東北師范大學(xué)物理化學(xué)實驗思考題.doc

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實驗1 中和焓的測定 1、本實驗用的是電熱法標(biāo)定反應(yīng)體系C，能否改用其他方法？請設(shè)計出一個實驗方案來。 測定量熱計熱容C的方法一般有兩種：化學(xué)標(biāo)定法和電熱標(biāo)定法。前者是將已知熱效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)樣品放在量熱計中反應(yīng)；后者是往溶液中輸入一定的電能使之轉(zhuǎn)化為熱能，然后根據(jù)已知熱量和溫升，算出量熱計熱容C。 方案：將已知熱效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)溶液HCl和過量的NaOH溶液放在量熱計中反應(yīng)，使之放出一定熱量，根據(jù)在體系中實際測得的溫度升高值（ΔT），由下式計算出量熱計熱容C。 n(HCl)△rHmθ＋(Vρc＋C) ΔT=0 （2） 式中n(HCl)為參加反應(yīng)溶液的物質(zhì)的量；V為反應(yīng)體系中溶液的總體積，單位為L；ρ 為溶液的密度；c 為溶液的比熱容，即每千克溶液溫度升高1K所吸收的熱量，單位為kJL－1kg－1。 一般當(dāng)溶液的密度不是太大或太小的情況下，溶液的密度與比熱容的乘積可視為常數(shù)。因此實驗中如果控制反應(yīng)物體積相同，則 (Vρc＋C)亦為一常數(shù)，它就是反應(yīng)體系（包括反應(yīng)液和量熱器）的總熱容，以C表示。代入（2）式可得。由C變可方便地在相同條件下，測得任一中和反應(yīng)的中和熱。 2、試分析影響本實驗結(jié)果的因素有哪些？CH3COOH與NAOH在298K時中和熱的文獻值為—52.9*103J/mol，同學(xué)們可將測量結(jié)果與此對比，分析產(chǎn)生誤差的原因。 3、本實驗裝置同樣適用于熔解熱和稀釋熱的測量。請你設(shè)計一個實驗方案，測定硫酸銅水和反應(yīng)：CUSO4+H2O==CUSO4.5H2O的焓變。 實驗2 燃燒焓的測定 1、在本實驗裝置中哪些是體系？哪些是環(huán)境？體系和環(huán)境通過哪些方式進行熱交換？如何校正？ 盛水桶內(nèi)部物質(zhì)及空間為體系，除盛水桶內(nèi)部物質(zhì)及空間的熱量計其余部分為環(huán)境。體系和環(huán)境之間有熱交換，熱交換的存在會影響燃燒熱測定的準(zhǔn)確值，可通過雷諾校正曲線校正來減小其影響。 2、燃燒焓測定實驗中哪些因素容易造成誤差？ 在燃燒熱的測定實驗中以下因素容易造成誤差：（1）樣品壓片過程中混入污染物、稱重后脫落、造成稱重誤差；（2）如果樣品燃燒后殘留了不易觀測到的試樣殘留物、而又把它當(dāng)作沒有殘留完全充分燃燒處理數(shù)據(jù)，勢必造成較大誤差；（3) 攪拌器功率較大，攪拌器不斷引進的能量形成誤差；（4）熱量計的絕熱性能應(yīng)該良好，如果存在有熱漏，漏入的熱量造成誤差；（5）數(shù)據(jù)處理中用直接測量的溫差當(dāng)成真實溫差進行計算； 提高本實驗的準(zhǔn)確度應(yīng)該從以下幾方面考慮：（1）待測樣品需干燥，受潮樣品不易燃燒且稱量有誤差；（2）嚴(yán)格控制樣品的稱量范圍；（3）壓片機要專用，清潔干凈；（4）將壓片制成的樣品放在干凈的稱量紙上，小心除掉易脫落部分，然后在分析天平上精確稱量；（5）用用雷諾法校法得到真實溫差。 