物理化学吸附实验误差分析

实验名称：溶液的表面吸附
实验目的：
用最大气泡压力法测同浓度的醇溶液的表面张力σ，作出σ-c曲线，并计算吸附量；作吸附量Γ对浓度c的曲线，找出最大吸附量Γ∞；掌握最大气泡压力法测定表面张力的原理和技术
实验原理：
当液体中加入溶质时，体表面张力发生变化，随着溶液的浓度变化不同，表面张力发生的变化也不相同。

附加压力与表面张力成正比，与气泡曲率半径成反比，此本实验采用最大气泡压力法测定不同浓度乙醇溶液的表面张力
操作步骤：
数据处理：
<第一部分>
由K=
σ
水
∆p水
，求出仪器常数K=-1.3254，记录室温25℃
根据上图可知该温度下最大吸附量Γ∞为60.5×10−11mol∙cm−2 <第二部分>
由K=
σ
水
∆p水
，求出仪器常数K=-1.3304，记录室温35℃
根据上图可知该温度下最大吸附量Γ∞为55.7×10−11mol∙cm−2
分析与讨论：
1.实验时，确保粗细两毛细管插入液面下的位置一致，且橡胶塞密封完好
2.鼓泡速率不能太快也不能太慢，适宜的速率为5-6秒产生一个气泡。

物理化学实验-活性炭在醋酸溶液中的吸附实验研究
活性炭在醋酸溶液中的吸附实验是一个有意义的物理化学实验。

这
项实验旨在研究活性炭在醋酸溶液中的吸附性能以及相关参数的影响。

此实验可以让实验室学生学习活性炭的特性并了解各种与之相关的因素。

另外，本实验可以帮助科研工作者更深入地了解活性炭对特定有
机物的吸附性、有效吸附剂的形成和有效吸附剂的稳定性。

实验采用
常规烧瓶和铁滤渣作为主要设备，可在实验室设备较简单的情况下进行，耗材费用相对较低。

以15 mL的醋酸溶液中的活性炭为材料，采
用多个不同的实验参数，如pH、时间、温度等，以测定活性炭在醋酸
溶液中的吸附效果。

在实验结果收集、数据处理和分析过程中，需要
采用不同的分析方法，如色谱或细胞成像等，以确定活性炭在醋酸溶
液中的吸附率和效果。

随着实验条件的不断优化，有效吸附剂也会产生，而这可能会在很多有机物的分离和分集(purification and separation)
中发挥重要作用。

从总体上看，活性炭在醋酸溶液中的吸附实验是一个有趣的课题。

通
过定量的、可重复的方法，可以深入地了解活性炭在不同溶液条件下
的吸附性能，以此研究能够有效控制吸附作用，从而探索有效解决有
机物分集问题的更好途径。

最终，它可以看作是一项重要的研究对象，有助于让实验人员更清楚地认识并研究活性炭在有机物分离中可能发
挥的独特作用，进而形成更有效的脱险方案。

1.实验数据记录与处理表：2.质量分数与浓度转换：3.实验曲线：实验温度 T=28℃ 水的表面张力 σ0=0.07150N ▪m -1序号 ω乙醇 最大压差Δp/Pa仪器常数K/mσ/ N ▪m -1 Z/ N ▪m -1 Γmol ▪m -2 1 2 3 平均 1 0%（水） 541 541 542 541 1.339×10-40.07244 //2 5% 414 415 415 415 0.05557 0.01112 4.441×10-63 10% 372 372 373 372 0.04981 0.01414 5.648×10-6 4 15% 304 302 302 303 0.040570.01433 5.723×10-6 5 20% 272 272 271 272 0.03642 0.014745.887×10-66 25% 264 265 263 264 0.03535 0.01398 5.584×10-67 30% 239 239 239 239 0.03200 0.01368 5.464×10-6 8 40% 218 218 217 218 0.02919 0.01101 4.397×10-6 90%（水）5345355335340.07150/ /计算公式：最大p K ∆=σ最大p K ∆•=σZ= σ0i -σiRTZ=Γ ω乙醇 密度ρ/kg ▪m -3浓度c/mol ▪L -10%（水） 998.20 05% 989.34 1.0737 10% 981.89 2.1313 15% 975.17 3.1751 20% 968.54 4.2046 25% 961.58 5.2180 30% 953.72 6.2105 40%935.138.1192计算公式：Mc ρω=实验曲线分析：①“表面张力σ-浓度c 图”：当乙醇浓度不断增大，表面张力随之减小，二者成反比关系。

