实验一 燃烧热的测定
一、实验目的
1．掌握氧弹卡计的使用方法及测量物质燃烧热的实验技术。
2．了解恒压燃烧热与恒容燃烧热的差别和相互关系。
3．学会绘制雷诺曲线并用图解法校正温度的改变值。
二、实验原理
量热法测定有机物的燃烧热是热力学实验的一个基本方法。测量热效应的仪器称为量热计，用量热计测得的是实验温度下的恒容燃烧热v Q ，从手册上查到的燃烧热数值都是在298.15K ，101.325kPa 条件下的标准摩尔燃烧焓，属于恒压燃烧热p Q 。热力学第一定律指出了恒压燃烧热与恒容燃烧热之间的关系为
g + n p v Q Q RT =? （1）
式中Δn g 为反应前后气体物质的量之差；R 为气体常数；T 为实验温度。
为了计算相对误差，需要从两个方面对所测的的恒容燃烧热进行转换：首先利用(1)式转换为实验温度下恒压燃烧热，然后根据基希霍夫定律转换为298.15 K 的恒压燃烧热，从而和理论值进行比较。
量热计种类较多，本实验采用氧弹卡计测定萘的燃烧热。测量的基本原理是能量守恒定律，即样品在体积固定的氧弹中燃烧放出的热、引火丝燃烧放出的热和由氧气中微量的氮气氧化成硝酸的生成热，大部分被水桶中的水吸收；另一部分则被氧弹、水桶、搅拌器及温度计等所吸收。在量热计与环境没有热交换的情况下，可以写出如下的热量平衡公式：
3v HNO m Q f g Vb C T M
?++=?点火丝点火丝卡（2） 式中m 为待测物的质量（克）；M 为待测物质的摩尔质量； Q v 为待测物的摩尔燃烧热；f 点火丝为点火丝的燃烧热（焦/克）；（J 铁丝= -6700 J/g ，J 铜丝= -2500 J/g ，J 镍铬丝= -1400 J/g ，J 棉线= -17500 J/g ）；g 为点火丝的质量（克）； b 为硝酸生成热的滴定校正（每毫升0.1mo l ·dm -3的氢氧化钠相当于-5.983 J 的热值）；ΔT 为样品燃烧前后的卡计温度变化值；C 卡为卡计（包括卡计中的水）的水当量，它表示卡计（包括介质）每升高一度所需要吸收的热量。 量热系统的水当量C 卡一般用纯净苯甲酸的燃烧热来标定。苯甲酸的恒容燃烧热Q v = -3228 kJ/mol 。由此，可计算量热系统的水当量。
(/)v m M Q fg bV C T ++=?卡 （3）
式中m 为苯甲酸的质量； Q v 为苯甲酸的摩尔燃烧热。
实际上，氧弹式热量计不是严格的绝热系统，加之由于传热速度的限制，燃烧后由最低温度达最高温度需一定的时间，在这段时间里系统与环境难免发生热交换，因而从温度计上读得的温差就不是真实的温差?T 。为此，必须对读得的温差进行校正。在考虑了温差校正后，真实温差?T 应该是：
校正低高T T T T ?+-=?
式中：t 低.是点火前读得量热计的最低温度；t 高是点火后，量热计达到最高温度后，开始下降的第一读数，T ?校正可由雷诺校正图读出。必须注意，运用作图法进行校正时，量热计和环境温差不宜过大（最好不要超过 1°C ），否则引起误差较大。
量热实验比较精密，为减少实验误差，必须使样品完全燃烧，而且必须尽量减少体系与环境的热交换。为保证样品完全燃烧，氧弹中必须充足高压氧气，因此，氧弹要密封、耐高压、耐腐蚀，样品也必须压成片状以利于完全燃烧。为使燃烧后的热量不散失，卡计要放在一个恒温套中，卡计壁高度抛光以减少热辐射并且在卡计与套筒间加一挡屏，以减少空气对流。
三、仪器和试剂
XRY —1A 型氧弹卡计；氧气钢瓶；氧气表；压片机；点火丝（镍铬丝）；电子天平1台； 0.1mo l ·dm -3 的氢氧化钠，0 ~100℃温度计（一支）；万用表（公用）；）；苯甲酸（分析纯或燃烧热专用）；萘(分析纯）。
四、实验步骤
1.卡计水当量的测定
（1）样品压片：压片前先检查压片用钢模有无铁锈、油污和尘土等。压片机必须擦净后才能使用，并且每台专用。用分析天平准确称量一段点火丝（约12厘米）的质量，将点火丝对折，把点火丝中间部位拧成一个小环，居中朝上放入模中。将钢模底装入模中，并用模托托住。用台秤称取1克左右（不可超过1.1克）苯甲酸，从上模孔倒入已称好的苯甲酸样品，旋转手柄使内模下降直至压紧样品为止（点火丝小环压到药片里），如图1-1。然后抽去模托，再继续旋转手柄下压，使样品和模底一起脱落。将压好的样品在分析天平上称量其质量。
（2）装置氧弹和充氧：弹筒容积为250～350mL ，弹盖上装有供充氧和排气的阀门以及点火电源的接线电极。打开氧弹弹盖，将内壁擦干净。加入约10 cm 3蒸馏水。将样品上
的金属丝固定在氧弹中的两电极上，样品一定要悬在坩埚正上方，如图1-2。旋紧氧弹盖，并用万用表检查电极是否通路，若通路，则可进行充氧。
图1-1压片机图1-2氧弹卡计剖面图图1-3 氧气瓶
逆时针打开氧气瓶总阀门（见图1-3 氧气瓶），瓶内压力不得少于0.1-0.2 Mpa，否则需要充气。然后渐渐顺时针旋紧减压阀门，使指针指在表压2 Mpa，将氧弹置于充氧器底座上，使进气口对准充氧器的出气口，按下充氧气的手柄充氧至充氧器压力表值为2 Mpa，充氧约2分钟（且不可超过3 Mpa）。此时在充氧器导管中尚有余气，因此需放掉余气，使氧气表恢复原状。
（3）燃烧和测量温度：用容量瓶准确量取蒸馏水3000 cm3，倒入梨形桶内，水温应较夹套水温低0.5 oC左右。将充好氧气的的氧弹再用万用表检查是否通路（若不通则将氧弹放气进行检查），放入梨形桶内固定好，接上点火导线，盖上胶木盖，将测温传感器插入内筒，打开电源和搅拌开关，仪器开始显示内筒水温，每隔半分钟蜂鸣器报时一次，记下显示的温度。
1 马达；
2 搅拌器轴；
3 外套盖；4绝热轴；5 量热内桶；6 外套内壁；7 热量计外套8 水；9 氧弹；10水银温度计；11 传感器；12 氧弹进出气阀；13 氧弹电极
图1-4氧弹量热计测量装置示意图
当内筒水温均匀上升后，按“点火”键，测量次数自动复零，以后每隔半分钟贮存测温
度数据。当温度达到最高值之后开始下降，或当温差变化至每分钟上升小于0.002 ℃时，按“结束”键。停止搅拌，关闭电源。拿出传感器，打开水筒盖（注意：先拿出传感器，再打开开水筒盖），取下点火导线，内筒和氧弹，用放气阀放掉氧弹内的氧气，打开氧弹，观察氧弹内部，若试样燃烧完全，试验有效，取出未烧完的点火丝称重。若发现在坩埚或氧弹内有积炭，则此次试验作废。
用蒸馏水洗涤氧弹内部及坩埚并擦拭干净，洗液收集至烧杯中的体积约150-200 ml。将盛有洗液的烧杯用表面器皿盖上，加热至沸腾5分钟，加2滴酚酞指示剂，用0.1mo l·dm-3.氢氧化钠标准溶液滴定，记录消耗的氢氧化钠溶液的体积。
2.萘的燃烧热测定
称取0.6克萘重复上述实验步骤。
五、实验数据及结果处理
1. 作雷诺校正图
由于在实验过程中热漏是无法完全避免的，因此燃烧前后温度变化的测量必须经过雷诺作图法校正。其方法如下：
图1—4 绝热较差时的雷诺校正图图1—5绝热良好时的雷诺校
将燃烧前后历次观察的水温对时间作图，如图1—5所示，连成abcd折线，b点相当于开始燃烧点，c点为观察到的最高温度点。分别过b、c作水平线，交温度轴于T1、T2，取其中点T，作水平线交折线abcd于O点。过O点作垂线交ab、cd的延长线于E、F，交T1b、T2c的延长线于Eˊ、Fˊ。E点和F点所表示的温差即为欲求温度的升高ΔT。图中EEˊ为开始燃烧到温度上升至室温这一段时间内，由环境辐射进来和搅拌引进的能量而造成卡计温度升高，要扣除。FFˊ为温度由室温升到最高点c这一段时间内，卡计向环境辐射出能量而造成的卡计温度降低，需加进去。可见EF两点的温差较客观地表示了由于样品燃烧促使卡计温度升高的数值。
2. 用雷诺作图法求出苯甲酸燃烧的ΔT，并计算卡计水当量。
3. 用雷诺作图法求出萘燃烧的ΔT，并计算萘的燃烧热Q v。
4. 求出恒压燃烧热Q p。
5. 查出标准燃烧热，并计算实验过程的相对误差，分析产生误差的原因。
六、注意事项
1. 试样在氧弹中燃烧产生的压力可达14 Mpa，因此在使用后应将氧弹内部擦干净，以免引起弹壁腐蚀，减少其强度。装卸氧弹时要对准螺纹，不要损坏丝扣，要注意螺丝部分保持干净。
2. 氧弹、量热容器、搅拌器在使用完毕后，应用干布擦去水迹，保持表面清洁干燥。
