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物理化学实验思考题及参考答案

时间:2021-10-13 10:57:10  阅读:

篇一:物理化学实验思考题及参考答案

实验七十 恒温水浴组装及性能测试

1. 简要回答恒温水浴恒温原理是什么?主要由哪些部件组成?它们的作用各是什么?

答:恒温水浴的恒温原理是通过电子继电器对加热器自动调节来实现恒温的目的。当恒温水浴因热量向外扩散等原因使体系温度低于设定值时,继电器迫使加热器工作,到体系再次达到设定温度时,又自动停止加热。这样周而复始,就可以使体系的温度在一定范围内保持恒定。

恒温水浴主要组成部件有:浴槽、加热器、搅拌器、温度计、感温元件和温度控制器。浴槽用来盛装恒温介质;
在要求恒定的温度高于室温时,加热器可不断向水浴供给热量以补偿其向环境散失的热量;
搅拌器一般安装在加热器附近,使热量迅速传递,槽内各部位温度均匀;
温度计是用来测量恒温水浴的温度;
感温元件的作用是感知恒温水浴温度,并把温度信号变为电信号发给温度控制器;
温度控制器包括温度调节装置、继电器和控制电路,当恒温水浴的温度被加热或冷却到指定值时,感温元件发出信号,经控制电路放大后,推动继电器去开关加热器。

2. 恒温水浴控制的温度是否是某一固定不变的温度?

答:不是,恒温水浴的温度是在一定范围内保持恒定。因为水浴的恒温状态是通过一系列部件的作用,相互配合而获得的,因此不可避免的存在着不少滞后现象,如温度传递、感温元件、温度控制器、加热器等的滞后。所以恒温水浴控制的温度有一个波动范围,并不是控制在某一固定不变的温度,并且恒温水浴内各处的温度也会因搅拌效果的优劣而不同。

4. 什么是恒温槽的灵敏度?如何测定?

答:TS为设定温度,T1为波动最低温度,T2为波动最高温度,则该恒温水浴灵敏度为:

S??

测定恒温水浴灵敏度的方法是在设定温度

温度-时间曲线(即灵敏度曲线)分析其性能。

5. 恒温槽内各处温度是否相等?为什么? T2?T12下,用精密温差测量仪测定温度随时间的变化,绘制

答:不相等,因为恒温水浴各处散热速率和加热速率不可能完全一致。

6. 如何考核恒温槽的工作质量?

答:恒温水浴的工作质量由两方面考核:(1)平均温度和指定温度的差值越小越好。(2)控制温度的波动范围越小,各处的温度越均匀,恒温水浴的灵敏度越高。

7. 欲提高恒温浴的灵敏度,可从哪些方面进行改进?

答:欲提高恒温水浴的灵敏度,可从以下几个方面进行改进:①恒温水浴的热容量要大,恒温介质流动性要好,传热性能要好。②尽可能加快加热器与感温元件间传热的速度,使被加热的液体能立即搅拌均匀并流经感温元件及时进行温度控制。为此要使:感温元件的热容尽可能小;
感温元件、搅拌器与电加热器间距离要近些;
搅拌器效率要高。③作调节温度用的加热器要导热良好,热容量要小,功率要适宜。

8. 恒温槽的主要部件有哪些,它们的作用各是什么?

答:恒温水浴主要组成部件有:浴槽、加热器、搅拌器、温度计、感温元件和温度控制器。浴槽用来盛装恒温介质;
在要求恒定的温度高于室温时,加热器可不断向水浴供给热量以补偿其向环境散失的热量;
搅拌器一般安装在加热器附近,使热量迅速传递,槽内各部位温度均匀;
温度计是用来测量恒温水浴的温度;
感温元件的作用是感知恒温水浴温度,并把温度信号变为电信号发给温度控制器;
温度控制器包括温度调节装置、继电器和控制电路,当恒温水浴的温度被加热或冷却到指定值时,感温元件发出信号,经控制电路放大后,推动继电器去开关加热器。

9. 影响恒温槽灵敏度的因素很多,大体有那些?

