相图的原理和方法。

2、了解固液平衡相图的特点，进一步学习和巩固相律等有关知识。

二、主要实验器材和药品1、仪器：KWL-II金属相图(步冷曲线)实验装置、微电脑控制器、不锈钢套管、硬质玻璃样品管、托盘天平、坩埚钳2、试剂：纯锡（AR）、纯铋（AR）、石墨粉、液体石蜡三、实验原理压力对凝聚系统影响很小，因此通常讨论其相平衡时不考虑压力的影响，故根据相律，二组分凝聚系统最多有温度和组成两个独立变量,其相图为温度组成图。

较为简单的组分金属相图主要有三种:一种是液相完全互溶，凝固后固相也能完全瓦溶成固体混合物的系统最典型的为Cu- Ni系统;另一种是液相完全互溶，而固相完全不互溶的系统,最典型的是Bi- Cd 系统;还有一种是液相完全互溶，而固相是部分互溶的系统，如Pb- Sn或Bi- Sn系统。

研究凝聚系统相平衡,绘制其相图常采用溶解度法和热分析法。

溶解度法是指在确定的温度下，直接测定固液两相平衡时溶液的浓度，然后依据测得的温度和溶解度数据绘制成相图。

此法适用于常温F易测定组成的系统，如水盐系统。

热分析法(步冷曲线法)则是观察被研究系统温度变化与相变化的关系，这是绘制金属相图最常用和最基本的实验方法。

它是利用金属及合金在加热和冷却过程中发生相变时，潜热的释出或吸收及热容的突变，来得到金属或合金中相转变温度的方法。

其原理是将系统加热熔融，然后使其缓慢而均匀地冷却，每隔定时间记录一次温度，物系在冷却过程中温度随时间的变化关系曲线称为步冷曲线(又称为冷却曲线)。

根据步冷曲线可以判断体系有无相变的发生。

当体系内没有相变时，步冷曲线是连续变化的;当体系内有相变发生时，步冷曲线上将会出现转折点或水平部分。

这是因为相变时的热效应使温度随时间的变化率发生了变化。

因此，由步冷曲线的斜率变化可以确定体系的相变点温度。

测定不同组分的步冷曲线，找出对应的相变温度，即可绘制相图。

二组分金属相图一、实验目的1.用热分析法(步冷曲线法)测相变点，绘制Bi-Cd二组分金属相图。

2.掌握热电偶测量温度的基本原理；以及数字控温仪和可控升降温电炉的基本原理和使用。

二、实验原理热分析法是绘制相图的基本方法之一。

它是利用金属及合金在加热和冷却过程中发生相变时，潜热的释出或吸收级热容的突变，来得到金属或合金中相转变温度的方法。

在定压下将体系从高温逐渐冷却，作温度对时间的变化曲线，即为步冷曲线。

体系若有相变，必定伴随着热效应，即从步冷曲线中会出现转折点。

从步冷曲线有无转折点就可以知道有无相变。

测定一系列质量百分比含量不同的样品的步冷曲线图，从步冷曲线图上找出各相应体系发生相变的温度，就可以绘出被测体系的金属相图，如图所示。

温度 K1 2 3 4a 步冷曲线b 二组分金属相图现根据一组实验数据作出步冷曲线图，如图所示。

纯物质的步冷曲线（曲线1、4），以曲线1为例。

当曲线1的温度不断冷却，至544K时，达到纯铋的凝固点，铋开始转化为固体，在低共熔混合物全部凝固之前，系统温度保持不变。

出现水平线段。

当溶液完全凝固后，温度才迅速下降。

混合物的步冷曲线（曲线2、3）不同于纯物质，当温度下降到拐点a 时，出现一段曲线ao，当温度下降到o点后，温度维持不变，然后才直线下降。

这是因为当温度下降到a点是，开始有固体凝固出来，液相成分不断变化，故其平衡温度也不断随之变化，直到达到气低共熔点温度o时，体系平衡，温度保持不变，直到液相完全凝固后，温度才又迅速下降。

用步冷曲线绘制相图是以横坐标表示混合物的成分，在对应的纵坐标上标出开始出现相变的温度，连接并作出气延长线相交于o点（o点为铋镉的最低共熔点），即可作出相图。

三、实验步骤1.配制质量百分比为0%、25%、50%、75%、100%的铋、镉混合物各100克，分别装入硬质试管中，再加入少许石蜡油（约3克），以防金属加热过程中接触空气而氧化。

2.按实验装置连接示意图，将SWKY数字控温仪与KWL-08可控升降温电炉连接好，接通电源，将电炉接于外控状态。

组分金属相图绘————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：实验五二组分金属相图的绘制【目的要求】1. 学会用热分析法测绘Sn-Bi二组分金属相图。

2. 了解纯物质和混合物步冷曲线的形状有何不同，其相变点的温度应如何确定。

3. 学会金属相图实验数据的采集，步冷曲线的绘制、相图曲线的绘制。

【实验原理】测绘金属相图常用的实验方法是热分析法，其原理是将一种金属或两种金属混合物熔融后，使之均匀冷却，每隔一定时间记录一次温度，表示温度与时间关系的曲线称为步冷曲线。

当熔融体系在均匀冷却过程中无相变化时，其温度将连续均匀下降得到一平滑的步冷曲线；当体系内发生相变时，则因体系产生的相变热与自然冷却时体系放出的热量相抵消，步冷曲线就会出现转折或水平线段，转折点所对应的温度，即为该组成体系的相变温度。