3. 氧气遇油脂会爆炸。因此氧气减压器、氧弹以及氧气通过的各个部件，各连接部分不允许有油污，更不允许使用润滑油。如发现油垢，应用乙醚或其它有机溶剂清洗干净。
4. 压片时，注意不要太紧以致不易燃烧，也不要太松导致样品残渣脱落。
5. 在检查是否漏气或充入氧气时，不要使氧弹过分震动或倾斜，防止样品脱落。
6. 坩埚在每次使用后，必须清洗和除去碳化物，并用纱布清除粘着的污点。
7. 酸碱滴定过程中，通常情况下酚酞遇酸溶液不变色,遇碱溶液变红色。然而,酚酞在强碱中由红色迅速退为无色,而在浓酸中也会变色,在稀酸溶液中酚酞滴加过量造成沉淀,使溶液变成白色浑浊。
七、思考题
1．在使用氧气瓶和氧气减压阀时应注意哪些规则？氧气瓶为什么不能沾染油脂？
2．在氧弹中加约10ml蒸馏水起什么作用？在梨形水桶中为什么要准确加入3000 ml 水？
附录：
1. 雷诺校正图
打开Excel 2000，在第一行输入时间，第二行输入温度（包括初期，主期，末期）。输入完毕后，选定所有数据，选“插入”中的“图表”，或单击工具栏中的“图表”符号。出现一个对话框，选择“标准类型”中的“XY散点图”，在出现的对话框上选择下图的第一行第二个，即带点的曲线图，再单击“完成”即可。在另两行分别输入所有时间和室温，输入完毕后，选定所有数据，选“插入”中的“图表”，或单击工具栏中的“图表”符号。出现一个对话框，选择“标准类型”中的“XY散点图”，在出现的对话框上选择下图的第二行第二个，即不带点的折线图，再单击“完成”，得到一条直线。在图空白处右击，选择“复制”，再在第一个图的空白处右击，选择“粘贴”。利用网格线求出交点的横坐标X1。用上述方法做出直线Y=X1，再粘贴到图中。同法做出主期最高和最低温度的直线，粘贴到图中。直线一律用虚线表示。
实验二 二组分合金体系相图的绘制
一、实验目的
1. 用热分析法测Pb —Sn 二元金属相图。
2. 了解热分析的测量技术与热电偶测量温度的方法。
3. 了解纯物质与混合物步冷曲线形状有何不同。
二、实验原理
热分析方法是绘制相图常用的基本方法之一。这种方法是先将体系全部熔化，然后让其在一定环境中自行冷却，并每隔一定时间记录一次温度，以温度为纵坐标，时间为横坐标，画出步冷曲线（T —t 图）。该曲线表示温度与时间关系曲线。当熔融体系在均匀冷却过程中无相的变化，其温度将连续均匀下降，得到一条平滑的冷却曲线；如在冷却过程中发生了相变化，则因放出相变热，使热损失有所抵偿，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。对于简单的低共熔二元体系，具有如图4-1所示的三种形状的冷却曲线。由步冷曲线可以绘制出相图。如图4-2所示。
用热分析方法绘制相图时，被测体系冷却过程必须是接近于平衡状态下进行，冷却速度足够慢才能得到较好的结果。
本实验研究的是Pb —Sn 体系，属液相完全互溶，固相完全不互溶体系。纯Sn 的熔点是232℃，纯Pb 的熔点是327℃，二金属的低共熔组成ω=0.619，低共熔温度为175℃。
图
2—1 步冷曲线 图2—2 步冷曲线及相图的绘制
三、仪器和药品
热电偶一对；SWKY-I温度控制仪（0—450℃）一台；KWL-09可控升降温电炉一台及配套软件；打印机；装样品的硬质试管六只；锡（化学纯）；锡的质量分数分别为0.20、0.40、0.619、0.80的混合物样品及纯Pb、Sn各80克分装在6个试管中。
四、实验步骤
1．按SWKY-Ⅰ使用说明书的使用方法将控温仪与KWL-09可控升降温电炉进行连接。
2．将装有试剂的试管和温度传感器I插入6孔炉膛内（预热区，电炉处于外控状态），温度传感器Ⅱ插入单孔炉膛内（测量区，电炉处于内控状态）。
3.按SWKY-Ⅰ使用说明按“工作/置数”键，“置数”灯亮，依次按“X100”、“X10”、“X1”、“X0.1”设置“温度显示I”的百位、十位、个位及小数点位的数字，每按动一次，显示数码按0～9依次递增，直至调整到所需设定温度的数值（本实验为320°C），此时系统不加热。再按“工作/置数”键，“工作”灯亮，系统开始升温。打开电炉电源开关，调节“加热量调节”进行加热。
4．打开金属相图桌面快捷方式，选择串行口（默认COM 1），切换到步冷曲线界面，根据实际需要设置坐标系。
5．当温度显示I达到所设定的温度并稳定一段时间，试管内试剂完全溶化后，用钳子取出其中一组放入单孔炉膛内并把温度传感器II放入试管内。
6．当单孔炉膛加热到一定温度后，同时调节“加热量调节”旋钮和“冷风量调节”旋钮，使之降温，降温速率一般为5℃～8℃/min为佳。
7.点击“开始绘图”，软件在坐标内自动绘制步冷曲线。步冷曲线绘制过程中不可以再调节“加热量调节”旋钮和“冷风量调节”旋钮。曲线绘制完毕后，在曲线上找出发生相变的温度（用鼠标点击该点，“在显示坐标”中显示），然后通过拷屏预先保存成word格式。
8．将其它预热的样品逐次放入单孔炉膛内，根据理论值，大致确定每个样品在单孔炉膛内的加热温度，重复6、7步。
9．点击“步冷曲线/金属相图”，切换到“二组分金属相图”坐标下，点击“设置坐标”设置合适的坐标系
10．点击“相点坐标”弹出“金属相图坐标点”窗口，输入低共熔点温度和样品测试次数（组数），再点击“添加”按钮，输入相应的相变温度和对应的组成，最后点击“确定”。
11．点击“绘制相图”，在坐标系内绘出二组分金属相图，保存或打印。
12．将SWKY-I数字控温仪处于置数状态，逆时针调节电炉的“加热量调节”到底，表头指示为零，顺时针调节“冷风量调节”到底，进行降温，待温度显示Ⅰ、温度显示II显示都接近室温时，关闭电源。
图2—3实验装置图图2—4
五、结果处理
1.以温度为纵坐标，时间为横坐标，作出温度—时间曲线，即步冷曲线。
2.由步冷曲线绘制Pb—Sn体系温度一组成图。
3. 在图中标出各区存在的相态和自由度。
六、注意事项
1. 设置温度要略高于最高的相变点。
2. 控制好降温速率，否则步冷曲线转折点测不出来。
3. 热电偶要插到样品的中心部位，使样品受热均匀。
4. 注意保存文件。
七、思考题
1．用相律分析在各步冷曲线上出现平台的原因。
2．一条理想的步冷曲线应如图4-4中I线，但有时由于过冷现象的发生，可能曲线变形，如图4-4中II线的情况。此时应如何准确找出相点。
3．作相图还有哪些方法？
附录：热电偶温度计
一、工作原理
热电偶温度计简称热电偶，是温度测量仪表中常用的测温元件，它直接测量温度，把温度信号转换为热电动势信号，然后通过电气仪表转换为被测介质的温度。热电偶是由两种不同材质的均质导体（称为热电偶丝材或热电极）端部熔合构成闭合回路。其中，直接用作测量介质温度的一端叫做工作端（也称为测量端）；另一端叫做冷端（也称为补偿端），冷端与显示仪表、记录仪表和电子调节器连接。当两接合点温度不同时，就会在回路内产生温差电势，这种现象称为热电效应，而这种电动势称为热电势。如果热电偶的工作端与冷端存有温差时，显示仪表将会指示出热电偶产生的热电势所对应的温度值。若热电偶冷端的温度保持一定，则热电偶的热电势仅是工作端温度的单值函数。
A电极
B电极工作端
冷端T2
T1
图2-5热电偶工作原理图图2-6 热电偶
二、结构
各种热电偶的外形常因需要而极不相同，但是它们的基本结构却大致相同，通常由热电极、绝缘套保护管和接线盒等主要部分组成。从理论上讲，任何两种不同导体（或半导体）都可以配制成热电偶，但是作为实用的测温元件，对它的要求是多方面的。为了保证工程技术中的可靠性，以及足够的测量精度，一般对热电偶的电极材料的基本要求是：（1）在测温范围内，热电性质稳定，不随时间而变化，有足够的物理化学稳定性，不易氧化或腐蚀；（2）电阻温度系数小，导电率高，比热小；（3）测温中产生热电势要大，并且热电势与温度之间呈线性或接近线性的单值函数关系；（4）材料复制性好，机械强度高，制造工艺简单，价格便宜。
实验三电泳
一、实验目的
1．用电泳法测定Fe(OH)3溶胶的ζ电位。
2．了解电泳仪的使用及电泳法测定ζ电位的基本技术。
二、实验原理