答:影响恒温槽灵敏度的因素有:(1)恒温水浴的热容,恒温介质的流动性,传热性能。(2)加热器与感温元件间传热的速度,感温元件的热容;
感温元件、搅拌器与电加热器间的距离;
搅拌器的效率。(3)作调节温度用的加热器导热性能和功率大小。

10. 简要回答恒温槽主要由哪些部件组成?你在哪些物理化学实验中用了恒温技术,试举出一个实验实例。

答:(1)主要部件:浴槽(恒温介质),加热器,搅拌器,温度计,感温元件(导电表、电接触温度计、热敏电阻温度计),温度控制器。(2)化学平衡常数及分配系数的测定,溶液电导的测定——测HAc的电离平衡常数,电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数,最大泡压法测定溶液的表面张力,粘度法测定水溶性高聚物相对分子质量,电导法测定水溶性表面活性剂的临界胶束浓度,双液系的气-液平衡相图中折光率的测定。

11.恒温槽中水的温度、加热电压是否有特殊要求?为什么?

答:
槽中水的温度应与室温相差不宜过大,以减少对环境的散热速度;
加热电压也不能太小和太 大。否则会使得散热速度过大、加热速度也过大且加热惯性大,使得控温时灵敏度降低。加热电压太小时,会使得体系的温度偏低时间相对较长,或达不到所设定的温度。

实验七十一 燃烧热的测定

1. 简述燃烧热测定的实验原理。

答:1mol的物质完全燃烧时所放出的热量称为燃烧热。所谓完全燃烧是指该化合物中的C变为CO2(气),H变为H2O(液),S变为SO2(气),N变为N2(气),Cl成为HCl(水溶液),其它元素转变为氧化物或游离态。

燃烧热可在恒压或恒容条件下测定。由热力学第一定律可知:在不做非膨胀功情况下,恒容燃烧热Qv等于内能变化ΔU,恒压燃烧热Qp等于焓变化ΔH。在氧弹式热量计中测得燃烧热为Qv,而一般热化学计算用的值为Qp,两者可通过下式进行换算:

Qp=Qv十ΔnRT (1)

式中:Δn为燃烧反应前后生成物和反应物中气体的物质的量之差;
R为摩尔气体常数;
T为反应热力学温度。

测量燃烧热的仪器称为热量计。本实验采用氧弹式热量计,如图71-1所示。在盛有定量水的容器中,放入内装有一定量样品和氧气的密闭氧弹(图71-2),然后使样品完全燃烧,放出的热量传给盛水桶内的水和氧弹,引起温度上升。

氧弹热量计的基本

原理是能量守恒定律,样

品完全燃烧所释放出的

热量使氧弹本身及其周

围的介质(实验用水)和

热量计有关的附件温度

升高,测量介质在燃烧前

后体系温度的变化值ΔT,

就可求算出该样品的恒

容燃烧热,其关系式如

下:

m Qv + lQ点火丝 + qV = (C计 + C水m水) ΔT(2)

式中:Qv为物质的恒容燃烧热(J·g-1);
m为燃烧物质的质量(g);
Q点火丝为点火丝的燃烧热(J·g-1);
l为燃烧了的点火丝的质量(g);
q为空气中的氮氧化为二氧化氮的生成热(用0.1mol/L NaOH滴定生成的硝酸时,每毫升碱相当于5.98J),V为滴定硝酸耗用的NaOH的体积(mL);
C计为氧弹、水桶、温度计、搅拌器的热容(J·k-1);
C水为水的比热(J·g-1·k-1);
m水为水的质量(g);
ΔT为燃烧前后的水温的变化值(K)。

如在实验过程中,每次的用水量保持一定,把式(2)中的常数合并,即令

k = C计 + C水m水

2

则:m Qv + lQ点火丝 + qV = k ΔT(3)

k为仪器常数。可以通过用已知燃烧热的标准物质(如苯甲酸)放在量热计中燃烧,测出燃烧前后温度变化,则:

k = (m Qv + lQ点火丝 + qv )/ΔT (4)

用同样的方法把待测物质置于氧弹中燃烧,由温度的升高和仪器的热容,即可测定待测物质的恒容燃烧热Qv,从(1)式计算恒压燃烧热Qp。实验中常忽略qV的影响,因为氧弹中的N2相对于高压O2而言可以忽略,其次因滴定HNO3而带来的误差可能会超过N2本身带来的误差,操作中可以采用高压O2先排除氧弹中的N2,这样既快捷又准确。先由苯甲酸的理论恒压燃烧热根据公式算出恒容燃烧热,从而计算出仪器常数k,然后再测定恒容燃烧热根据公式转换的实际恒压燃烧热。

2. 在使用氧气钢瓶及氧气减压阀时,应注意哪些事项?

