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实验七 丙酮碘化反应的速率方程一、目的要求1. 测定酸催化作用下丙酮碘化反应的速率常数。
2. 通过本实验加深对复杂反应特征的理解。
3. 掌握光度计和反应-吸收样品池的使用方法。
二、基本原理不同的化学反应其反应机理是不相同的。
按反应机理的复杂程度之不同可以将反应分为基元反应（简单反应）和复杂反应两种类型。
简单反应是由反应物粒子经碰撞一步就直接生成产物的反应。
复杂反应不是经过简单的一步就能完成的，而是要通过生成中间产物的许多步骤来完成的，其中每一步都是一个基元反应。
常见的复杂反应有对峙反应（或称可逆反应，与热力学中的可逆过程的含义完全不同），平行反应和连续反应等。
丙酮碘化反应是一复杂反应，反应方程式为：H +是催化剂，由于反应本身能生成H +，所以，这是一个自动催化反应。
一般认为该反应的反应机理包括下列两步：这是一个连续反应。
反应（1）是丙酮的烯醇化反应，它是一个可逆反应，进行得很慢。
反应（2）是烯醇的碘化反应，它是一个快速且能进行到底的反应。
由于反应（1）速率很慢，而反应（2）的速率又很快，中间产物烯醇一旦生成又马上消耗掉了。
根据连续反应的特点，该反应的总反应速率由反应（1）所决定，其反应的速率方程可表示为：A DA H t tdC dC KC C d d +-== (3) 式中A C 为丙酮的浓度；D C 为产物碘化丙酮的浓度；H C +为氢离子的浓度；K 为丙酮碘化反应的总的速率常数。
由反应（2）可知，2D t dC dC d dtI -=如果测得反应过程中各时间碘的浓度，就可以求出dtdC D。
由于碘在可见光区有一个比较宽的吸收带，所以本实验可采用分光光度法来测定不同时刻反应物的浓度。
若在反应过程中，丙酮的浓度为0.1～0.6mol ·dm -3，酸的浓度为0.05～0.5mol ·dm -3时，可视丙酮与酸的浓度为常数。
将（3）式积分得：2211D D C t D A H C t dC KC C dt +=⎰⎰2121()D D A H C C KC C t t +-=- (4)按朗怕-比耳定律，若指定波长的光通过碘溶液后光强为I ，通过蒸馏水后的光强为I 0，则透光率可表示为：T ︒I =I并且透光率与碘的浓度有如下关系：2lg I T dC ε= (5)式中，d 为比色皿光径长度；ε是取10为底的对数时的吸收系数。
电池电动势及温度系数的测定班级： 姓名：学号：一、 实验目的（1）掌握可逆电池电动势的测量原理和电位差计的操作。
（2）通过原电池电动势的测定求算电池反应的Δr G m 、Δr S m 、Δr H m 等热力学函数。
（3）熟悉原电池的图式表示法和电极、电池反应的书写。
二、实验仪器器材：SDC －II 数字电位差综合测试仪，恒温水浴，原电池装置，AgCl/ Ag 电极，Ag 电极，盐桥。
药品：0.1mol ·L -1 NaCl 溶液，0.1mol ·L -1 AgNO 3溶液。
三、 实验原理1、热力学基础可逆电动势为E 的电池按指定电池反应式，当反应进度ξ＝1mol 时，反应 的吉布斯函数变为：()zEF G P T m r -=∆,（1）式中E 为可逆电池的电动势，单位为伏特（V ）；F 为法拉第常数，常取96500 C ·mol-1，z 为电极反应式中电子的化学计量数，ΔrGm 的单位为J ·mol-1。
所以，在一定的温度和压力下，测出可逆电池的电动势，即可计算出电池反应的摩尔反应吉布斯函数变ΔrGm 。
又根据热力学基本方程Vdp SdT dG +-=，可以得到：P Pm r m r T E zF T G S ⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∆∂-=∆ （2）式中()pE T ∂∂称为电池的温度系数，表示电池电动势随温度的变化。
在系列温度下测得系列电动势值，作E —T 图，从曲线斜率可求得电池的温度系数。
进而算出ΔrSm 。
由吉布斯－亥姆霍兹公式可计算化学反应的摩尔反应焓，即：mr m r m r S T G H ∆+∆=∆ (3)2、对消法测定电动势的原理根据可逆过程的定义，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体接界。
(3)电池必须在可逆的情况下工作，即充放电过程必须在平衡态下进行，允许通过的电流无限小。
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)nFET , pGS r m nFETp(2)H r m nE F nF TET p(3)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。