溶胶是固体在溶液中的高度分散体系，固体粒子的直径在1nm-100 nm范围内。溶胶的制备方法分为分散法及凝聚法两类。本实验之一是通过FeCl3在沸水中水解，形成Fe(OH)3的固相颗粒，进而凝聚制得Fe(OH)3溶胶。其反应式为：
FeCl3 +3H2O → Fe(OH)3 +3HCl
Fe(OH)3+ HCl → FeOCl+2H2O
FeOCl离解成FeO+和Cl-离子，根据法杨斯规则，FeO+被优先吸附在Fe(OH)3固体表面，形成带电颗粒。Fe(OH)3胶体大致结构为：
{[Fe(OH)3]
m
nFeO+(n-x)Cl-}x+·xCl-
从胶团结构可知，Fe(OH)3胶粒带正电。
在胶体分散体系中，由于胶粒附近的介质中，必然会聚集电量相同而符号相反的离子，因此在胶粒表面与周围介质之间就会形成一个电势差，我们称带电胶粒与分散介质之间的电势差为ζ电位。在电场作用下，由于胶粒与分散介质之间要产生相对滑动，所以ζ电位又称电动电位。
溶胶的不稳定性往往与ζ电位的大小直接相关，所以，无论是制备溶胶还是破坏胶体，通常都需要首先了解ζ电位的大小。电泳法是测定ζ电位的一种最方便的方法。
ζ电位的数值，可根据亥姆霍兹方程式计算如下：
ζ=4
E
πηε
·μ
式中：E是电场强度，E=V
L
。L为两极间距离（m）；η是液体的粘度（kg·m-1·s-1）。ε是液体
的介点常数，V是外加电场的电压（V），μ为电泳速度（m·s-1）。
三、仪器和试剂
电泳仪一只；电泳管一只；铂电极二只；5% 火棉胶（硝酸纤维的乙醚乙醇溶液），FeCl3(10%)，KCNS(1%)溶液，AgNO3(1%)溶液，稀HCl溶液0.003mol/dm3。
四、实验步骤
1. Fe(OH)3溶胶的制备
制法：在250ml 烧杯中放150 ml 蒸馏水，加热至沸腾，慢慢地滴入10ml 10%的FeCl 3溶液，并不断搅拌，加完后继续沸腾2分钟。水解后溶液呈深红色为止（Sb 2S 3溶胶制法：将质量分数ε=0.005的酒石酸锑钾溶液放在三角烧瓶中，并置于通风橱中，通入清洁的H 2S 气体，直至溶液颜色不再加深为止）
2. 胶体溶液的纯化
（1）半透膜的制备
选择一个250 ml 的短颈烧瓶，内壁光滑，充分洗净烘干。在瓶中倒入约5毫升火棉胶溶液，小心转动烧瓶，使火棉胶在烧瓶壁上形成均匀薄层。倾出多余的火棉胶，倒置烧瓶于铁环上，让剩余的火棉胶流尽，并让乙醚蒸发，直至用手轻轻接触火棉胶而不粘。然后加水入瓶内至满（水不宜加入太早，若乙醚没蒸发完，加水后膜呈白色不适用，水也不宜加入过迟，膜变硬后不宜取出）倒去瓶内水，再在瓶口剥开一部分膜，在此膜和瓶壁间灌水至满，膜脱离瓶壁。轻轻取出所成之袋，检验袋里是否有漏洞。若有漏洞，用玻璃棒蘸火棉胶轻轻接触漏洞补好。
（2）溶胶纯化
把制得的Fe(OH)3胶体置于半透膜内，用线栓住袋口，置于1000 ml 烧杯内，用蒸馏水渗析，保持温度在60-70℃，20 min 换一次水，并取渗析蒸馏水检验Cl -和Fe 3+（用AgNO 3及KSCN 溶液），直至不能检查出Cl -和Fe 3+为止（少量Cl -的存在是保证Fe(OH)3胶体稳定的必要因素，因此不要将Cl -全部渗析出）。开始渗析时，由于杂质较多，每次渗析时间可略短，以后随着杂质的减少，适当延长渗析时间。胶体需要静置陈化 3 天以上。
3. 电泳的测定
先用蒸馏水及Fe(OH)3溶胶分别润洗电泳仪，将待测Fe(OH)3胶体由小漏斗中加入电泳管底部到适当的位置。然后用小滴管分别将等量稀HCl 溶液（电导应与溶胶相同）徐徐沿着管壁加入到电泳管的左右两壁（注意：小心勿使胶体液面混合）。液柱高约10厘米左右， 再将铂电极插入HCl 液层中，注意不要搅动液面，并使两电极浸入液面下的深度相等，同时记下胶体液面的高度。
按箭头方向调节输出旋钮至输出电压最小位置(旋到底)
，将电泳仪的电源开关打开，指图3—1 电泳管示意图
示灯亮，预热10分钟。然后分别将电泳管的两个铂电极接在电泳仪输出端的 +、- 端上。
调节所需电压约100伏，同时开始计时，20分钟后记下胶体液面上升的距离。整个过程注意保持平稳，不使电泳管受震动。量出两极间距离（注意不是水平距离，而是U 形导电距离）。为了尽量减少计算误差，此数据需反复测量5—6次，然后取平均距离L 。
实验结束后，回收溶胶。切断电源，并将电泳管中放满蒸馏水以浸泡铂电极。
五、实验记录及结果处理
1. 实验记录 室温______________°C
通电时间t/s
水的粘度η/kg·m -1·s -1 0.001 两极间距L/m
电场强度E/V·m -1 移动距离S /m
电泳速度μ/m·s -1 电压V /v 水的介电常数ε/C·V -1·m -1 8.89×10-9
2. 依海姆霍兹方程式计算出所测溶胶的ζ电位值。根据附录中Fe(OH)3溶胶的ζ电位值计算相对误差，并分析产生误差的原因。
六、选做实验
1．溶胶的聚沉
用10ml 移液管在3个干净的50 ml 锥型瓶中各注入10 ml 渗析后的Fe(OH)3溶胶，然后每个瓶中分别用滴定管逐滴加入0.5mol·dm -3的KCl 溶液，0.01mol·dm -3
的K 2SO 4溶液，0.001mol·dm -3的K 3Fe （CN ）6溶液。在开始有聚沉物时，停止加入电解质，记下滴入溶液的体积。若加入的电解质达10 ml 后仍无聚沉物时，不再继续加入，计算聚沉值。说明溶胶带何种电，并与理论值进行比较。
2．Sb 2S 3溶胶的制备及电泳的测定.。
七、注意事项
1．Fe(OH)3溶胶的制备时，FeCl 3溶液需逐滴加入，并不断搅拌，加完后继续沸腾几分钟。
2．纯化Fe(OH)3溶胶时，换水要渗析一段时间后再检查3Fe Cl +-
和。
3．量取两极距离时，要沿电极管中心线。
八、思考题
1．制备溶胶时边加三氯化铁边搅拌，加完后沸腾2-3分钟再结束的目的是什么？
2．纯化后为什么要测定溶胶和辅助液的电导率，二者一致时再进行电泳实验？
3.为什么要加辅助液？辅助液体应具备什么条件？
附录：电泳技术
电泳技术是目前分子生物学上不可缺少的重要分析手段，它在基础理论、农业、工业、医药卫生、法医学、商检、教育和国防科研等实践中有着广泛的用途。生物学上的重要物质如蛋白质、核酸、同工酶等，在溶液中能吸收或给出氢离子从而带电，因此，它们在电场影
响下，在不同介质中的运动速度是不同的。这样用电泳的方法就可以对其进行定量分析，或者将一定混合物分离成各个组分以及作少量制备。
一、DY-W1型电泳仪的使用方法
1．本机电源采用220 V 、50 Hz 交流电。
2．电源接通前应检查电源开关（4）是否在关的位置，输出是否在“0”处，电流分档开关（7）是否在所需要的指示范围。检查无误后将输引线插在面板的输出插座（3）上，另一端接在电泳管的电极上。
1—电压指示；2—电流指示；3—输出插座；4—电源开关；
5—指示灯；6—输出调节；7—电流分档开关
3．接通电源，打开电源开关至“开”处，此时指示灯（5）亮，仪器开始工作。随即按顺时针方向徐徐转动输出。此时电压指示（1）、电流指示（2）的指针由“0”缓慢上升，直至旋转到所需电压、电流读数（输出调节最多可旋转10圈），电泳即开始。电泳完毕，随即将输出调节回“0”点，关闭电源。
4．电流分档开关共有0、25、50、100、200、300 mA 六挡，0挡为关。其余各挡均表示电流表满刻度时的输出电流。选择稍大于所需电流的一挡，可获得最好的读数精度。
5．电泳开始时，由于电泳管内介质所带点荷尚未稳定，以及电器元件均需要稳定时间，所以电泳五分钟后，需重新调整仪器，核对电压电流读数之后，仪器可稳定下来。
二、DYY-7B 型电泳仪的使用方法
1. 首先确定仪器电源开关是在关位。
2. 连接电源线，确定电源插座是否有接地保护。
3. 将黑红两种颜色的电极线对应插入仪器输出插口，并与电泳管对应电极连接好。
4. 电压和电流的调整：开机前应先确定是恒压输出，还是恒流输出。电源在任何情况下只能稳一种参数，且电压电流之间的关系符合欧姆定律。