答:在使用氧气钢瓶及氧气减压阀时,应注意以下几点:

(1) 氧气瓶及其专用工具严禁与油脂接触,操作人员不能穿用沾有各种油脂或油污的工作服、手套以免引起燃烧。

(2) 氧气钢瓶应直立放置要固定,远离火源,严禁阳光暴晒。

(3) 氧气减压阀要专用,安装时螺扣要上紧。

(4) 开启气瓶时,操作者应站在侧面,即不要面对减压阀出口,以免气流射伤人体。不许敲打气瓶如何部位。

(5) 用完气后先关闭气瓶气门,然后松掉气体流量螺杆。如果不松掉调节螺杆,将使弹簧长期压缩,就会疲劳失灵

(6) 气体将用完时,气瓶中的气体残余压力一般不应小于几个兆帕/平方厘米,不得用完。

(7) 气瓶必须进行定期技术检验,有问题时要及时处理,不能带病运行。

(8) 请仔细阅读气瓶及气体减压阀的使用说明书,以得到更详细的介绍。

3. 测定非挥发性可燃液体的热值时,能否直接放在氧弹中的不锈钢杯里测定?挥发性的可燃液体情况又怎样?

答:均不能直接放在氧弹中的不锈钢杯里测定,非挥发性或挥发性的可燃液体均应化装入胶囊或玻璃小球内点燃,这样才能保证样品完全燃烧。

4. 燃烧热的测定实验中,标定量热计热容后,测定试样时忘记换铁桶中的水对实验有无影响?为何要严格控制样品的称量范围?

答:有影响,因为热容是温度的函数,不同温度下量热计的热容严格来讲不等。样品质量太少了温差测量误差较大,样品质量太多了,不能保证燃烧完全。

5. 在燃烧热的测定实验中,为什么要测真实温差?怎样测定?

答:在燃烧热的测定实验中,实验成功的首要关键是保证样品完全燃烧;
其次,还须使燃烧后放出的热量尽可能全部传递给热量计本身及其介质,而几乎不与周围环境发生热交换。为了做到这一点,热量计在设计制造上采取了几种措施,例如:在热量计外面设置一个套壳,此套壳有些是恒温的,有些是绝热的。因此,热量计又可分为主要包括恒温式热量计和绝热式热量计。另外,热量计壁高度抛光,这是为了减少热辐射。量热计和套壳间设置一层挡屏,以减少空气的对流。但是,热量的散失仍然无法完全避免,这可以是由于环境向热量计辐射热量而使其温度升高,也可以是由于热量计向环境辐射而使热量计的温度降低。因此,燃烧前后温度的变化值不能直接准确测量,而必须经过雷诺(Renolds)温度校正图进行校正。具体方法如下。

当适量待测物质燃烧后使热量计中的水温升高1.5-2.0℃。将燃烧前后历次观测到的水温记录下来,并作图,连成abcd线(图71-3)。图中b点相当于开始燃烧之点,c点为观测到的最高温度读数点,由于量热计和外界的热量交换,曲线ab及cd常常发生倾斜。取b点所对应的温度T1,c点对应的温度T2,其平均温度为T,经过T点作横坐标的平等线TO,与折线abcd相交于O点,然后过O点作垂直线AB,此线与ab线和cd线的延长线交于E,F两点,则E点和F点所表示的温度差即为欲求温度的升高值ΔT。如图71-3所示,EE?表示环境辐射进来的热量所造成热量计温度的升高,这部分必须扣除;
而FF?表示量热计向环境辐射出热量而造成热量计温度的降低,因此这部分必须加入。经过这样校正后的温差表示由于样品燃烧使热量计温度升高的数值。

3

71-3

雷诺校正图 图 71-4 绝热良好时的雷诺校正图

有时热量计的绝热情况良好,热量散失少,而搅拌器的功率又比较大,这样往往不断引进少量热量,使得燃烧后的温度最高点不明显出现,这种情况下ΔT仍然可以按照同法进行校正(图71-4)。

必须注意,应用这种作图法进行校正时,量热计的温度和外界环境温度不宜相差太大(最好不超过2-3℃),否则会引起误差。

6. 燃烧热测定实验成败的关键是什么?怎样提高点火效率?