利用步冷曲线所得到的一系列组成和所对应的相变温度数据，以横轴表示混合物的组成，纵轴上标出开始出现相变的温度，把这些点连接起来，就可绘出相图。

二元简单低共熔体系的步冷曲线及相图如图2-5-1所示。

用热分析法测绘相图时，被测体系必须时时处于或接近相平衡状态，因此必须保证冷却速度足够慢才能得到较好的效果。

此外，在冷却过程中，一个新的固相出现以前，常常发生过冷现象，轻微过冷则有利于测量相变温度；但严重过冷现象，却会使转折点发生起伏，使相变温度的确定产生困难。

见图2-5-2。

遇此情况，可延长dc线与ab线相交，交点e即为转折点。

图1 根据步冷曲线绘制相图图2 有过冷现象时的步冷曲线【仪器试剂】电脑1台；立式加热炉1台；保温炉1台；调压器1台；镍铬-镍硅热电偶1副；不锈钢样品管6个。

Sn(C.P.)；Bi(C.P.)；石蜡油；【实验步骤】1. 样品配制用台称分别称取纯Sn、纯Bi各100g，另配制含锡20%、42%、60%、80%的铋锡混合物各100g，分别置于不锈钢样品管中，在样品中加入少量石蜡油。

《物理化学实验》讲义 第三部分 实验 德州学院化学系 王敦青二组分固---液相图的绘制一、实验目的1.学会用热分析法测绘Sn —Bi 二组分金属相图。

2.了解热分析法测量技术。

3.掌握SWKY 数字控温仪和KWL-08可控升降温电炉的基本原理和使用。

二、预习要求了解纯物质的步冷曲线和混合物的步冷曲线的形状有何不同，其相变点的温度应如何确定。

三、实验原理测绘金属相图常用的实验方法是热分析法，其原理是将一种金属或合金熔融后，使之均匀冷却，每隔一定时间记录一次温度，表示温度与时间关系的曲线叫步冷曲线。

当熔融体系在均匀冷却过程中无相变化时，其温度将连续均匀下降得到一光滑的冷却曲线;当体系内发生相变时，则因体系产生之相变热与自然冷却时体系放出的热量相抵偿，冷却曲线就会出现转折或水平线段，转折点所对应的温度，即为该组成合金的相变温度。

利用冷却曲线所得到的一系列组成和所对应的相变温度数据，以横轴表示混合物的组成，纵轴上标出开始出现相变的温度，把这些点连接起来，就可绘出相图。

二元简单低共熔体系的冷却曲线具有图1所示的形状。

图1 根据步冷曲线绘制相图 拐点后，开始有固体凝固出来，液相成分不断变化，平衡温度也不断随之改变，直到达到其低共熔点温度，体系平衡，温度保持不变（平台）；直到液相完全凝固后，温度又迅速下降。

用热分析法测绘相图时，被测体系必须时时处于或接近相平衡状态，因此必须保证冷却速度足够慢才能得到较好的效果。

此外，在冷却过程中，一个新的固相出现以前，常常发生过冷现象，轻微过冷则有利于测量相变温度;但严重过冷现象，却会使折点发生起伏，使相变温度的确定产生困难。

见图2。

遇此情况，可延长DC 线与AB 线相交，交点E 即为转折点。

图3是二元金属体系一种常见的步冷曲线。

当金属混合物加热熔化后冷却时，由于无相变发生，体系的温度随时间变化较大，冷却较快（1~2段）。

若冷却过程中发生放热凝固，产生固相，将减小温度随时间的变化，使体系的冷却速度减慢（2~3段）。

1二组分金属相图的测绘实验学时：4 实验类型：（验证）实验要求：（必修）一、目的要求：1. 学会用热分析法测绘Sn -Pb 二组分金属相图。

2. 了解纯物质和混合物步冷曲线的形状有何不同，其相变点的温度应如何确定。

3. 学会JX-3DA 型金属相图测试仪的使用方法。

二、实验原理测绘金属相图常用的实验方法是热分析法，其原理是将一种金属或两种金属混合物熔融后，使之均匀冷却，每隔一定时间记录一次温度，表示温度与时间关系的曲线称为步冷曲线。

当熔融体系在均匀冷却过程中无相变化时，其温度将连续均匀下降得到一平滑的步冷曲线；当体系内发生相变时，则因体系产生的相变热与自然冷却时体系放出的热量相抵消，步冷曲线就会出现转折或水平线段，转折点所对应的温度，即为该组成体系的相变温度。

利用步冷曲线所得到的一系列组成和所对应的相变温度数据，以横轴表示混合物的组成，纵轴上标出开始出现相变的温度，把这些点连接起来，就可绘出相图。

二元简单低共熔体系的步冷曲线及相图如图1所示。

用热分析法测绘相图时，被测体系必须时时处于或接近相平衡状态，因此必须保证冷却速度足够慢才能得到较好的效果。

此外，在冷却过程中，一个新的固相出现以前，常常发生过冷现象，轻微过冷则有利于测量相变温度；但严重过冷现象，却会使转折点发生起伏，使相变温度的确定产生困难，见图2。

遇此情况，可延长dc 线与ab 线相交，交点e 即为转折点。

图1 根据步冷曲线绘制相图 图2 有过冷现象时的步冷曲线三、仪器与药品JX-3DA 型金属相图测试仪1台；分析天平； Sn(C.P .)；Pb(C.P .)；石墨粉。

四、实验步骤1. 样品配制把装有配制好的含铅0%、20%、38.1%、60%、80%和100%的铅锡混合物的样品管分别置于对应的坩埚中，注意样品管的放置顺序，插入对应编号的热电偶。

2. 测绘步冷曲线（1）按图3连接好各部件。

打开电源开关，预热10min 。

（2）参数的设置将加热选择开关打到“1”档（“1”档1#、2#、3#、4#样品管同时加热，“2”档5#、6#、7#、8#样品管同时加热，“3”档9#、10#样品管同时加热）。