（1）如果是恒压输出，则将电压调节为0，将电流调节至最大，然后开机，缓缓调节电压旋钮并观察电压显示至所需值。正常情况下应当稳压灯亮。如果电压达不到所需值就变为稳流了，说明输出回路上电阻太小，有可能是缓冲液配制问题，也可能是调节不当，应具体分析。（2）如果是恒流输出，则将电流调节为0，将电压调节至最大，然后开机，此时缓缓调节电流调节旋钮，并观察电流现实直到所需值。正常情况下应当稳流灯亮。如果电流达不到所需值就变为稳压了，说明缓冲液电阻太大，有可能是电泳介质出现问题，也可能是调节不当，应具体分析。
三、仪器使用注意事项：
图3—2电泳仪面板示意图
1．操作仪器时，应先检查仪器接地是否良好，仪器“+”、“-”输出端切勿接地或短路，以免造成事故。
2．本机输出电压较高，严禁带电条件下接触电极和其他带电部位。
3．面板各旋钮不宜用力旋转，以免损坏零件。
4．仪器发生故障时，请不要自行拆卸，应找有关人员维修。
5．严禁仪器不接负载而开启高压。
6．仪器应放于阴凉干燥处。
实验１ 液相反应实验平衡常数的测定 一、 目的和要求 1、利用分光光度计测定低浓度下铁离子与硫氰酸根离子生成硫氰合铁离子液相反应的实验 平衡常数。 2、通过实验了解实验平衡常数的数值不因反应物初始浓度不同而变化。 二、 基本原理 铁离子与硫氰酸根离子在溶液中可生成一系列的络离子，并共存于同一的平衡体系中，但当铁离子与硫氰酸根离子的浓度很低时，只有如下的反应： 3+-2+Fe SCN FeSCN + 即反应被控制在仅仅生成最简单的FeSCN 2+络离子。其平衡常数表示为： 23FeSCN Fe SCN c c K c c ++- = 通过实验和计算可以看出，在同一温度下，改变铁离子（或硫氰酸根离子）浓度时，溶液的颜色改变，平衡发生移动，但平衡常数c K 保持不变。 根据朗伯—比尔定律可知吸光度与溶液浓度成正比。因此，可借助于分光光度计测定其吸光度，从而计算出平衡时硫氰合铁离子的浓度以及铁离子和硫氰酸根离子的浓度，进而求出该反应的平衡常数c K 。 三、 仪器和试剂 7220型分光光度计，50mL 烧杯4个；50mL 锥角瓶2个；10mL 移液管6支。 4410-?mol·L -1的NH 4SCN 溶液；1110-? mol·L -1、2 110-?mol·L -1的FeCl 3溶液。 四 、实验步骤 1、不同浓度试样的配制 取4个50mL 的烧杯，编成1、2、3、4号。用移液管向编号的烧杯中各注入
5mL 4 410-?mol ·L -1的NH 4SCN 溶液。另取四种各不相同的FeCl 3溶液各5mL 分别注入各编号的烧杯中。使体系中SCN -离子的初始浓度与Fe 3+离子的初始浓度达到下表所示的数值。 为此，可按以下步骤配制不同浓度的Fe 3+离子溶液： 在1号烧杯中直接注入5mL 1 110-?mol·L -1的Fe 3+离子溶液； 在2号烧杯中直接注入5mL 2110-?mol·L -1的Fe 3+离子溶液； 取50mL 锥形瓶1个，注入10mL 2 110-?mol·L -1的Fe 3+离子溶液，然后加纯水10mL 稀释，取出稀释液（Fe 3+离子浓度3 510-?mol·L -1）5mL 加到3号烧杯中。 另取稀释液（即Fe 3+离子浓度3510-?mol·L -1）10mL 加到另一个50mL 锥形瓶中，再加纯水10mL 。配制成浓度为3 2.510-?mol·L -1的Fe 3+离子溶液，取此溶液5mL 加到4号烧杯中。 2、分光光度计的调剂与溶液吸光度的测定 将7220型分光光度计调整好，并把波长调到475nm 处。然后分别测定上述4个编号烧杯中各溶液的吸光度。 五、 数据记录和处理 将测得的数据填于下表，并计算出平衡常数c K 值。 温度： 压力： 表中数据按下列方法计算： 1、当1号烧杯Fe 3+离子与SCN -离子反应达平衡时。可以认为SCN -全部消耗，此平衡时对硫氰合铁离子的浓度即为反应开始时硫氰酸根离子浓度。既有： 21 FeSCN ()SCN ()equ ini c c +-=
实验六.二组分固-液体系相图的绘制 一、实验目的 （1）热分析法测绘Sn-Bi二元合金相图 （2）掌握热分析法的测量技术 （3）掌握热电偶测量温度的基本原理以及数字控温仪和升降温电炉的使用方法 二、实验原理 用几何图形来表示多相平衡体系中有哪些相,各相的成分如何,不同相的相对量是多少,以及它们随浓度、温度、压力等变量变化的关系图叫相图。以体系所含物质的组成为自变量,温度为应变量所得到的T-x图就是常见的一种相图。 绘制相图的方法很多,热分析法就是常用的一种实验方法。即按一定比例配成一两组分体系,将体系加热到熔点以上成为液态,然后使其逐渐冷却,每隔一定时间记录一次温度,以体系的温度对时间的关系曲线称为步冷曲线。熔融体系在均匀冷却过程中无相变时,其温度将连续均匀下降,得到一条平滑的冷却曲线,当冷却过程中发生相变时,放出相变热,使热损失有所抵偿,冷却曲线就会出现转折。当两组分同时析出时，冷却速度甚至变为零,冷却曲线出现水平段。转折点或平台所对应的温度,即为该组成合金的相变温度。 取一系列组成不同的二元合金，测得冷却曲线，再将相应的转折点连接起来即得到二元合金相图（如下图所示） 三、实验所用仪器、试剂 1.KWL-09可控升降温电炉，SWKY-1数字控温仪 2.编号为1-6的六个金属硬质试管依次分装：纯铋、含锡20%，42%，60%，80%的合金、纯锡。8号试管为空管。 四、实验步骤 1.安装并调整SWKY-1数字控温仪与KWL-09可控升降温电炉，将控温仪与电炉用电缆连接。2号炉膛（右侧）放8号空管，将与控温仪相连的温度传感器（传感器2）插入其中 2.1．将装有试剂的试管1放入1号炉膛（注意安全，始终用铁夹小心夹住试管），并将与电炉连接的温度传感器（传感器1）插入炉膛旁边的另一小孔中（注：不要将传感器1插入试管中）。将2号传感器插入放有8号空管的炉膛2 2.2.调节控温仪（工作/量数按钮），将电炉温度设定为350℃，再调为工作状态，此时1号炉膛开始加热。调节定时按钮，是时间显示为30s。将电炉“冷风量调节”电压调到零，“加热量调节”调到180V(电压过低加热太慢，电压过高有损仪器使用寿命)，给2号炉膛预热到200度左右（避免温度下降过快，减小试管冷却时发生过冷现象的可能） 2.3.当温度显示1号炉膛温度达到350℃时，再等10min左右。待温度稳定后将预热后的8号空管用铁夹移出去，并将1号试管夹入2号炉膛。换入2号试管加热，熔融。关闭“加热量调节”，此时控温仪显示温度上升，当温度上升到310℃以上时，打开“冷风量调节”，电压调为1.5V。此时温度开始下降，当温度降到接近300℃时，开始记录温度。每隔30s，控温仪会响一声，依次记下此时的仪表读数即可。
实验八十三 最大泡压法测定溶液的表面张力 1、简述最大泡压法测定溶液的表面张力的实验原理。 答：实验装置如图83-4所示。 将被测液体装于测定管中，打开滴液瓶活塞缓缓放水抽气，系统不断减压，毛细管出口将出现一小气泡，且不断增大。若毛 细管足够细，管下端气泡将呈 球缺形，液面可视为球面的一 部分。随着小气泡的变大，气 泡的曲率半径将变小。当气泡 的半径等于毛细管的半径时， 气泡的曲率半径最小，液面对 气体的附加压力达到最大，如 图5所示。 在气泡的半径等于毛细 管半径时：p 内＝p 外 气泡内的压力： p 内=p 大气-2γ/r 气泡外的压力： p 外=p 系统+ρgh 实验控制让毛细管端口与液面相切，即使h=0，p 外= p 系统 根据附加压力的定义及拉普拉斯方程，半径为r 的凹面对小气泡的附加压力为 △p max = p 大气- p 系统= p 最大=2γ/r （6） 于是求得所测液体的表面张力为 max 'max 2p K p r ?=?=γ （7） 此后进一步抽气，气泡若再增大，气泡半径也将增大，此时气泡表面承受的压力差必然减小，而测定管中的压力差却在进一步加大，所以导致气泡破裂从液体内部逸出。最大压力差可用数字式压力差仪直接读出，K ′称为毛细管常数，可用已知表面张力的物质来确定。 2、简述测定不同浓度正丁醇水溶液的表面张力，计算表面吸附量和正丁醇分子横截面积的实验原理。 答：根据能量最低原则，当溶质能降低溶剂的表面张力时，溶质表面层中的浓度比溶液内部大；反之，溶质使溶剂的表面张力升高时，溶质表面层中的浓度比内部的浓度低。这种表面浓度与溶液内部浓度不同的现象叫做溶液的表面吸附。表面吸附的多少常用表面吸附量Γ表示，其定义为：单位面积表面层所含溶质的物质的量比与同量溶剂在本体溶液中所含溶质的物质的量的超出值。显然，在指定的温度和压力下，溶质的吸附量与溶液的表面张力及溶液的浓度有关，从热力学方法可知它们之间的关系遵守吉布斯（Gibbs ）吸附等温方程： T ??? ??-=Γdc d RT c γ 用吉布斯吸附等温式计算某溶质的吸附量时，可由实验测定一组恒温下不同浓度c 时的表面张力，以γ对c 作图，可得到γ-c 曲线，将曲线上某指定浓度下的斜率d γ/d c 代人（2）式，即可求得该浓度下溶质在溶液表面的吸附量Γ。当浓度足够大时，则呈现一个吸附量的极限值，即∞Γ=Γ。此时若再增加浓度，吸附量不再改变。所以 ∞Γ称为饱和吸附量。∞Γ可以近似的看做是在单位表面上定向