答:燃烧热测定实验成功的首要关键是保证样品完全燃烧;
其次,还须使燃烧后放出的热量尽可能全部传递给热量计本身及其介质,而几乎不与周围环境发生热交换。压片不能压的太紧,点火丝与药品要接触良好,不要短路,可提高点火效率。

7. 氧弹式量热计在中,哪些部件属于体系?哪些属于环境?实验过程中有无热损耗?这些热损耗对实验结果有何影响?

答:氧弹热量计中氧弹、水桶、温度计、搅拌器、桶中的水属于体系,除了体系外的其他的部分都是环境。

只要体系和环境间有温差就会有热损耗,当环境温度高于体系温度时,环境就会向热量计辐射热量而使其温度升高;
当体系温度高于环境温度时,热量计就会向环境辐射而使热量计的温度降低,从而使燃烧前后温度的变化不能直接准确测量,即直接测量的温差不是测真实温差。

8. 氧弹充气后,用万用表检查两电极,导电不良应如何处理?

答:把氧弹里面氧气放掉,打开氧弹盖,检查点火丝是否与电极接好,重新装点火丝。

9. 在燃烧热的测定实验中,哪些因素容易造成误差?提高本实验的准确度应该从哪些方面考虑? 答:在燃烧热的测定实验中以下因素容易造成误差:(1)样品压片过程中混入污染物、称重后脱落、造成称重误差;
(2)如果样品燃烧后残留了不易观测到的试样残留物、而又把它当作没有残留完全充分燃烧处理数据,势必造成较大误差;
(3) 搅拌器功率较大,搅拌器不断引进的能量形成误差;
(4)热量计的绝热性能应该良好,如果存在有热漏,漏入的热量造成误差;
(5)数据处理中用直接测量的温差当成真实温差进行计算;

提高本实验的准确度应该从以下几方面考虑:(1)待测样品需干燥,受潮样品不易燃烧且称量有误差;
(2)严格控制样品的称量范围;
(3)压片机要专用,清洁干净;
(4)将压片制成的样品放在干净的称量纸上,小心除掉易脱落部分,然后在分析天平上精确称量;
(5)用用雷诺法校法得到真实温差。

10. 燃烧热的定义是什么?恒压燃烧热与恒容燃烧热的差别及相互关系是什么?

答:燃烧热的定义定义:1mol的物质完全燃烧时所放出的热量称为燃烧热。所谓完全燃烧是指该化合物中的C变为CO2(气),H变为H2O(液),S变为SO2(气),N变为N2(气),Cl成为HCl(水溶液),其它元素转变为氧化物或游离态。

4 绝热较差时的

燃烧热可在恒压或恒容条件下测定,在恒容条件下测的燃烧热为恒容燃烧热Qv,在恒压条件下测的燃烧热为恒压燃烧热。由热力学第一定律可知:在不做非膨胀功情况下,恒容燃烧热Qv等于内能变化ΔU,恒压燃烧热Qp等于焓变化ΔH。在氧弹式热量计中测得燃烧热为Qv,而一般热化学计算用的值为Qp,两者可通过下式进行换算:

Qp=Qv十ΔnRT (1)

式中:Δn为燃烧反应前后生成物和反应物中气体的物质的量之差;
R为摩尔气体常数;
T为反应热力学温度。

11. 在燃烧热的测定实验中,所测温差值为什么要进行雷诺图的校正?

答:在燃烧热的测定实验中,只要体系和环境间有温差就会有热损耗,当环境温度高于体系温度时,环境就会向热量计辐射热量而使其温度升高;
当体系温度高于环境温度时,热量计就会向环境辐射而使热量计的温度降低,从而使燃烧前后温度的变化不能直接准确测量,即直接测量的温差不是测真实温差,因此必须经过雷诺温度校正图进行校正。

12. 在燃烧热的测定实验中,如何用雷诺图解法校正温度改变值?