3．电池必须在可逆的情况下工作，即充放电过程必须在平衡态下进行，亦即允许通过电池的电流为无限小。
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，在精确度不高的测量中，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Δr G m、Δr S m、Δr H m设计电池如下:Ag(s) | AgCl(s)｜饱和KCl | Hg 2Cl2(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ETp利用公式(1),(2),(3)即可求得该电池反应的Δr 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） 1 台SC—15A 超级恒温槽 1 台铜电极 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KCl 饱和溶液四、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。
电池电动势及温度系数的测定一．实验目的：（1）掌握可逆电池电动势的测量原理和电位差计的操作。
（2）通过原电池电动势的测定求算电池反应的Δr G m 、Δr S m 、Δr H m 等热力学函数。
（3）熟悉原电池的图式表示法和电极、电池反应的书写。
二．实验原理：1.热力学基础化学能转变为电能的装置称为原电池或电池。
可逆电池的电动势可看作正、负两个电极的电势之差。
可逆电动势为E 的电池按指定电池反应式，当反应进度ξ＝1mol 时，反应 的吉布斯函数变为：（1）式中E 为可逆电池的电动势，单位为伏特（V ）；F 为法拉第常数，常取96500 C ·mol-1，z 为电极反应式中电子的化学计量数，ΔrGm 的单位为J ·mol-1。
所以，在一定的温度和压力下，测出可逆电池的电动势，即可计算出电池反应的摩尔反应吉布斯函数变ΔrGm 。
又根据热力学基本方程Vdp SdT dG +-=，可以得到：P P m r m r T P zF T G S ⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∆∂-=∆ (2) 式中()pET ∂∂称为电池的温度系数，表示电池电动势随温度的变化。
在系列温度下测得系列电动势值，作E —T 图，从曲线斜率可求得电池的温度系数。
进而算出ΔrSm 。
由吉布斯－亥姆霍兹公式可计算化学反应的摩尔反应焓，即：mr m r m r S T G H ∆+∆=∆ (3)2．对消法测定电动势的原理根据可逆过程的定义，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体接界。
(3)将选择开关SW 接 上，调节活动触点的位置至D1时检流计G 中没有电流通过，此时标准电池的电动势正好与AD1线段所示的电势差的数值相等而方向相反。
即：()Es I AD R =⨯1 （4）完成上述标定后，将SW 拨到待测电池Ex 上，重新调节接触点，若调到D2位置时检流计G 中无电流通过，则AD2线段上的电势降等于待测电池Ex 的电动势，即：()Ex I AD R =⨯2 （5）由（4）式和（5）式，得：()()21AD R AD R EsEx ⨯=（6）由于电阻与电阻线长度l 成正比，所以：21AD AD EsEx ⨯=（7）()zEFG P T m r -=∆,分别读出Es 和Ex 接通时均匀电阻上的AD1、AD2长度，即可计算出Ex 。
化学电池温度系数的测定实验报告思考题
化学电池的温度系数是指化学电池电动势与温度变化之间的关系。
通常情况下，随着温度的升高，化学电池的电动势会降低。
这是因为化学反应的速率与温度相关，随着温度升高，化学反应的速率会增加，从而导致化学反应达到平衡的时间变短，电化学反应的自由能也会降低。
为了测定化学电池的温度系数，需要进行实验测量。
测定化学电池温度系数的实验流程和思考题：
实验流程：
1. 准备至少两个不同化学组成的电池，例如锌-铜电池和铝-铜电池。
2. 测量电池的开路电动势，并记录在实验记录表中。
3. 将一个电池的温度升高或降低，例如使用水浴和冷水浴。
4. 使得电池温度变化后，再次测量电池的开路电动势，并记录在实验记录表中。
5. 根据测量结果，计算出电池的温度系数(K-1)。
思考题：
1. 为什么温度升高会导致电池的电动势降低？
2. 实验中，应该如何控制电池的温度？
3. 在实际应用中，温度系数对电池的使用有哪些影响？如何避免温度对电池的影响？
4. 在实验中，为什么需要选择不同化学组成的电池进行测量？
思考这些情况可以促进我们更加深入地了解化学电池的工作原理和特性，并且有助于我们在实际应用中有效地使用电池。