物化实验总结与心得 闽江学院化学与化学工程系120101202242 朱家林 时间过的很快，一个学期的物化实验已经结束了。经过一个学期的物化实验的学习，学到了很多专业知识和实验基本操作，以及很多做人做事的技巧和态度。物化实验是有用的，也是有趣的，物理化学实验涉及到了化学热力学、化学动力学、电化学、表面化学。一下，简单的回顾一下本学期的十四个物化实验。 实验一、燃烧热的测定 用氧弹卡计测定萘的燃烧热；了解恒压燃烧热与恒容燃烧热的区别；了解卡计中主要部分的作用。掌握卡计的实验技术；学会用雷诺图解法校正温度变化。热是一个很难测定的物理量，热量的传递往往表现为温度的改变。而温度却很容易测量。如果有一种仪器，已知它每升高一度所需的热量，那么，我们就可在这种仪器中进行燃烧反应，只要观察到所升高的温度就可知燃烧放出的热量。根据这一热量我们便可求出物质的燃烧热。试验中要注意：压片时应将Cu-Ni合金丝压入片内；氧弹充完氧后一定要检查确信其不漏气，并用万用表检查两极间是否通路；将氧弹放入量热仪前，一定要先检查点火控制键是否位于“关”的位置。点火结束后，应立即将其关上。氧弹充氧的操作过程中，人应站在侧面，以免意外情况下弹盖或阀门向上冲出，发生危险。 实验二、液体饱和蒸汽压的测定 明确纯液体饱和蒸气压的定义和气液两相平衡的概念，深入了解纯液体饱和蒸气压和温度的关系棗克劳修斯-克拉贝龙方程式；用等压计测定不同温度下苯的饱和蒸气压。初步掌握真空实验技术；学会用图解法求被测液体在实验温度范围内的平均摩尔气化热与正常沸点。测定前必须将平衡管a,b段的空气驱赶净。冷却速度不应太快，否则测得的温度将偏离平衡温度。如果实验过程中，空气倒灌，则实验必须重做。在停止实验时，应该缓慢地先将三通活塞打开，使系统通大气，再使抽气泵通大气（防止泵中油倒灌），然后切断电源，最后关闭冷却水，使装置复原
纯液体饱和蒸汽压的测量 目的要求 一、 明确纯液体饱和蒸气压的定义和汽液两相平衡的概念，深入了解纯液体饱 和蒸气压与温度的关系公式——克劳修斯－克拉贝龙方程式。 二、 用数字式真空计测量不同温度下环己烷的饱和蒸气压。初步掌握真空实验 技术。 三、 学会用图解法求被测液体在实验温度范围内的平均摩尔气化热与正常沸 点。 实验原理 通常温度下(距离临界温度较远时)，纯液体与其蒸气达平衡时的蒸气压称为该温度下液体的饱和蒸气压，简称为蒸气压。蒸发1mol 液体所吸收的热量称为该温度下液体的摩尔气化热。 液体的蒸气压随温度而变化，温度升高时，蒸气压增大；温度降低时，蒸气压降低，这主要与分子的动能有关。当蒸气压等于外界压力时，液体便沸腾，此时的温度称为沸点，外压不同时，液体沸点将相应改变，当外压为1atm （101.325kPa ）时，液体的沸点称为该液体的正常沸点。 液体的饱和蒸气压与温度的关系用克劳修斯-克拉贝龙方程式表示： 2 m vap d ln d RT H T p ?= (1) 式中，R 为摩尔气体常数；T 为热力学温度；Δvap H m 为在温度T 时纯液体的摩尔 气化热。 假定Δvap H m 与温度无关，或因温度范围较小，Δvap H m 可以近似作为常数，积分上式，得： C T R H p +??-=1 ln m vap (2) 其中C 为积分常数。由此式可以看出，以ln p 对1/T 作图，应为一直线，直线的斜率为 R H m vap ?- ，由斜率可求算液体的Δvap H m 。 静态法测定液体饱和蒸气压，是指在某一温度下，直接测量饱和蒸气压，此 法一般适用于蒸气压比较大的液体。静态法测量不同温度下纯液体饱和蒸气压，有升温法和降温法二种。本次实验采用升温法测定不同温度下纯液体的饱和蒸气压，所用仪器是纯液体饱和蒸气压测定装置，如图1所示： 平衡管由A 球和U 型管B 、C 组成。平衡管上接一冷凝管，以橡皮管与压
物理化学实验复习 一、选择题 1. 电导率仪在用来测量电导率之前, 必须进行： (A) 零点校正 (B) 满刻度校正 (C) 定电导池常数 (D) 以上三种都需要 2.在测定Ag│AgNO3(m) 的电极电势时，在盐桥中哪一种电解质是可以采用的？ (A) KCl （饱和） (B) NH4Cl (C) NH4NO3 (D) NaCl 3.用惠斯顿电桥法测定电解质溶液的电导，电桥所用的电源为： (A) 220 V ，50 Hz市电 (B) 40 V直流电源 (C) 一定电压范围的交流电，频率越高越好 (D) 一定电压范围1000 Hz左右的交流电 4. pH计是利用下列哪种电学性质测定水溶液中氢离子的活度： (A) 电导 (B) 电容 (C) 电感 (D) 电位差 5.惠斯登电桥是测量哪种电学性质的？ (A) 电容 (B) 电位 (C) 电阻 (D) 电感 6.用对消法测量可逆电池的电动势时，如发现检流计光标总是朝一侧移动，而调不到指零位置，与此现象无关的因素是： (A) 工作电源电压不足 (B) 工作电源电极接反 (C) 测量线路接触不良 (D) 检流计灵敏度较低 7.常用酸度计上使用的两个电极是： (A) 玻璃电极，甘汞电极 (D) 氢电极，甘汞电极 (C) 甘汞电极，铂电极 (D) 铂电极，氢电级 8.用补偿法测可逆电池电动势，主要为了： (A) 消除电极上的副反应 (B) 减少标准电池的损耗 (C) 在接近可逆情况下测定电池的电动势 (D) 简便易测 1
9.在使用电位差计测电动势时, 首先必须进行“标淮化”操作, 其目的是： (A) 校正标准电池的电动势 (B) 校正检流计的零点 (C) 标定工作电流 (D) 检查线路是否正确 10.用对消法测得原电池Zn│ZnSO4(a1)‖KCl(a2)│Ag—AgCl(s) 的电动势与温度关系为E/V=1.0367-5.42×10-4(T/K-298) 则反应Zn+2AgCl(s)=2Ag+ZnCl2 在293.2 K时的焓变为： (A) 169.9 kJ·mol-1(B) -169.9 kJ·mol-1 (C) -231.3 kJ·mol-1(D) 231.3 kJ·mol-1 11.某同学用对消法测得电池Zn│ZnSO4(0.1000mol·kg-1)‖KCl(1.0000mol·kg-1)│Ag—AgCl(s)的电动势与温度的关系为：E/V=1.0367-5.42×10-4(T/K-298)则298 K时，该电池的可逆热效应为 (A) -31.2 kJ (B) -200.1 kJ (C) 31.2 kJ (D) 200.1 kJ 12.多数情况下, 降低液体接界电位采用KCl盐桥, 这是因为： (A) K+, Cl- 的电荷数相同，电性相反 (B) K+, Cl- 的核电荷数相近 (C) K+, Cl- 的迁移数相近 (D) K+, Cl- 的核外电子构型相同 13.对消法测原电池电动势, 当电路得到完全补偿, 即检流计指针为0 时, 未知电池电动势E x (电阻丝读数为AB)与标准电池电动势E s (电阻丝读数为Ab )之间的关系为： (A) E x＝R R Ab AB ·E s(B) E x＝ R R AB Ab ·E s (C) E x＝R R AB Bb ·E s(D) E x＝ R R Bb AB ·E s 14.有人希望不用量热法测定反应2Ag++Sn2+=2Ag+Sn4+的热效应, 若用电化学方法, 应选用下列哪一个电池? (A) Ag—AgCl│KCl(a1)‖AgNO3(a2)│Ag(s) (B) Ag(s)│AgNO3(a1)‖Sn4+(a2),Sn(a3)│Pt(s) (C) Pt(s)│Sn4+(a1),Sn2+(a2)‖Ag+(a3)│Ag(s) (D) Ag(s)│Ag+(a1)‖Sn4+(a2),Sn2+(a3)│Sn(s) 15.饱和标准电池在20℃时电动势为： (A) 1.01845 V (B) 1.01800 V (C) 1.01832 V 2