實驗3 液體飽和蒸氣壓的測定 1、在本實驗中，如果空氣未被抽凈，所測定的蒸氣壓與標(biāo)準(zhǔn)值相比，是偏大還是偏小？ 如果空氣未抽凈，等壓計內(nèi)存有一定量的空氣，所測量的蒸氣壓值偏高。 2、能否在加熱的情況下檢查是否漏氣？ 不能在熱水浴中檢查體系是否漏氣，因為隨著溫度升高，體系內(nèi)的壓力增大，也會導(dǎo)致真空度下降。 3、如何判斷裝置是否漏氣？如何判斷空氣是否抽干凈？ 關(guān)閉儲氣氣罐的平衡閥l，打開進氣閥和平衡閥2，開動真空泵，當(dāng)測壓儀的示數(shù)為-50-60kPa時，關(guān)閉進氣閥，觀察測壓儀讀數(shù)，若讀數(shù)不變，則系統(tǒng)不漏氣；若真空度下降，則系統(tǒng)漏氣，要查清漏氣原因并排除之。 因為測定純液體的飽和蒸汽壓要求平衡共存的氣體為純蒸汽，因此要把空氣干趕凈。對純液體，外壓一定，沸點一定，可通過沸點的差異判斷，若系統(tǒng)混有空氣，則沸點讀數(shù)會降低，若兩次沸點測定結(jié)果在誤差允許范圍內(nèi)，可以認(rèn)定空氣已經(jīng)被趕凈，在整個實驗過程中防止空氣倒灌同樣是由于要保證純蒸汽的原因。 4、本實驗所測定的蒸氣壓結(jié)果的精確度有哪些因素決定？ 測定過程中空氣倒灌，判斷B、C兩液面處于同一水平時的人為誤差，壓力計讀數(shù)不迅速而產(chǎn)生誤差等。 實驗4 雙液系氣—液平衡相圖 1、 在本實驗中，若冷凝管下方的凹形貯槽體積過大，對測量有何影響。 小球太小難以收集氣相，小球太大，小球內(nèi)的組分更新太慢，產(chǎn)生餾分，導(dǎo)致實驗誤差。 2、 在加入不同數(shù)量的各組分時，如發(fā)生了微小的偏差，對相圖的繪制有無影響？為什么？ 加入各組分時，如發(fā)生了微小的偏差，對相圖的繪制無影響，因為最終液體的組成是通過對折光率的測定，在工作曲線上得出，所以無影響 3、 折射率的測定為什么要在恒溫下進行？ 因為折射率與溫度有關(guān)，所以在測量時要在兩棱鏡的周圍夾套內(nèi)通入恒溫水，保持恒溫 4、 影響實驗精度的因素之一是回流的好壞。如何使回流效果好？它的標(biāo)志是什么？ 要使回流進行好，必須使氣液多次充分接觸，所以玻璃陶管不可缺，這樣沸騰時才能不斷撞擊水銀球，使氣液兩相平衡。它的標(biāo)志是溫度指示數(shù)恒定 實驗5 金屬相圖 1、 試從相律闡明各步冷曲線的形狀 對定壓下的二組分體系，根據(jù)相律可知，。因此，當(dāng)出現(xiàn)“拐點”時，，則 ，表明溫度可變；當(dāng)出現(xiàn)“平階”時，則=0，表明溫度和各相組成均不變。對于純物質(zhì)，，根據(jù)相律可知，當(dāng)出現(xiàn)“平階”時，對單組分體系，沒有“拐點”存在。 