答:当适量待测物质燃烧后使热量计中的水温升高1.5-2.0℃。将燃烧前后历次观测到的水温记录下来,并作图,连成abcd线(图71-3)。图中b点相当于开始燃烧之点,c点为观测到的最高温度读数点,由于量热计和外界的热量交换,曲线ab及cd常常发生倾斜。取b点所对应的温度T1,c点对应的温度T2,其平均温度为T,经过T点作横坐标的平等线TO,与折线abcd相交于O点,然后过O点作垂直线AB,此线与ab线和cd线的延长线交于E,F两点,则E点和F点所表示的温度差即为欲求温度的升高值ΔT。如图71-3所示,EE?表示环境辐射进来的热量所造成热量计温度的升高,这部分必须扣除;
而FF?表示量热计向环境辐射出热量而造成热量计温度的降低,因此这部分必须加入。经过这样校正后的温差表示由于样品燃烧使热量计温度升高的数值。

有时热量计的绝热情况良好,热量散失少,而搅拌器的功率又比较大,这样往往不断引进少量热量,使得燃烧后的温度最高点不明显出现,这种情况下ΔT仍然可以按照同法进行校正(图71-4)。

必须注意,应用这种作图法进行校正时,量热计的温度和外界环境温度不宜相差太大(最好不超过2-3℃),否则会引起误差。

71-3

图 71-4 绝热良好时的雷诺校正图

13. 在燃烧热的测定实验中,直接测量的物理量是什么?用氧弹式量热计所测得的燃烧热是Qv还是Qp?

答:氧弹热量计的基本原理是能量守恒定律,样品完全燃烧所释放出的热量使氧弹本身及其周围的介质(实验用水)和热量计有关的附件温度升高,测量介质在燃烧前后体系温度的变化值ΔT,就可求算出该样品的恒容燃烧热,其关系式如下:

m Qv + lQ点火丝 + qV = (C计 + C水m水) ΔT(2)

式中:Qv为物质的恒容燃烧热(J·g-1);
m为燃烧物质的质量(g);
Q点火丝绝热较差时的诺校正图 为点火丝的燃烧热(J·g-1);
l为燃烧了的点火丝的质量(g);
q为空气中的氮氧化为二氧化氮的生成热(用0.1mol/L NaOH滴定生成的硝酸时,每毫升碱相当于5.98J),

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篇二:物理化学实验思考题答案(精心整理)

物理化学实验思考题答案

(精心整理)

实验1

1.不能,因为溶液随着温度的上升溶剂会减少,溶液浓度下降,蒸气压随之改变。

2.温度越高,液体蒸发越快,蒸气压变化大,导致误差愈大。

实验

3

实验5 T----X图

1蒸馏器中收集气相冷凝液的袋状部的大小对结果有何影响?

答:若冷凝管下方的凹形贮槽体积过大,则会贮存过多的气相冷凝液,其贮量超过了热相平衡原理所对应的气相量,其组成不再对应平衡的气相组成,因此必然对相图的绘制产生影响。

2若蒸馏时仪器保温条件欠佳,在气相到达平衡气体收集小槽之前,沸点较高的组分会发生部分冷凝,则T—x图将怎么变化?

答:若有冷凝,则气相部分中沸点较高的组分含量偏低,相对来说沸点较低的组分含量偏高了,则T不变,x的组成向左或向右移(视具体情况而定)

3 在双液系的气-液平衡相图实验中,所用的蒸馏器尚有那些缺点?如何改进? 答:蒸馏器收集气相、液相的球大小没有设计好,应根据实验所用溶液量来设计球的规格;
温度计与电热丝靠的太近,可以把装液相的球设计小一点,使温度计稍微短一点也能浸到液体中,增大与电热丝的距离;
橡胶管与环境交换热量太快,可以在橡胶管外面包一圈泡沫,减少热量的散发。

4本实验的误差主要来源有哪些?

答:组成测量:(1)工作曲线;
(2)过热现象、分馏效应;
(3)取样量。

温度测量:(1)加热速度;
(2)温度计校正。

5.试推导沸点校正公式:

实验12蔗糖水解速率常数的测定

1蔗糖的转化速率常数k 与哪些因素有关?

答:温度、催化剂浓度。

2在测量蔗糖转化速率常数的,选用长的旋光管好?还是短的旋光管好?

答:选用较长的旋光管好。根据公式〔α〕=α×1000/Lc,在其它条件不变情况下,L越长,α越大,则α的相对测量误差越小。

3如何根据蔗糖、葡萄糖和果糟的比旋光度计算α0和α∞?

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、试分析本实验误差来源?怎样减少实验误差?