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。

固液界面上的吸附实验报告固液界面上的吸附实验报告引言固液界面上的吸附现象是物理化学领域中的一个重要研究方向。

通过吸附实验，我们可以了解物质在固液界面上的吸附行为及其影响因素，从而为解决环境污染、材料制备等问题提供理论依据和实验指导。

本报告将介绍我们进行的一系列固液界面吸附实验及其结果。

实验一：吸附剂的选择与影响因素在第一组实验中，我们选择了不同类型的吸附剂，包括活性炭、硅胶和分子筛，并研究了不同因素对吸附效果的影响。

首先，我们对比了不同吸附剂在吸附有机染料溶液中的效果。

结果显示，活性炭对染料的吸附效果最好，其次是硅胶，而分子筛的吸附效果较差。

这可能是由于活性炭具有较大的比表面积和孔隙结构，有利于染料分子的吸附。

同时，我们还发现吸附剂的颗粒大小和形状对吸附效果也有一定影响，颗粒较小的吸附剂表现出更好的吸附性能。

其次，我们研究了溶液初始浓度、pH值和温度对吸附效果的影响。

实验结果表明，随着溶液初始浓度的增加，吸附剂的吸附量也随之增加，但吸附速率却逐渐减慢。

pH值对吸附效果有显著影响，一般情况下，pH值越低，吸附效果越好。

温度的变化对吸附效果的影响较小，但在一定范围内，温度升高可以提高吸附速率。

实验二：吸附动力学与等温吸附模型在第二组实验中，我们研究了吸附动力学和等温吸附模型。

首先，我们进行了吸附动力学实验，通过测定吸附剂对染料的吸附量随时间的变化，得到了吸附速率常数。

结果显示，吸附速率常数随着初始浓度的增加而增大，但随着温度的升高而减小。

这与实验一的结果一致，说明吸附速率受到溶液浓度和温度的影响。

其次，我们使用了Freundlich和Langmuir等温吸附模型来描述吸附过程。

实验数据拟合结果显示，Freundlich模型适用于活性炭和硅胶的吸附过程，而Langmuir模型适用于分子筛的吸附过程。

这说明吸附剂的吸附机制可能有所不同，需要根据具体情况选择适合的模型。

实验三：吸附剂的再生与循环利用在第三组实验中，我们研究了吸附剂的再生与循环利用问题。

溶液表面吸附实验的再讨论许新华;吴梅芬;王晓岗【摘要】在溶液表面吸附实验中,乙醇和正丁醇水溶液具有不同的吸附行为,但是从σ–c曲线上很难判断,实验测量条件选择不当可能导致错误的结果.鉴于吉布斯吸附等温式与朗格缪尔吸附等温式并不具有相容性,不宜采用任何数学方程或物理模型进行数据拟合.建议实验数据处理方法如下:对σ–nc关系手工拟合曲线,做到单调、平滑;在拟合曲线上密集读点后重新绘制σ–lnc关系曲线;求出各点的导数(?σ/?lnc)T;采用吉布斯吸附等温式Γ=?(?σ/?lnc)T/(RT)计算表面吸附量.在计算溶质分子横截面积时,应考虑本体溶液浓度c对表面层溶质分子密度的影响.【期刊名称】《大学化学》【年(卷),期】2018(033)010【总页数】6页(P91-96)【关键词】溶液表面吸附;数据拟合;吉布斯吸附等温式;朗格缪尔吸附等温式【作者】许新华;吴梅芬;王晓岗【作者单位】同济大学化学科学与工程学院,上海 200092;同济大学化学科学与工程学院,上海 200092;同济大学化学科学与工程学院,上海 200092【正文语种】中文【中图分类】G64;O647;O6–39溶液表面吸附和表面张力的测定是经典的物理化学实验项目之一，实验教材中常见的实验对象有正丁醇水溶液(如北京大学、南京大学、厦门大学、上海交通大学和天津大学等)和乙醇水溶液(如复旦大学、华南理工大学、武汉理工大学、华中科技大学和常州大学等)，对该实验也有大量的教学改革研究。