2、 各步冷曲線的“平階”長短為什么不同 對于不同組成的混合物的步冷曲線，其平臺的長短不同，因為：當(dāng)有固相析出時，釋放相變熱，因而步冷曲線發(fā)生折變，水平線段的長短，取決于放出相變熱的多少，如大量固體析出，則可在最低共熔點時持化更長的時間，二組分體系平臺的長度和低共熔點混合物的量成正比，體系的組成越接近最低共熔物的組成則析出低共熔物的量越多，則水平線段越長，要得到比較準(zhǔn)確的曲線圖，則要控制冷卻速度。 3、 為什么要緩慢冷卻樣品做步冷曲線 因為步冷曲線要盡可能接近平衡態(tài),如果冷卻速度太快,很容易造成過冷,步冷曲線就不準(zhǔn)了. 實驗6 差熱分析 1、 影響本實驗差熱分析的主要因素有哪些？ (1)升溫速率 升溫速率對差熱曲線有重大影響，常常影響峰的形狀、分辨率和峰所對應(yīng)的溫度值。比如當(dāng)升溫速率較低時基線漂移較小，分辨率較高，可分辨距離很近的峰，但測定時間相對較長；而升溫速率高時，基線漂移嚴(yán)重，分辨率較低，但測試時間較短。 (2)試樣樣品的顆粒一般大約在200目左右，用量則與熱效應(yīng)和峰間距有關(guān)。樣品粒度的大小，用量的多少都對分析有著很大的影響，甚至連裝樣的均勻性也會影響到實驗的結(jié)果。 (3)稀釋劑的影響稀釋劑是指在試樣中加入一種與試樣不發(fā)生任何反應(yīng)的惰性物質(zhì)，常常是參比物質(zhì)。稀釋劑的加入使樣品與參比物的熱容相近，能有助于改善基線的穩(wěn)定性，提高檢出靈敏度，但同時也會降低峰的面積。 (4)氣氛與壓力許多測定受加熱爐中氣氛及壓力的影響較大，如CaC2O4H2O在氮氣和空氣氣氛下分解時曲線是不同的。在氮氣氣氛下CaC2O4H2O第二步熱解時會分解出CO氣體，產(chǎn)生吸熱峰，而在空氣氣氛下熱解時放出的CO會被氧化，同時放出熱量呈現(xiàn)放熱峰。 另一種答案：影響差熱曲線的形狀的因素有：升溫速率，氣氛及壓力，參比物的選擇，稀釋劑的影響，樣品的顆粒大小，走紙速度。影響差熱分析結(jié)果的主要因素也是：升溫速率，氣氛及壓力，參比物的選擇，稀釋劑的影響，樣品的顆粒大小，走紙速度 2、 為什么差熱峰的只是溫度往往不恰巧等于物質(zhì)能發(fā)生相變的溫度？ 實驗7 蔗糖水解反應(yīng)速率常數(shù)的測定 1、 為什么可以用上皿天平稱蔗糖，而不用分析天平進行精確稱量？ 從本實驗的實驗原理中我們了解到，一級反應(yīng)的反應(yīng)速率常數(shù)和半衰期均與起始濃度無關(guān)，因此蔗糖的起始濃度可以粗略配制。 2、 為什么可以用蒸餾水校正零點？就本實驗而言，是否一定要進行零點校正？ 用蒸餾水校正零點是由于蒸餾水的旋光度為零，另外，本實驗的蔗糖溶液也是用蒸餾水配制的。 就本實驗而言，可不必進行零點校正。因為本實驗測定反應(yīng)速率常數(shù)時，是以對時間t作圖，若儀器的零點不準(zhǔn)，和偏差相同的數(shù)值，剛好相互抵消，因此不會影響測量結(jié)果。 3、 本實驗不是以混合的瞬間開始計時，而是在測定第一個旋光度時開始計時，這種做法是否可以？ 本實驗不是以混合的瞬間開始記時，而是在測定第一個旋光度時開始記時，這種作法是可以的。可以從以下的推導(dǎo)中得到證明，設(shè)時，有濃度為蔗糖已經(jīng)水解，則 C12H22O11（蔗糖）+H2O→C6H12O6（葡萄糖）+C6H12O6（果糖） 從以上三式可以得到 上兩式相除，同樣得到 4、 當(dāng)測定了α∞，如何利用蔗糖、葡萄糖和果糖的比旋光度計算出。 