《物理化学实验》讲义

中级物理化学实验讲义柴油微乳液拟三元相图的绘制及燃烧性能测定1．实验背景Schulman 在1959 年首次报道微乳液以来,微乳的理论和应用研究获得了迅速发展。

1985年,Shah定义微乳液为两种互不相溶的液体在表面活性剂界面膜的作用下生成的热力学稳定、各向同性的透明的分散体系。

由于微乳液能形成超低界面张力,具有高稳定性、大增溶量、以及粒径小等特殊性质,已引起人们广泛关注。

燃油掺水是一个既古老又新兴的课题。

早在一百多年前就有人使用掺水燃油。

由于油、水在表面活性剂作用下形成的W/O或O/W乳液在加热燃烧时水蒸气受热膨胀后能够产生微爆，使得燃油二次雾化燃烧更加充分，提高了燃烧效率，大大降低了废气中的有害气体的含量。

但是由于一般的乳状液稳定时间短，易分层，使得这一技术的应用受到了很大的限制。

微乳燃料的制备比较简单，只需要把油、水、表面活性剂、助表面活性剂按合适的比例混合在一起就可以自发形成稳定的微乳燃料。

微乳燃油可长期稳定,不分层,且制备简单, 并能使燃烧更完全，燃烧效率更高,其节油率可达5 %～15 % ,排气温度下降20 %～60 % ,烟度下降40 %～77 % ,NO x 和 CO 的排放量降低25 %,在节能环保和经济效益上都有较为可观的效果,已成为世界各国竞相开发的热点。

随着近年来对两亲分子有序组合体研究的不断深入,微乳液理论在乳化燃油领域取得了突破性进展，开发透明、稳定、性能与原燃油差不多的微乳液燃料成为了研究热点。

近年来，随着我国农业和交通运输业的飞速发展，对石油的需求量增大，而石油资源有限，于是出现了石油供应不足、价格上涨的趋势。

2004全年我国进口原油12，272吨，2005年中国的石油日需求量比去年增11%;2006年石油消费量增长了6.7%。

我国进口原油的30%用于汽车消耗，据预测，中国未来能源供需缺口将越来越大，即使在采用先进技术、推进节能，加速可再生能源开发利用以及依靠市场力量优化资源配置的条件下，2010年仍将短缺能源8%，石油进口依存度，预计2010年将上升为23%。

正丙醇—水双液系的气液平衡相图摘要本实验对于正丙醇—水双液系的气液平衡相图进行了探讨。

利用阿贝折射仪和沸点仪分别测定体系的组成以及沸点，并利用气液平衡相图确定该体系的最低恒沸温度及恒沸混合物的组成，进一步理解分馏原理。

关键词正丙醇水双液系相图折射率最低恒沸点分馏1、前言双液系，即常温下两液态物质混合而成的体系，从拉乌尔定律可以看出，饱和蒸气压与其组成有关。

而液体的沸点指的是液体的蒸汽压与外压相等时的温度，故而双液系的沸点不仅与外压有关还与其组成有关。

要得到具体的关系可以通过其气液相图表示，即用通用几何作图的方法将双液系的沸点分别对其气相、液相作图，即T—x相图。

而实际溶液由于A—B组分相互影响，常与拉乌尔定律有较大的偏差，在T—X图中可能有最低和最高点出现，这些点称为恒沸点，其相应的溶液称为恒沸点混合物。

恒沸混合物蒸馏所得的气相与液相组成相同。

在本实验中，我们利用沸点仪测出混合液的沸点，用阿贝折射仪测出气相和液相混合液的折射率，进而求出其组成，最后得到正丙醇—水的气液相图，进而得到恒沸点以及恒沸混合物的组成，还可以根据相图进一步理解蒸馏和精馏的原理。

2、实验部分（一）仪器与试剂试剂：正丙醇（纯度99.5%）蒸馏水仪器：沸点仪阿贝折射仪调压变压器超级恒温水浴水银温度计（50~100℃，分度为0.1℃）（0~50℃，分度为0.1℃）10ml，20ml移液管各一只干燥吸管 20~30支干燥试剂瓶20~30支擦镜纸（二）实验步骤1、仪器安装于调整：调节恒温槽温度并使其稳定，使阿贝折射仪上的温度稳定在25℃左右，用纯水校正阿贝折射仪。

按右图所示安装沸点仪，使温度计B与加热丝之间要有一定的距离。

2、从正丙醇开始测量：（1）用50mL的移液管从支管L中加入正丙醇溶液50mL，浸没加热丝，水银温度计的水银球一半在溶液中，一半在蒸汽中。

夹上电热丝夹，打开冷却水，插上电源，调节变压器电压由零慢慢增加，观察加热丝上是否有小气泡逸出，电压控制在20V以内，溶液会慢慢沸腾。

物理化学讲义演示教案一、教学内容本节课选用教材《物理化学》第四章“溶液”节选，详细内容包括溶液的定义、类型及制备方法，溶解度和溶度积的概念，溶液的稀释定律，以及离子积的概念和应用。