但是，该实验项目的设计在原理上存在几个错误认识，导致在不同的学校、实验室、实验者之间的实验结果各异。

本文通过分析该实验涉及的原始文献数据，研究了这些错误认识的来源，提出了一种利用计算机软件对无数学关系变量进行曲线绘制和数据分析的方法，并对表面张力法计算表面吸附量和推算溶质分子横截面积进行了讨论。

溶液表面吸附实验的理论基础[1]是Gibbs吸附等温式：式中α为溶质(吸附质)的活度；c为溶质的浓度数值，实际为活度系数为1时的活度值，为无因次量；σ为溶液的表面张力；Γ为溶质的相对表面吸附量(也称为表面过剩量)，表示在单位面积的表面层中所含溶质的物质的量与具有相同数量的溶剂的本体溶液中所含溶质的物质的量之差值。

溶液吸附法测定固体比表面积数据处理
浓度 2 4 6 原始平衡
吸光度0.138 0.397 0.529 0.813 1.104
工作波长：645nm
实验误差分析
吸光度大于0.8时，朗伯比尔定律已有偏差，而平衡浓度吸光度都
1.104，所以用标准曲线法测得的部分溶液浓度不准，影响后面计算。

溶液吸附法测定固体材料比表面积误差较大, 一般在10%甚至更高些, 对同一吸附剂，影响测定结果的因素有: 吸附温度、吸附质浓度、吸附振荡时间、吸附剂表面处理、仪器、药品等。

我们采用的紫外分光光度计无恒温装置, 测定吸光度时有一定误差.
测量吸光度时要按从稀到浓的顺序，每个溶液要测3～4次，取平均值，而我们做的只是一次，有一定的误差。

化学实验中的误差分析在化学实验中，误差是无法避免的。

无论是人为因素还是仪器设备的限制，误差都会存在。

正确分析和处理这些误差对于实验结果的准确性和可靠性有着至关重要的影响。

本文将对化学实验中的误差进行分析，以帮助实验者更好地理解并处理实验误差。

1. 误差的定义和分类误差是指实验结果与真实值之间的差异，它可以分为系统误差和随机误差两种类型。

1.1 系统误差：由于仪器设备、实验方法或操作者引起的偏差，导致所有测量结果偏离真值的程度相同。

系统误差可以进一步分为仪器误差、方法误差和个人误差。

1.1.1 仪器误差：仪器本身固有的误差，例如仪器的不稳定性、漂移、零点偏差等。

1.1.2 方法误差：由于实验方法的限制导致的误差，例如反应条件难以控制、试剂纯度问题等。

1.1.3 个人误差：不同实验者由于操作习惯、技术水平等因素引起的误差。

1.2 随机误差：由于实验条件的无法完全控制以及测量本身的不确定性所导致的误差。

随机误差无法精确确定，但可以通过重复实验并取平均值来减小其影响。

2. 误差的影响与评估误差对实验结果的影响可能是积累性的，特别是系统误差。

因此，评估和控制误差至关重要。

2.1 影响因素的分析：在进行误差分析时，需要考虑各种因素的影响，如试剂纯度、仪器的准确性和稳定性、环境因素等。

2.2 误差的评估方法：常用的误差评估方法包括相对标准偏差（RSD）、相对误差（RE）以及置信区间等。

这些方法可以帮助实验者定量地评估误差的大小和可靠性。

2.3 误差的来源分析：通过对误差的来源进行分析，可以找出问题所在，并采取相应的措施来减小误差。

例如，校准仪器、优化实验方法、加强操作技巧等。

3. 误差的处理与纠正当发现实验中存在误差时，需要及时采取措施来处理和纠正误差，以获得更准确的结果。

3.1 数据去极值：如果实验数据中存在明显偏离的数据点，可以考虑剔除这些异常值，以保证实验结果的准确性。

3.2 数据平均：对于多次重复实验所得的数据，可以进行平均处理，以减小随机误差对结果的影响。