《物理化学实验》练习题 ●本练习题供平时练习所用，对期末考试有指导作用,望同学们认真做答. ●此次练习题需要当做一次物理化学作业一样提交. 练习题 一、填空题（每空1分，共30）： 1．写出物理化学实验中所使用的两种温度计：和。 2．氧气钢瓶外表油漆的颜色是色；氢气钢瓶外表油漆的颜色是色。 3．在静态法测定乙醇饱和蒸气压的实验中，直接测量的物理量是 和。 4．热分析法测定“步冷曲线”时，根据曲线上的或可以确定相变温度。 5．测定物质的磁化率所使用的磁天平有磁天平和磁天平两种。 6．测量物质的燃烧焓所需的测量仪器是，燃烧反应在内进行。 7．测量液体饱和蒸气压所依据的原理是方程，通过实验数据作直线可以求出。 8．在二组分气液平衡相图的实验中，直接测量的物理量是和。 9．物质的旋光度与和等因素有关。 10．诱导极化率（或变形极化率）由极化率和极化率两部分组成。 11．写出恒温槽构造中的两个部件：和。 12．用氧弹量热计测量得到的是恒容热Q V，则恒压热Q p= 。 13．在液体饱和蒸气压测量的实验中，若空气未被抽净，则所得蒸气压的数值偏。 14．测量电解质溶液的电导可采用电桥法，测量电池的电动势采用 法。
15．在最大泡压法测量液体表面张力的实验中，直接测量的物理量是 。 16．接触温度计是用作 ，而贝克曼温度计是用作 。 17．热分析法所测量的“步冷曲线”是以 为纵坐标，以 为横坐标所得的曲线。 18．惠斯登（wheatston ）电桥法测量电解质溶液的电导时，需要 作电源和 作示零装置。 19．对消法测量电池电动势需要用到 电池和 电池。 20．在偶极矩测量实验中，介电常数是通过测量 而得的。 21．在蔗糖水解反应速率常数测定的实验中，C 0/C = 。 22．乙酸乙酯皂化反应体系的电导随时间逐渐 ，反应体系的pH 随时间逐渐 。 23．贝克曼温度计测量温度的范围为 ℃，最小分度为 ℃。 24．获得真空时所使用的仪器是 ；测量真空度的仪器是 。 25．在测量液体表面张力的实验中，从毛细管中逸出泡的半径越 ，则最大液柱差△h m 越 。 二、单项选择题：将所选择的答案号添入括号中（每题1分，共50分）： 1. 下面四条曲线分别代表A 、B 、C 、D 四个恒温槽的灵敏度曲线，其中恒温效果最好的是（ ）。 控温灵敏度曲线 2. 在氧弹量热计中萘的燃烧反应为： C 10H 8(s)+12O 2(g)→10CO 2(g)+4H 2O(l) 在K 2.298时，测得反应的恒容热?-=kJ 5152v Q mol -1，则萘的燃烧焓= ?m c H
物理化学实验Ⅰ 课程名称：物理化学实验Ⅰ 英文名称：Experiments in Physical Chemistry 课程代码：147012 学分：0.5 课程总学时：16 实验学时：16 （其中，上机学时：0） 课程性质：?必修□选修 是否独立设课：?是□否 课程类别：?基础实验□专业基础实验□专业领域实验 含有综合性、设计性实验：?是□否 面向专业：高分子材料科学与工程、材料科学与工程（无机非金属材料科学与工程、材料化学） 先修课程：物理、物理化学、无机化学实验、有机化学实验、分析化学实验等课程。 大纲编制人：课程负责人张震实验室负责人刘仕文 一、教学信息 教学的目标与任务： 该课程是本专业的一门重要的基础课程，物理化学实验的特点是利用物理方法来研究化学系统变化规律，是从事本专业相关工作必须掌握的基本技术课程。其任务是通过本课程的学习，使学生达到以下三方面的训练： （1）通过实验加深学生对物理化学原理的认识，培养学生理论联系实际的能力； （2）使学生学会常用的物理化学实验方法和测试技术，提高学生的实验操作能力和独立工作能力； （3）培养学生查阅手册、处理实验数据和撰写实验报告的能力，使学生受到初步的物理性质研究方法的训练。 教学基本要求： 物理化学实验的特点是利用物理方法来研究化学系统变化规律，实验中常用多种物理测量仪器。因此在物理化学实验教学中，应注意基本测量技术的训练及初步培养学生选择和配套仪器进行实验研究工作的能力。 物理化学实验包括下列内容： （1）热力学部分量热、相平衡和化学平衡实验是这部分的基本内容。还可以选择稀溶液的依数性、溶液组分的活度系数或热分析等方面的实验。
一、溶液中的等温吸附 五、注意事项 1.溶液的浓度配制要准确，活性炭颗粒要均匀并干燥 2. 醋酸是一种有机弱酸，其离解常数Ka = 1.76× ，可用标准碱溶液直接滴定，化学计量点时反应产物是NaAc，是一种强碱弱酸盐，其溶液pH 在8.7 左右，酚酞的颜色变化范围是8-10，滴定终点时溶液的pH 正处于其内，因此采用酚酞做指示剂，而不用甲基橙和甲基红。直到加入半滴NaOH 标准溶液使试液呈现微 红色，并保持半分钟内不褪色即为终点。 3．变红的溶液在空气中放置后，因吸收了空气中的CO2，又变为无色。 4. 以标定的NaOH 标准溶液在保存时若吸收了空气中的CO2，以它测定醋酸的 浓度，用酚酞做为指示剂，则测定结果会偏高。为使测定结果准确，应尽量避免长时间将NaOH 溶液放置于空气中。 七、讨论 1. 测定固体比表面时所用溶液中溶质的浓度要选择适当，即初始溶液的浓度 以及吸附平衡后的浓度都选择在合适的范围内。既要防止初始浓度过高导致出现多分子层吸附，又要避免平衡后的浓度过低使吸附达不到饱和。 2. 按朗格谬尔吸附等温线的要求，溶液吸附必须在等温条件下进行，使盛有样品的磨口锥形瓶置于恒温器中振荡，使之达到平衡。本实验是在空气浴中将盛有样品的磨口锥形瓶置于振荡器上振荡。实验过程中温度会有变化，这样会影响测定结果。 3．由实验结果可知，活性炭在醋酸溶液中的吸附为单分子层吸附，可用Langmuir 吸附等温式表征其吸附特性。用溶液吸附法测定活性炭比表面积，不需要特殊仪器，但测定过程中要防止溶剂挥发，以免引起测量误差。此外，由于忽略界面上被溶剂占据部分，因此由这一方法所测得的比表面积一般偏小。但由于方法简便，可以作为了解固体吸附剂特性的一种简便方法。 八、思考题（供参考） 1．吸附作用与哪些因素有关？固体吸附剂吸附气体与从溶液中吸附溶质有何不同？ 答：吸附作用与温度、压力、溶剂、吸附质和吸附剂性质有关。 固体在溶液中的吸附，除了吸附溶质还有溶剂，液固吸附到达平衡时间更长；固体吸附剂吸附气体受温度、压力及吸附剂和吸附质性质影响：气体吸附是放热过程,温度升高吸附量减少；压力增大,吸附量和吸附速率增大；一般吸附质分子结构越复杂,被吸附能力越高。
实验一 电导的测定及其应用 一、实验目的 1、 测量氯化钾水溶液的电导率，求算它的无限稀释摩尔电导率。 2、 用电导率测量醋酸在水溶液中的解平衡常数。 3、 掌握恒温水槽及电导率仪的使用方法。 二、实验原理 1、根据电导公式：G=kA/l 式中k 为该电解质溶液目的电导率，其中 l/A 称为电导池常数，由于l 和A 不易精确测量，因此，试验中是用一种已知电导率的溶液求出电导池常数k cell ，然后把欲测的溶液放入该电导池测出其电导值，再根据公式G=kA/l 求出摩尔电导率 , k 与 的关系为： 2、 总是随着溶液的浓度的降低而增大的， 对于强电解质系溶液有 于特定的电解质和溶剂来说，在一定温度下，A 是一个常数，所以将 直线，将所得的直线推至c=0可求得A m ∞。 3、对于弱电解质，其 无法用 公式求得，由离子独立运动定律： 求得，其中 A m ∞+ 和A m ∞-分别表示正、负离子的无限稀摩尔电导率，它与温度及离子的本性有关。在无限稀的弱电解质中: 以cAm 对 作图，根据其斜率求出K.. 三、实验仪器及试剂 仪器：梅特勒326电导仪1台，量杯50ml 2只 ，移液管125ml 9只，洗瓶1只 ，洗耳球1只。 试剂：10.00mol/m3 KCl 溶液， 100.0 mol/m3HAC 溶液 , 电导水。 m c κ = Λ m m,+ m, νν+--∞ ∞ ∞ =+ΛΛΛ m Λ m Λ m Λ m m ∞ =-ΛΛ m Λ m m ∞ =-ΛΛ m m = α∞ΛΛ() 2 m m m m 2 m m m m 1c c c K c c ∞∞ ∞∞ ?? ??-?=-=ΛΛΛΛΛΛΛΛΛ