实验一凝固点降低法测定摩尔质量一、实验目的1. 了解凝固点降低法测分子量的原理，计算蔗糖的分子量 。
2. 掌握溶液凝固点的测定技术。
3. 掌握贝克曼温度计的使用方法。
二、实验原理当稀溶液凝固析出纯固体溶剂时，则溶液的凝固点低于纯溶剂的凝固点，其降低值与溶液的质量摩尔浓度成正比。
即f f f B T T T K m *∆=-= (1)式中，f T *为纯溶剂的凝固点，f T 为溶液的凝固点，B m 为溶液中溶质B 的质量摩尔浓度，f K 为溶剂的质量摩尔凝固点降低常数，它的数值仅与溶剂的性质有关。
若称取一定量的溶质B W (g)和溶剂A W (g)，配成稀溶液，则此溶液的质量摩尔浓度为 310.BB B BW m M W =⨯ ()/kg mol式中，B M 为溶质的分子量？（摩尔质量）。
将该式代入(1)式，整理得:310BB ff AW M k T W =⨯∆⋅ (2)若已知某溶剂的凝固点降低常数f K 值，通过实验测定此溶液的凝固点降低值f T ∆，即可计算溶质的分子量B M 。
通常测凝固点的方法是将溶液逐渐冷却，但冷却到凝固点，并不析出晶体，往往成为过冷溶液。
然后由于搅拌或加入晶种促使溶剂结晶，由结晶放出的凝固热，使体系温度回升，当放热与散热达到平衡时，温度不再改变，此固液两相共存的平衡温度即为溶液的凝固点。
但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。
其形状如下图所示。
从相律看，溶剂与溶液的冷却曲线形状不同。
对纯溶剂两相共存时，自由度f *=1-2+1=0，冷却曲线出现水平线段，如图（1）所示，对溶液两相共存时，自由度f *=2-2+1=1，温度仍可下降，但由于溶剂凝固时放出凝固热，使温度回升，但回升到最高点又开始下降，所以冷却曲线不出现水平线段，如图(2)所示。
由于溶剂析出后，剩余溶液浓度变大，显然回升的最高温度不是原浓度溶液的凝固点，严格的做法应作冷却曲线，并按图(2)中所示方法加以校正。
实验四十二原电池反应电动势及其温度系数的测定一、实验目的1. 掌握电位差计的使用和抵消法测定原电池反应电动势的原理。
2. 测定原电池反应在不同温度下的电动势，计算电池反应的有关热力学函数。
二、实验原理1. 电池反应电动势的测定原电池反应的电动势必须根据抵消法原理应用电位差计测定，有关原理参见本书附录 4.2. 电池反应电动势温度系数与热力学函数的关系测定某一原电池反应在不同温度下的电动势 E ，即可求得电动势的温度系数，由 E和据如下关系式可计算电池反应的吉氏函数变化、熵变与焓变：（ 5-43 ）（ 5-44 ）（ 5-45 ）式中， z 为反应的电荷数， F 为法力第常数， 9.6485 对于原电池 - ） Zn|ZnCl2（ 0.1mol. ㎏ -1 ） ,KCl ( 饱和 )|Hg2Cl2,Hg(+负极反应正极反应电池反应显然，该电池的电动势（ 5-46 ）饱和甘汞电极反应的电动势是已知的（见本书附录 4 ），所以，由测得的电池反应电动势即可计算得到锌电极反应的电势。
三、试剂与仪器试剂： 0.100 ZnCl2 溶液。
仪器： UJ25 型高电势电位差计， ZH2 型平衡指示仪（以上 2 台仪器也可用 SDC 数字电位差综合测试仪代替）， BC9 型饱和标准电池，玻璃缸恒温槽， 1 号甲电，饱和甘汞电极。
四、验步骤1. 调节恒温槽至 20.0 ℃。
2. 根据下式计算室温下标准电池电动势；（ 5-47 ）3. 按抵消法原理和高电势电位差计的操作步骤（见本书附录 5 ），接妥测量线路。
4. 在电极管内装好溶液和锌电极、饱和甘汞电极，分别测定原电池- ） Zn|ZnCl2 （ 0.1mol. ㎏ -1 ） ,KCl ( 饱和 )|Hg2Cl2,Hg(+在 20 ℃、 25 ℃、 30 ℃下的电池反应电动势。
五、数据处理1 、计算原电池反应电动势的温度系数（） P 。
可以作 E-T 图求斜率，也可以由三个温度下的 E 、 T 值代入方程E=a+Bt+cT2 得。
《物理化学实验》
化学电池温度系数的测定
1 实验要求
(1) 测定化学电池在不同温度下的电动势，计算电池反应的热力学函数
△G、△H和△S。
(2) 掌握电位差计的测量原理和使用方法。
(3) 回答本次实验需要讨论的2个问题。
2 注意事项
(1)测定时按下“采零”键后要马上松开，即间断而短促。
(2)在接线时，应注意极性，绝对不允许将电池短路。
3 问题讨论
(1) 本实验中，如果采用0.1 mol•L-1或2.0 mol•L-1的KCl溶液,对电池电
动势测量有否影响？为什么？
(2) 如何用测得的电动势数据来计算电池反应的平衡常数？
4 参考文献
(1) 马天才,孙泽昌,许思传.质子交换膜燃料电池温度控制仿真模型[J].