答：這里的是指蔗糖尚未水解時的旋光度。 其中 因為 上兩式相除，得 5、 用移液管兩區(qū)蔗糖溶液時是否要求體積精確？ 答：用移液管量取蔗糖溶液時要求體積精確。因為只有體積精確才能保證鹽酸的濃度剛好稀釋一倍，使鹽酸的濃度為1.0mol?dm-3。反應(yīng)速率常數(shù)k與鹽酸（催化劑）的濃度有關(guān)，本實驗所測定的反應(yīng)速率常數(shù)k要求鹽酸的濃度正好是1.0mol?dm-3。 實驗8 乙酸乙酯皂化反應(yīng)速率常數(shù)的測定 1、 為什么乙酸乙酯與氫氧化鈉溶液的濃度要足夠?。? 答：只有溶液濃度足夠稀，離子之間距離足夠大，才可忽略離子之間相互影響，即“離子獨立遷移定律”，溶液的電導(dǎo)率與溶液離子濃度成正比。 2、 將氫氧化鈉溶液的濃度稀釋一倍的目的是什么？ 3、 為什么0.01mol/L的氫氧化鈉溶液和0.01mol/L的醋酸鈉溶液的點到可以分別作為G0和G&? 4、 若氫氧化鈉溶液和乙酸乙酯溶液的起始濃度不等，如何計算反應(yīng)速率常數(shù)？ 實驗9 電導(dǎo)率的測定及應(yīng)用 1、 能否通過測量電極間的距離和極板面積來求得電導(dǎo)池常數(shù)？應(yīng)如何求得電導(dǎo)池常數(shù)？ 2、 測電導(dǎo)率時為什么要恒溫？實驗中測電導(dǎo)池常數(shù)和溶液電導(dǎo)率時，溫度是否要一致？ 答：因為溶液的電解質(zhì)會因溫度的變化，溶解度會變化，導(dǎo)致電解度也會變化，所以要恒溫，即電導(dǎo)與溫度有關(guān)。 測量蒸餾水和測量醋酸溶液的電導(dǎo)，兩者的溫度應(yīng)保持一致。而測電導(dǎo)池常數(shù)（用KCl溶液）的溫度可以與醋酸溶液不同，因為電導(dǎo)池常數(shù)與溫度無關(guān)，只要使KCl溶液的電導(dǎo)率溫度對應(yīng)即可。 3、 實驗中為什么要用鉑黑電極？使用是應(yīng)注意什么？ 答：鉑電極鍍鉑黑的目的在于減少電極極化，且增加電極的表面積，使測定電導(dǎo)時有較高靈敏度。 電導(dǎo)池不用時，應(yīng)把兩鉑黑電極浸在蒸餾水中，以免干燥致使表面發(fā)生改變 實驗10 電極制備、電池電動勢的測定及應(yīng)用 1、 為什么不能用伏特計測量電池的電動勢？ 因為當(dāng)把伏特計與待測電池接通后，整個線路上便有電流通過，電極的平衡狀態(tài)即受到破壞，產(chǎn)生極化現(xiàn)象，而且由于電池放電，使得電池中溶液的組成不斷發(fā)生變化，改變了原來電池的性質(zhì)。另外，由于電池本身存在內(nèi)阻而產(chǎn)生電位降。因此，用伏特計所測量出的只是電池的端電壓，而非電動勢。（回路中的電流不為零，測出的電池兩端的電壓比實際的電動勢要小，一次用伏特計不能準(zhǔn)確測定電池電動勢。）所以不能用伏特計或萬能電表測量電池電動勢 2、 測量電動勢為什么要用鹽橋？選擇鹽橋中的電解質(zhì)有什么要求？ 答：鹽橋的作用是使原來產(chǎn)生明顯液接電勢的兩種液體彼此不直接接觸，從而盡可能降低液接電勢到毫伏數(shù)量級一下，但不能完全消除。 