蔗糖水解速率常数的测定 1．蔗糖水解反应速率常数和哪些因素有关？ 答：主要和温度、反应物浓度和作为催化剂的H+浓度有关。 2．在测量蔗糖转化速率常数时，选用长的旋光管好？还是短的旋光管好？ 答：选用长的旋光管好。旋光度和旋光管长度呈正比。对于旋光能力较弱或者较稀的溶液，为了提高准确度，降低读数的相对误差，应选用较长的旋光管。根据公式（a）=a*1000/LC,在其他条件不变的情况下，L越长，a越大，则a的相对测量误差越小。 3．如何根据蔗糖、葡萄糖、果糖的比旋光度数据计算？ 答：α0＝〔α蔗糖〕Dt℃L[蔗糖]0/100 α∞＝〔α葡萄糖〕Dt℃L[葡萄糖]∞/100＋〔α果糖〕Dt℃L[果糖]∞/100 式中：[α蔗糖]Dt℃，[α葡萄糖]Dt℃，[α果糖]Dt℃分别表示用钠黄光作光源在t℃时蔗糖、葡萄糖和果糖的比旋光度，L(用dm表示)为旋光管的长度，[蔗糖]0为反应液中蔗糖的初始浓度，[葡萄糖]∞和[果糖]∞表示葡萄糖和果糖在反应完成时的浓度。 设t＝20℃L=2 dm [蔗糖]0=10g/100mL 则： α0＝66.6×2×10/100＝13.32° α∞＝×2×10/100×（52.2-91.9）＝－3.94° 4．试估计本实验的误差，怎样减少误差？ 答：本实验的误差主要是蔗糖反应在整个实验过程中不恒温。在混合蔗糖溶液和盐酸时，尤其在测定旋光度时，温度已不再是测量温度，可以改用带有恒温实施的旋光仪，保证实验在恒温下进行，在本实验条件下，测定时要力求动作迅速熟练。其他误差主要是用旋光仪测定时的读数误差，调节明暗度判断终点的误差，移取反应物时的体积误差，计时误差等等，这些都由主观因素决定，可通过认真预习实验，实验过程中严格进行操作来避免。 乙酸乙酯皂化反应速率常数测定 电导的测定及其应用 1、本实验为何要测水的电导率？ 答：因为普通蒸馏水中常溶有CO2和氨等杂质而存在一定电导，故实验所测的电导值是欲测电解质和水的电导的总和。作电导实验时需纯度较高的水，称为电导水。水的电导率相对弱电解质的电导率来说是不能够忽略的。所以要测水的电导率。 2、实验中为何通常用镀铂黑电极?铂黑电极使用时应注意什么？为什么？
目录 1.仪器仪表安全操作规程 2. 击穿电压测试操作规程 3. HB-3000C电子布氏硬度计操作规程 4. 电子式弹簧试验机操作规程 5. 硅钢片磁性能测量系统操作规程 6. 急拉断试验仪操作规程 7. 漆膜连续性试验仪操作规程 8. 伸长率试验仪操作规程 9. DW-200E微机控制电子式万能试验机操作规程 10. 往复耐刮漆试验仪操作规程 11. 智能单向刮漆试验仪操作规程 12. LX-A邵尔A型橡胶硬度计操作规程 13. JDL型数显拉力试验机操作规程 14. HQT-IA-微电脑多功能电解测厚仪操作规程 15. BT-9300H型激光粒度分布仪操作规程 16. 44B型双联电解分析仪操作规程 17.760CRT双光束紫外可见分光光度计操作规程 18. FA型电子分析天平操作规程 19. novAA400原子吸收光谱仪操作规程 20. novAA400原子吸收光谱操作规程 21. 化验室污水管理办法
22. 实验室气瓶管理制度 23. TAS-986 原子吸收分光光度计操作规程 24. 分析化学实验室安全操作规程 25. HXS-1000A 数字式智能显微硬度计操作规程
仪器仪表安全操作规程 1.熟悉仪器仪表的工作原理，熟悉掌握操作方法，认真按本岗位作业指导书进行操作。 2.操作前的准备和检查。 2.1穿戴好劳动保护用品，整理好环境卫生，工作现场应整洁； 2.2明确检测任务，准备好检测器材和工具； 2.3检测仪器仪表接线正确，无松动，接定良好； 2.4检查绝缘地板铺设位置应正确，无破损，无导体，起到防护作用； 2.5检测仪器仪表工作正常，方可进入工作状态，否则应立即保修。 3. 进入工作状态时，严禁用手触摸电源进口接线端，应视任何接线端带电。 4. 严格按作业指导书进行操作。 5. 在进行绝缘和耐压操作前，检测防护鞋和绝缘手套应无破损和受潮，穿戴好后，方 可进行工作。 6. 随时关注仪器仪表的电压，电流指示，当超压超流时应立即切断电源停止工作并向有 关领导报告，在故障没排除前，操作者应进行监护，不得恢复工作。 7. 在进行高低温老化工作时，认真观察温度的变化，当发现超温应及时将温度调整在工 作范围内，若调整失控应立即切断电源停止工作，及时保修。 8. 仪器仪表的的拆装、接线、和维修由专业人员进行，若操作者擅自进行处理将被视为 严重违章，视情节轻重给予适当处分。 9. 操作者有权拒绝违章操作指挥。 10.操作者支持公司各级安全员的工作，自觉接受他们的监督、检测和指挥。 编制：校核：审定：
中国海洋大学本科生课程大纲 课程属性：公共基础/通识教育/学科基础/专业知识/工作技能，课程性质：必修、选修 一、课程介绍 1.课程描述： 物理化学实验是化学教育专业的一门重要的必修基础课程，是独立设课、并与物理化学理论课程内容相配套的实验课程。物理化学实验教学内容综合了化学领域中各分支需要的基本研究工具和方法，在教学过程中引导学生利用物理化学及相关理论知识，解决化学过程的基本问题，培养学生的基本实验技能和科学研究能力，为学生今后从事专业研究打下坚实的基础，同时对于学生的知识、能力和综合素质的培养与提高也起着至关重要的作用。 2.设计思路： 本实验课程分两学期开设，要求学生完成不少于21个基础实验，初步掌握重要的物理化学实验方法，熟悉各种物理化学现象，了解和掌握各种大型仪器的原理和操作方法，并学会实验数据的归纳和分析方法。实验内容的选取，包括热力学、电化学、动力学、表面现象和胶体、物质结构等部分有代表性的实验，使学生了解物理化学的概貌；另一方面，根据现有仪器设备的条件，力求在实验方法和实验技术上得到较全面的训练。 3. 课程与其他课程的关系： 《物理化学实验》是继《无机化学实验》、《分析化学实验》和《有机化学实验》之后而独立开设的实验课程。通过本课程学习，掌握物理化学的基本实验技术和技能，系统学习物理化学实验的基本概念、基本原理和发展规律，并能在今后的科研及生产 - 1 -
实践中，运用这些规律去分析问题和解决问题。 二、课程目标 物理化学实验课程主要目标是使学生初步了解物理化学的研究方法，掌握物理化学的基本实验技术和技能，学会重要的物理化学性能测定，熟悉物理化学实验现象的观察和记录，实验条件的判断和选择，实验数据的测量和处理，实验结果的分析和归纳等一套严谨的实验方法，从而加深对物理化学基本理论的理解，增强解决实际化学问题的能力。 三、学习要求 完成本课程的学习任务，实现课程目标，具体学习要求： 1.学生按选课时间按时到课，不得随意调课、缺课； 2.实验课前学生认真做好预习，明确实验目的，实验原理，所用仪器构造和操作 规程，熟悉实验内容，明确要测量和记录的数据，书写预习报告。 3.实验过程中学生遵守实验室规则，按要求独立完成实验，做到认真观察、及时 记录、勤于思考。实验结束后实验记录由指导教师检查，并完成工作台和实验室整理及安全检查后方可离开。 4.实验结束后认真分析整理实验结果和数据，按要求书写完成实验报告并按时提 交。 5.爱护实验室的仪器设备和公用设施。 四、教学进度 - 1 -