系统仿真学报,2005,(03)
(2) 王彩娟,宋杨,金军.锂离子电池温度试验中漏液问题的分析[J].电池,
2008,(04)
(3) 刘晶,沈卫东,阮喻,杜明磊,刘驰.基于灰色系统的质子交换膜燃料电
池温度控制[J].电源技术,2006,(12)
(4) 汪茂海,郭航,马重芳.运行参数对直接甲醇燃料电池动态响应的影响
——Ⅱ电池温度,氧气压力和流量[J].电源技术,2005,(06)
(5) 田玉冬,朱新坚,曹广益.质子交换膜燃料电池的温度实验分析[J].电
池,2005,(03)。
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
将上面制成的一支银电极用蒸馏水洗净，作为正极，以 Pt 电极作负极，在 约 1mol ·dm
-3
的 HCl 溶液中电镀。
控制电流为 2mA 左右， 30min 后，可得
呈紫 褐色的 Ag-AgCl 电极。
(可以观察到阴极有小气泡出现 ) 二、电极组合与电动势测量
1、将制备得到的 Ag-AgCl 电极与 Hg-Hg 2Cl 2 电极组成电池：
Ag ｜ AgCl ｜KCl （ 饱和）｜Hg 2Cl 2｜Hg
3、分别测定不同温度下的电动势
六、数据处理
-5
× 10 x-0.0036) 可得到歌温度下的温度系数
290
295
300
305
310
315
320 T/K
-6 根据曲线的方程 (y=6 ×10 2 x -0.0036x+0.5798） 可求出 18℃、25℃、35℃下的
E
2、 接好测量电路
五、原始数据
室温 :19.6 温度 / ℃
电动势 E/V 平均值 E/V
19.6
0.03924 0.03931 0.0391
1
24.6
29.6 0.03820 0.03870
0.03825 0.03868 34.6 0.03890 0.03906 39.6 0.03905 0.03916 44.6
0.03991 0.04003
0.03829 0.03867 0.03884 0.03926 0.04011 0.03825 0.03868 0.03893 0.03916 0.04002
0.040
0.040 0.040 0.040 0.039 0.039 0.039 0.039 0.039 0.038 0.038 0.038 值，并由曲线的斜率 (k=1.2 室
压:102.0kPa
计算如下：
18℃时( x=291.15K )
-6 2
E=6× 10 ×219.15 -0.0036
× 219.15+0.5798 = 0.04027 V
-4
=k= -1.06 × 10
p
25℃时( x=298.15K ) :
-4
=K= -2.22 × 10
p
35℃时( x=308.15K ) :
-5
= k=9.78 × 10 p
18℃时( T=291.15K )：
r m = -1 × 96500 × 0.04027 = -3886.05 J/mol T ,
p
nFE
G
E -4
S nF
=1×96500×( -1.06 ×10
) = -10.25 J/mol
r m T p
-6 2
E=6× 10
×
298.15
-0.0036 × 298.15+0.5798 = 0.03982 V
-6 2
E=6× 10
×
308.15
-0.0036
308.15+0.5798 = 0.04020 V
2. 计算 18℃、25℃、35℃下的 Δr G m 、 Δ r S m 、
Δ r H m nE F
nF T
= -3886.05+(-10.2)
× 291.15 = -6869.84 J/mol
p
F
25℃时( T=298.15K )：
= -1 × 96500 × 0.03982 = -3842.68 J/mol
nFE
-4
96500×( -1.06 ×10 ) = -2.14 J/mol
35℃时( T=308.15K )：
= -1 × 96500 × 0.04020 = -3879.16 J/mol
nE F
nF T
-3886.05+(-10.2) × 291.15 -4481.41 J/mol
nF
=1
p
1、本实验中，如果采用 0.1 或 3
的 KCl 溶液，对电池电动势测量是否
2.0mol/dm
有影响？为什么？
3
答：本实验中，如果采用
0.1 或
2.0mol/dm
的 KCl 溶液，对电池电动势测量
没有影响。
本实 验所采用 的电极为 将制备得 到
的 Ag-AgCl 电 极 与 Hg-Hg 2Cl 2 电极组成电池： Ag ｜AgCl ｜KCl
（ 饱和） ｜ Hg 2Cl 2｜ Hg ，它的电极
反应为： Ag+
1 Hg 2Cl 2→AgCl+Hg ，可见该反应与 KCl 的浓度 无关。
2Cl 2→ AgCl+Hg ，可见该反应与 KCl 的浓度无 关。
2
2、如何用测得的电动势数据来计算电池反应的平衡常数？
答：可以通过公式 △ rGm= nFE 计算，只要电动势 E 已知，便可 求
r m nF
E r S m T p
nE F
m H
-4
=1×96500×( -1.06 ×10
) = 9.44 J/mol
nF T
= -3886.05+(-10.2) × 291.15 = -970.93 J/mol
p
七、 思考题
RTln K
θ
平衡常数θ
温度系数的测定
* 2- 0.0036x + 0.5798
y = 6E-06x
R 2 = 0.8572
2 = 0.8572。