答:温度、光源波长须恒定、蔗糖溶液要现用现配。

1、实验中,为什么用蒸馏水来校正旋光仪的零点?在蔗糖转化反应过程中,所测的旋光度αt 是否需要零

点校正?为什么? 1L[蔗糖]0t℃t℃α葡萄糖〕α果糖〕D?[D2100??

答:(1)因水是溶剂且为非旋光性物质。

(2)不需,因作lg(αt-α∞)~t 图,不作零点校正,对计算反应速度常数无影响。

2、蔗糖溶液为什么可粗略配制?

答:因该反应为(准)一级反应,而一级反应的速率常数、半衰期与起始浓度无关,只需测得dC/dt 即可。

实验17电导的测定及应用

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? 答:镀铂黑的目的是为了增大电极的表面积,减小电流密度,从而降低由交流电引起的极化效应;
(电导电极使用的敏感材料通常为铂,镀铂黑就是在铂表面镀上一层黑色蓬松的金属铂,目的是为了减少极化效应。多孔的铂黑增加了电极的表面积,使电流密度减小,使极化效应变小,电容干扰也降低了。不镀铂黑或镀得不好的铂黑电极,会产生很大的测量误差。)

使用时要注意不要用滤纸擦试铂黑,以免使铂黑脱落而改变电导池系数。实验结束后,用蒸馏水冲洗电极,并浸泡在蒸馏水中,不使用时需浸泡在去离子水中,防止电极干燥。溶液电导率大于0.0035/m时使用,若溶液电导率小于0.0035/m时,由于极化不严重,可使用光亮铂黑电极;

实验18.思考题

1.是否可以用两个准确的转盘电阻箱代替电位差计使用?

答:不可以,测量可逆电池的电动势必须在几乎没有电流通过的情况下进行,需要在外电路上加一个方向相反而电动势几乎相等的电池,因此适合用电位差计。使用电阻时电路中有电流通过。

2.在测量电动势的过程中,若检流计光点总往一个方向偏转,可能是什么原因? 答:可能的原因有:

(1)电池(包括工作电池、标准电池和待测电池)的正负极接反了;

(2)电路中的某处有断路;

(3)标准电池或待测电池的电动势大于工作电池的电动势,超出了测量范围。

3. 对消法测量电动势的装置中,电位差计、标准电池、检流计及工作电池各有什么作用?

答:电位差计的作用:采用电位差计可以在无电流通过时,测得在平衡状态下电池的电动势。检流计:检验有无电流。工作电池:提供电源。标准电池:为了直接从电位差计读出电动势Ex。

4.测量电池电动势为何要用盐桥?选择盐桥中的电解质有什么要求?

答:对于双液电池电动势的测定需用盐桥消除液体接界电势。选择盐桥中电解质的要求是:(1)高浓度(通常是饱和溶液);
(2)电解质正、负离子的迁移速率接近相等;
(3)不与电池中的溶液发生反应。通常选作盐桥电解质的是KCl NH4NO3和KNO3。

5.如果用氢电极作为参比电极排成下列电池:Ag︱AgNO3(a=1)‖H+( a=1)︱H2+Pt测定银电极的电极电位,在实验中会出现什么现象?为什么?

答:无任何现象,不会有气体产生。因为按这样排成的电池连接线路,理论上电动势为E=? H+︱H2-?Ag+︱Ag=-0.8V﹤0,此电极反应是非自发的。

实验21

1. 哪些因素影响表面张力测定结果?如何减小以至消除这些因素对实验的影响

?

3滴液漏斗放水的速度过快对实验结果有没有影响?为什么

?

篇三:物理化学实验所有课后习题和思考题答案

实验一 燃烧热的测定

1. 在本实验中,哪些是系统?哪些是环境?系统和环境间有无热交换?这些热交换对实验结果有何影响?如何校正?

提示:盛水桶内部物质及空间为系统,除盛水桶内部物质及空间的热量计其余部分为环境,系统和环境之间有热交换,热交换的存在会影响燃烧热测定的准确值,可通过雷诺校正曲线校正来减小其影响。

2. 固体样品为什么要压成片状?萘和苯甲酸的用量是如何确定的?