二、教学目标1. 学生能理解溶液的基本概念，掌握溶液的制备方法。

2. 学生能够理解溶解度和溶度积的概念，并能运用其解决实际问题。

3. 学生能掌握溶液的稀释定律，并能在实际操作中正确应用。

三、教学难点与重点1. 教学难点：溶解度、溶度积、离子积的概念及其应用。

2. 教学重点：溶液的制备方法，溶液的稀释定律。

四、教具与学具准备1. 教具：多媒体教学设备，黑板，粉笔。

2. 学具：教材《物理化学》，实验器材（烧杯、量筒、滴定管等），笔记本。

五、教学过程1. 实践情景引入：以日常生活中的饮料为例，引导学生思考溶液的概念和特点。

2. 理论讲解：讲解溶液的定义、类型及制备方法，溶解度和溶度积的概念，溶液的稀释定律，以及离子积的概念和应用。

3. 例题讲解：运用实际案例，讲解溶解度和溶度积在实际问题中的应用。

4. 随堂练习：学生自主完成教材中的练习题，教师进行点评和解答。

5. 实验操作：学生分组进行实验，操作制备溶液，观察溶液的性质。

六、板书设计板书设计如下：溶液定义：均匀混合物类型：均相溶液、非均相溶液制备方法：混合、溶解、蒸馏等溶解度概念：在一定温度下，固体溶质在溶剂中达到动态平衡时的最大溶解量应用：溶解度曲线、溶解度积溶度积概念：在一定温度下，溶液中固体溶质溶解度的乘积应用：溶度积常数、沉淀溶解平衡溶液的稀释定律内容：溶液的浓度与体积成反比应用：溶液的稀释计算离子积概念：溶液中离子浓度的乘积应用：离子积常数、酸碱滴定七、作业设计1. 完成教材中的练习题。

2. 运用溶解度和溶度积的知识，分析实际问题，如：如何配制一定浓度的溶液？八、课后反思及拓展延伸1. 课后反思：本节课的教学效果如何？学生对溶液的概念和制备方法的理解程度如何？2. 拓展延伸：引导学生思考溶液在生活中的应用，如：溶液的稀释在医疗上的重要性。

物理化学实验报告讲义原电池电动势的测定及应用实验目的：1.了解原电池的构造和工作原理；2.测定不同原电池的电动势；3.学习应用原电池测定其它电池的电动势。

实验仪器与材料：1.利敏电流计；2.电导仪；3.毛细电压计；4.盐桥；5.铜、锌、铁电极；6.高纯氯化亚锡晶体；7.高纯亚硫酸铜晶体。

实验原理：原电池是由两种松散结合的半电池组成的，其中一个半电池是按标准氢电极（SHE）构造的。

用实验方法测定原电池中两个半电池的电势差，即可得到原电池的电动势。

实验步骤：1.准备两个半电池：一个是标准氢电极，另一个是待测半电池。

其中标准氢电极的电势定义为0V。

2.将待测半电池与标准氢电极分别连接到利敏电流计，记录两个半电池的电势差。

3.测定待测半电池的电动势时，需要在盐溶液中浸泡待测电极，此时需要使用一个盐桥将电极的盐溶液与饱和KCl溶液隔离开。

4. 将待测半电池的电极插入Moody毛细电压计中，通过观察毛细管液面的升降，确定电压计上的读数。

5.根据测得的电势差以及标准氢电极的电势（0V），计算出待测半电池的电动势。

实验结果与分析：测得不同原电池的电动势如下（以V表示）：原电池材料，电动势--------，------Cu/Zn，1.10Fe/Zn，0.87通过实验测定，我们可以得到不同原电池的电动势。

从实验结果可以看出，Cu/Zn原电池的电动势较大，而Fe/Zn原电池的电动势较小。

实验应用：根据电动势的测定结果，我们可以利用原电池电动势的差异来测定其它电池的电动势。

例如，如果要测定一个未知电池的电动势，我们可以将其与一个已知电池连接成原电池，然后测量两者的电势差，通过计算即可得知未知电池的电动势。

实验注意事项：1.在测定待测半电池的电动势时，要确保盐桥的稳定性，避免盐桥中的溶液与待测电极溶液发生混合。

2.测定电动势时，要注意利敏电流计和电导仪的使用方法，避免操作不当产生误差。

3.实验结束后，要妥善清洗和保存使用过的电极，以及盐桥和其它实验仪器。

实验一燃烧热的测定一、实验目的1. 通过萘的燃烧热测定，了解氧弹量热计各主要部件的作用，掌握燃烧热的测定技术；2. 掌握恒压燃烧热与恒容燃烧热的区别与联系；3. 学会应用图解法校正温度改变值。