注意的問題：（1）鹽橋溶液應(yīng)不與電池溶液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；（2）鹽橋溶液中陰陽離子的遷移數(shù)應(yīng)盡量相等。 3、 對消法測量電動勢具有什么優(yōu)點？ 對消法測量電池電動勢的基本原理：在一待測電池上并聯(lián)一個大小相等，方向相反的外加電動勢與電池電壓相抗，減緩電池反應(yīng)的進行，使得回路中的電流趨于零或待測電池中沒有電流流過，外加電勢差的大小即為待測電池的電動勢，只有這樣才能使得測出來的電壓為電動勢。 實驗11 最大泡壓法測定液體表面張力 1、 用最大泡壓法測定液體表面張力時為什么要讀取最大壓力差？ 最大氣泡法中,表面張力受壓差和氣泡的曲率的影響只有知道壓差和曲率才能求出表面張力.而氣泡的曲率和壓差相對應(yīng).氣泡即將脫離玻璃管時的曲率可通過玻璃管的直徑確定,這時對應(yīng)著最小的界面曲率,也就相應(yīng)的對應(yīng)最大壓差. 2、 為什么玻璃毛細管一定要與液面剛好相切,如果毛細管插入一定深度，對測定結(jié)果有何影響？ 3、 測量過程中如果氣泡逸出速率較快，對實驗有無影響？為什么？ 4、 本實驗裝置中，液體壓力計內(nèi)的介質(zhì)是水，選用水銀是否可以？ 實驗12 粘度法測定高聚物相對分子量 1、 測定蒸餾水的流出時間，蒸餾水的加入量是否要精確？ 2、 粘度計的支管C有什么作用，出去C管是否可以測定粘度？ 答：支管C的作用是連通大氣。不能去除C管改為雙管黏度計使用。因為若去 除它，則由于空氣無法進入，液體難以從B管流下。 3、 粘度計的毛細管太粗和太細，對實驗結(jié)果有何影響？ 答： 毛細管越粗，液體流下所用時間越短，但由于最后的計算值都是與流下時 間成比例的，而與管徑無關(guān)。所以毛細管的粗細對于實驗結(jié)果沒有影響。只是若流出時間太短，測量誤差會增大，時間太長，則會浪費時間。 4、 試討論影響本實驗測量結(jié)果精確度的因素 答：影響準(zhǔn)確測定的因素有溫度、溶液濃度、攪拌速度、粘度計的垂直度等。 實驗13 丙酮電話反應(yīng)動力學(xué) 1、 在配置溶液時，想1~4號容量瓶中注入蒸餾水分別為24ml、29ml、19ml，分別對比最后配置結(jié)果少了1ml，為什么？ 2、 本實驗不是在丙酮加入一半時開始計時，而是在開始測量時開始計時，這種做法的依據(jù)是什么？ 3、 試比較1、2、3、4號這四個樣品反應(yīng)速率的大小。 實驗14 B—Z化學(xué)振蕩反應(yīng) 1、 影響誘導(dǎo)期和振蕩周期的主要因素是什么？ 答：BZ振蕩中,影響誘導(dǎo)周期振蕩周期的主要因素是：反應(yīng)的溫度，反應(yīng)物的濃度。 2、 本實驗中柿例子的作用是什么？ 3、 本實驗中所用的甘汞電極為什么必須用1mol/L的H2SO4做液接？ 4、 本實驗中，可否用同一體系連續(xù)測定不同溫度下的反應(yīng)？ 實驗15 偶極矩的測定 1、 本實驗測定偶極矩時做了哪些近似處理？ 2、 試分析實驗中誤差的主要來源，如何改進？ 實驗16 磁化率的測定 1、 不同勵磁電流下測的的樣品摩爾磁化率是否相同？為什么？如何解釋實驗結(jié)果的不同？ 2、 用古埃天平測定磁化率的精密度與哪些因素有關(guān)？ 3、 從摩爾磁化率如何計算分子內(nèi)成對電子數(shù)及判斷其配件類型？