实验1.6 原电池电动势的测定 一、实验目的 1．掌握对消法测定电池电动势的原理及电位差计的使用方法。 2．通过电池电动势的测量，加深对可逆电池、浓差电池、可逆电极、盐桥等基本概念的理解。 3．了解与掌握金属电极的制备与处理技术。 4．掌握原电池热力学函数的计算。 二、基本原理 原电池是化学能转变为电能的装置，它是由两个“半电池”组成，而每一个半电池中有一个电极和相应的电解质溶液。在电池放电反应中，正极发生还原反应，负极发生氧化反应；电池反应是电池中两个电极反应之和。电池电动势为组成该电池的两个半电池的电极电势的代数和。在恒温、恒压、可逆条件下，原电池电动势与各热力学函数的关系如下： Z E F G m r -=? (1.6-1) p m r T E zFT zE F H )(??+-=? (1.6-2) p m r T E z F S )(??=? (1.6-3) 式中：F 为法拉第常数（96487 C ），z 是原电池发生一单位进度反应时得或失的电子摩尔数，E 是可逆电池的电动势。故只要在恒温、恒压下，测出可逆电池的电动势E ，即可求出原电池的各热力学函数。反之，由原电池的各热力学函数，可求出可逆电池的电动势E 和浓度系数。 书写电池的结构图示式，必须规范。以Cu-Zn 电池为例，电池结构的书写、电动势和电极电势的表达式为： 电池结构 Zn|ZnSO 4(+2Zn a )‖CuSO 4 (+2Cu a )|Cu
负极反应 Zn →Zn 2+(+2Zn a ) + 2e 正极反应 Cu 2+(+2Cu a ) + 2e →Cu 电池总反应 Zn + Cu 2+(+2Cu a )→Zn 2+(+2Zn a )+Cu 根据能斯特方程，电池电动势与各物活度间的关系为： + +-=22Cu Zn Cu Zn o a a a a ln zF RT E E (1.6-4) 式中0E 为在标准条件下溶液中锌和铜离子活度(+2Zn a 和+2Cu a )以及锌和铜活度均等 于1时的电池电动势（即原电池的标准电动势）。假设Cu 、Zn 为纯固体，它们的活度为1，则式（1.6-4）可简化为： + +-=22ln Cu Zn o a a zF RT E E (1.6-5) 由于整个电池反应是由两个电极反应所组成，因此，电池电动势的表达式为正、负两电极电势之差。若正极的电极电势为+?，负极的电极电势-?，则有： -+-=??E (1.6-6) 由于某电极电势的绝对值无法测定，因此必须选择某一电极作为电极电势的参考标准。现在，手册上所列的电极电势均为相对电极电势，即以标准氢电极作为参考标准（标准氢电极是氢气压力为一标准压力、溶液中+H a 为1，规定其电极电势为 零）。将标准氢电极与待测电极组成电池，标准氢电极为负极，所测得的电池电动势就是待测电极的电极电势。由于氢电极使用不方便，因此常用另外一些易制备、电极电势较为稳定的电极作为参比电极。常用的参比电极主要有：甘汞电极、银-氯化银电极等。这些参比电极与标准氢电极比较而得的电极电势，已精确测出。 可逆电池具有较好的重现性与稳定性。可逆电池必须具备的条件为：（1）电极反应必须可逆。（2）电池在工作（充放电）时，所通过的电流必须无限小，此时电池可在接近平衡状态下工作， 即能量必须可逆。（3）电池中所进行的其它过程必须可逆。如溶液间无扩散、无液体接界电势等。因此，在制备可逆电池、测量可逆电池的电动势时，应符合上述可逆电池条件。在精确度不很高地测量中，常用正、负离子迁移数比较接近的电解质构成“盐桥”，减小液体接界电势。要达到测量工
《物理化学实验》教学大纲 课程代码：0100280学分:5 学时:90 实验个数:18 课程性质:必修面向专业:应用化学、材料化学 大纲执笔人：盛锋大纲审定人: 实验指导书名称：物理化学实验 一、实验课程的性质与任务 本课程面向应用化学、材料化学专业（本科）三年级学生开设。物理化学和物理化学实验均是该专业的重要基础课之一，两者既密切配合，又各有侧重，具有一定的完整性和独立性。《物理化学实验》是在学生先修完《无机化学实验》、《分析化学实验》和《有机化学实验》的基础上开设的，学生已具有较好的实验基础和较强的动手能力，因此本实验课程的特点是综合性强和注重实验方法的掌握。其最重要的任务是发展学生的综合能力，即查阅、动手、观测、记忆、思维、想象和表达能力，并使学生通过典型实验，掌握同一类型的数据在实际应用中的测定和计算方法，重在让学生建立起“方法”的“档案”，以便于在今后的学习、工作中进行应用。在教学过程中强调理论与实践相结合，加强素质教育，充分发挥学生的主观能动性，全面培养和考查学生的动手能力、观察问题、分析问题、解决问题的综合能力，注重培养学生严谨的科学作风，提倡创新精神。 二、实验目的与要求 通过本课程的学习，加深对物理化学理论知识的理解，较熟练地掌握物理化学实验操作技能，了解所做过的实验的方法在社会实践中的有关应用，提高观察、分析和解决问题的能力，培养学生严谨的工作作风和实事求是的科学态度，并为学习后继课程和未来的科学研究及实践工作打下良好的基础。 具体要求是：1.实验前要充分预习，对所做实验内容心中有数，并写出较详细的预习笔记，内容包括：实验目的、简明原理、主要仪器药品、重要仪器装置图、详细操作步骤、数据记录表和注意事项等；2.学生进入实验室后要先观察和熟悉仪器，然后接受指导教师的提问与讲解，当无问题后方可进行实际操作；3.实验过程应谨慎操作、仔细观察、认真无误的忠实记录实验数据，不得随意涂改，养成严谨的工作作风实事求是的科学态度；4.实验结束后需经教师检查数据记录和仪器使用情况，经允许后方可结束实验，离开实验室；5.课后要及时写出实验报告。
实验要求 1.班长按学号将每班分成八组； 2.一个班进行实验完毕后换另一个班； 3.班长与实验指导教师保持联系，按照要求规定的时间、地点 和班级进行实验； 4.预习所做的实验内容； 5.实验材料首页的“原始数据记录”要求每小组打印一份，手 写记录相关数据，实验做完经指导老师签字后方可离开； 6.实验报告按照“材料物理化学实验报告格式”模板进行书写 （要求打印模板、手写），要求贴上原始数据记录单，小组内成员可以复印本小组的“原始数据记录”进行粘贴； 7.听从指导老师安排，按要求操作设备； 8.注意实验安全，保持实验室卫生。
材料物理化学-原始数据记录 实验名称： 实验时间：；室温：； 同组学生：； 实验数据记录： 指导教师签名： 日期：年月日备注：1、上课时准备好本记录纸，实验中按要求记录，完成后指导教师进行签名。 2、本记录要求附在实验报告中，复印即可。
实验一凝聚态物质燃烧焓的测定 一、实验目的： 1、使用弹式量热计测定萘的燃烧焓。 2、了解量热计的原理和构造，掌握其使用方法。 二、实验原理： 在25℃，101 时，1 可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热，单位为（△φm）。在适当的条件下，许多有机物都能迅速地完全进行氧化反应，这就为准确测定它们的燃烧热创造了有利条件。通常测定物质的燃烧热，是用氧弹量热计。测量的基本原理是能量守恒定律。一定量被测物质样品在氧弹中完全燃烧时，所释放的热量使氧弹本身及其周围的介质和量热计有关附件的温度升高，测量介质在燃烧前后温度的变化值ΔT就能计算出该样品的燃烧热（介质的比热容是已知的）。若使被测物质能迅速而完全地燃烧，就需要强有力的氧化剂。在实验中经常使用压力为1.5-2 的氧气作为氧化剂。用氧弹式量热计（见实验装置部分）进行试验时，氧弹放置在装有一定量水的金属水桶中，水桶外是空气隔热层，再外面是温度恒定的夹套。样品在体积固定的氧弹中燃烧放出的热、引火丝燃烧放出的热和由氧气中微量的氮气中微量氮气氧化成硝酸的生成热，大部分被水桶中的水吸收；另一部分则被氧弹、水桶、搅拌器及温度计等吸收。在假设量热计与环境没有热交换的情况下，可写出如下的热量平衡式： ×a - q×b + 5.98c = K△t （1）（近似平衡） —被测物质的定容热值，J·1； a —被测物质的质量，g； q —引火丝的热值，J·1（铁丝为-6.7 ·1）； b —烧掉的引火丝的质量，g； 5.98 —硝酸生成热，当用0.100 ·1滴定生成的硝酸时，每1 碱相当于5.98J 热量； c —滴定生成硝酸时，耗用0.100 ·1的毫升数； K —量热计常数（水当量，14.55 ）；
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