二、实验原理燃烧热是指1摩尔物质完全燃烧时所放出的热量。

在恒容条件下测得的燃烧热称为恒容燃烧热(Qv)，其值等于这个过程的内能变化(ΔU)。

在恒压条件下测得的燃烧热称为恒压燃烧热(Qp)，它等于这个过程的焓变(ΔH)。

若把参与反应的气体作为理想气体处理，则存在下列关系式：Qp=Qv+∆n⋅RT (1-1)式中，Δn为产物中气体的摩尔数之和与反应物中气体的摩尔数之和的差值；R为气体常数；T为反应的绝对温度。

若测得某物质恒压燃烧热或恒容燃烧热中的任何一个，就可根据式(1-1)计算另外一个。

化学反应的热效应通常是用恒压热效应来表示的，而且习惯上用ΔH表示。

测量化学反应热效应的仪器称为量热计。

本实验采用XRY-1A型数显氧弹式热量计测量萘的燃烧热。

由于氧弹量热计测定物质的燃烧热是在恒容条件下进行的，故为恒容燃烧热。

其原理是将一定量待测物样品在氧弹中完全燃烧时放出的热量使量热计(包括周围介质)的温度升高，通过测定燃烧前、后量热计温度的变化值，就可以计算出样品的燃烧热。

其关系式如下：C∆T=-(mQv+Q点火丝ρ点火丝l点火丝) (1-2)式中，m为标准物质的质量(g)；Qv为1g标准物质恒容燃烧放出的热(J·g-1)； Q 点火丝= -1.02×10-3kJ·g-1；l点火丝为点火丝的长度(cm)；ρ点火丝为单位长度点火丝的质量(g·cm-1)，其值为4.00×10-4 g·cm-1；ΔT为样品燃烧前后量热计温度的变化值(K) (需用校正法校正)；C为量热计的热容，即量热计每升高1K所需要吸收的热量(J·K-1)。

本实验的标准物质为苯甲酸，它的恒容燃烧热为Qv = -26.43×103 J·g-1。

实验35 胶体的制备及性质研究 预习要求： 1、 了解溶胶的各种制备方法；明确本实验Fe(OH)3溶胶的制备方法。 2、 本实验中溶胶粒子带电的原因。 3、 溶胶纯化的目的；溶胶纯化时先在热水中渗析几遍的原因。 4、 了解棉胶液的组成；棉胶液形成半透膜的原因。 实验目的 1． 掌握Fe(OH)3溶胶的制备方法和纯化方法。 2． 观察溶胶的电泳现象并了解其电学性质。 3． 掌握电泳法测定胶粒电泳速度和溶胶电动电位（ζ电位）的方法。 4． 了解溶胶的光学性质及不同电解质对溶胶的聚沉作用。 实验原理

溶胶是一个多相系统，胶粒（分散相）大小在1~1000 nm之间，是热力学不稳定系统。

溶胶的制备方法分为两大类：把较大的物质颗粒变为胶体大小质点的分散法，以及把物质的分子或离子聚集成胶体大小质点的凝聚法。本实验中Fe(OH)3溶胶的制备采用化学反应凝聚法，即通过化学反应使生成物呈过饱和状态，然后粒子再结合为溶胶。

新制的溶胶中常有杂质存在而影响其稳定性，因此必须纯化。常用的纯化方法是半透膜渗析法。半透膜的特点是其孔径只允许电解质离子及小分子透过，而胶粒不能透过。提高渗析温度或搅拌渗析液，均可提高渗析效率。

固体粒子由于自身电离或选择性吸附某种离子及其他原因而带电，带电的固体粒子称为胶核。在胶核周围的分散介质中分布着与胶核电性相反、电量相等的反离子。部分反离子由于静电引力紧密吸附在胶核表面，形成紧密层；剩余的反离子由于热运动，分布于紧密层外至溶液本体的扩散层中。扩散层的厚度随外界条件（温度、系统中电解质浓度、及离子价态）而改变。由于离子的溶剂化作用，紧密层结合有一定量的溶剂分子，在外加电场作用下，紧密层与胶核作为一个整体（胶粒）移动，扩散层中的反离子向相反电极方向移动。这种分散相粒子在电场作用下相对于分散介质的运动称为电泳。带电的胶粒与带有反离子的扩散层发生相对移动的分界面，称为滑动面。滑动面与液体内部的电位差称为电动电位（或ζ电位）。