提示:压成片状有利于样品充分燃烧;
萘和苯甲酸的用量太少测定误差较大,量太多不能充分燃烧,可根据氧弹的体积和内部氧的压力确定来样品的最大用量。

3. 试分析样品燃不着、燃不尽的原因有哪些?

提示:压片太紧、燃烧丝陷入药片内会造成燃不着;
压片太松、氧气不足会造成燃不尽。

4. 试分析测量中影响实验结果的主要因素有哪些? 本实验成功的关键因素是什么?

提示:能否保证样品充分燃烧、系统和环境间的热交换是影响本实验结果的主要因素。本实验成功的关键:药品的量合适,压片松紧合适,雷诺温度校正。

5. 使用氧气钢瓶和氧气减压器时要注意哪些事项?

提示:阅读《物理化学实验》教材P217-220

实验二 凝固点降低法测定相对分子质量

1. 什么原因可能造成过冷太甚?若过冷太甚,所测溶液凝固点偏低还是偏高?由此所得萘的相对分子质量偏低还是偏高?说明原因。

答:寒剂温度过低会造成过冷太甚。若过冷太甚,则所测溶液凝固点偏低。根据公式 和 可知由于溶液凝固点偏低, ?Tf偏大,由此所得萘的相对分子质量偏低。

2. 寒剂温度过高或过低有什么不好?

答:寒剂温度过高一方面不会出现过冷现象,也就不能产生大量细小晶体析出的这个实验现象,会导致实验失败,另一方面会使实验的整个时间延长,不利于实验的顺利完成;
而寒剂温度过低则会造成过冷太甚,影响萘的相对分子质量的测定,具体见思考题1答案。

3. 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。

4. 估算实验测定结果的误差,说明影响测定结果的主要因素?

答:影响测定结果的主要因素有控制过冷的程度和搅拌速度、寒剂的温度等。本实验测定凝固点需要过冷出现,过冷太甚会造成凝固点测定结果偏低,因此需要控制过冷程度,只有固液两相的接触面相当大时,固液才能达到平衡。实验过程中就是采取突然搅拌的方式和改变搅拌速度来达到控制过冷程度的目的;
寒剂的温度,寒剂温度过高过低都不利于实验的完成。

5. 当溶质在溶液中有解离、缔合、溶剂化和形成配合物时,测定的结果有何意义?

答:溶质在溶液中有解离、缔合、溶剂化和形成配合物时,凝固点降低法测定的相对分子质量为溶质的解离、缔合、溶剂化或者形成的配合物相对分子质量,因此凝固点降低法测定出的结果反应了物质在溶剂中的实际存在形式。

6. 在冷却过程中,凝固点测定管内液体有哪些热交换存在?它们对凝固点的测定有何影响?

答:凝固点测定管内液体与空气套管、测定管的管壁、搅拌棒以及温差测量仪的传感器等存在热交换。因此,如果搅拌棒与温度传感器摩擦会导致测定的凝固点偏高。测定管的外壁上粘有水会导致凝固点的测定偏低。

实验三 纯液体饱和蒸气压的测定

1. 在停止抽气时,若先拔掉电源插头会有什么情况出现?

答:会出现真空泵油倒灌。

2. 能否在加热情况下检查装置是否漏气?漏气对结果有何影响?

答:不能。加热过程中温度不能恒定,气-液两相不能达到平衡,压力也不恒定。

漏气会导致在整个实验过程中体系内部压力的不稳定,气-液两相无法达到平衡,从而造成所测结果不准确。

3. 压力计读数为何在不漏气时也会时常跳动?

答:因为体系未达到气-液平衡。

4. 克-克方程在什么条件下才适用?

答:克-克方程的适用条件:一是液体的摩尔体积V与气体的摩尔体积Vg相比可略而不计;
二是忽略温度对摩尔蒸发热△vapHm的影响,在实验温度范围内可视其为常数。三是气体视为理想气体。

5. 本实验所测得的摩尔气化热数据是否与温度有关?

答:有关。

6. 本实验主要误差来源是什么?

答:装置的密闭性是否良好,水本身是否含有杂质等。

实验四 双液系的气一液平衡相图的绘制

1.本实验在测向环己烷加异丙醇体系时,为什么沸点仪不需要洗净、烘干?

提示:实验只要测不同组成下的沸点、平衡时气相及液相的组成即可。体系具体总的组成没必要精确。

2.体系平衡时,两相温度应不应该一样?实际呢?怎样插置温度计的水银球在溶液中,才能准确测得沸点呢?

提示:两相温度应该一样,但实际是不一样的,一般将温度计的水银球插入溶液下1/3较好。

3.收集气相冷凝液的小槽体积大小对实验结果有无影响?为什么?

提示:有影响,气相冷凝液的小槽大小会影响气相和液相的组成。

4.阿贝折射仪的使用应注意什么?

提示:不能测定强酸、强碱等对仪器有强腐蚀性的物质。

5.讨论本实验的主要误差来源。

提示:影响温度测定的:温度计的插入深度、沸腾的程度等;
影响组成测定的:移动沸点仪时气相冷凝液倒流回液相中、测定的速度慢等

实验五 二组分金属相图的绘制

1. 对于不同成分混合物的步冷曲线,其水平段有什么不同?

答:纯物质的步冷曲线在其熔点处出现水平段,混合物在共熔温度时出现水平段。而平台长短也不同。

2. 作相图还有哪些方法?

答:作相图的方法还有溶解度法、沸点法等。

3. 通常认为,体系发生相变时的热效应很小,则用热分析法很难测得准确相图,为什么? 在含Bi30%和80%的二个样品的步冷曲线中第一个转折点哪个明显? 为什么?

答:因为热分析法是通过步冷曲线来绘制相图的,主要是通过步冷曲线上的拐点和水平段(斜率的改变)来判断新相的出现。如果体系发生相变的热效应很小,则用热分析法很难产生拐点和水平段。30%样品的步冷曲线中第一个转折点明显,熔化热大的Sn先析出,所以当发生相变时可以提供更多的温度补偿,使曲线斜率改变较大。

4. 有时在出现固相的冷却记录曲线转折处出现凹陷的小弯,是什么原因造成的?此时应如何读相图转折温度?

答:这是由于出现过冷现象造成的,遇到这种情况可以通过做延长线的方式确定相图的转折温度。

5. 金属熔融系统冷却时,冷却曲线为什么出现折点?纯金属、低共熔金属、及合金等转折点各有几个?曲线形状为何不同?

答:因为金属熔融系统冷却时,由于金属凝固放热对体系散热发生一个补偿,因而造成冷却曲线上的斜率发生改变,出现折点。纯金属、低共熔金属各出现一个水平段,合金出现一个折点和一个水平段。由于曲线的形状与样品熔点温度和环境温度、样品相变热的多少、保温加热炉的保温性能和样品的数量均有关系,所以样品的步冷曲线是不一样的。对于纯金属和低共熔金属来说只有一个熔点,所以只出现平台。而对于合金来说,先有一种金属析出,然后2种再同时析出,所以会出现一个折点和一个平台。

6. 有一失去标签的Sn-Bi合金样品,用什么方法可以确定其组成?

答:可以通过热分析法来确定其组成。首先通过热分析法绘制Sn-Bi的二组分相图,然后再绘制该合金样品的步冷曲线,与Sn-Bi的二组分相图对照即可得出该合金的组成。

实验六 原电池电动势的测定

1. 对消法测电动势的基本原理是什么? 为什么用伏特表不能准确测定电池电动势?

答:对消法就是用一个与原电池反向的外加电压,于电池电压相抗,使的回路中的电流趋近于零,只有这样才能使得测出来的电压为电动势。电动势指的就是当回路中电流为零时电池两端的电压,因而必须想办法使回路中电流为零。伏特表测定电池电动势的时候,回路中的电流不为零,测出的电池两端的电压比实际的电动势要小,因此用伏特表不能准确测定电池电动势。

2. 参比电极应具备什么条件?它有什么功用? 盐桥有什么作用? 应选择什么样的电解质作盐桥?

答:参比电极一般用电势值已知且较恒定的电极,它在测量中可作标准电极使用,在实验中我们测出未知电极和参比电极的电势差后就可以直接知道未知电极的电势。

盐桥起到降低液接电势和使两种溶液相连构成闭合电路的作用。作盐桥的电解质,应该不与两种电解质溶液反应且阴阳离子的迁移数相等,而且浓度要高。

3. 电动势的测量方法属于平衡测量,在测量过程中尽可能地做到在可逆条件下进行。为此,应注意些什么?

答:应注意电池回路接通之前,应该让电池稳定一段时间,让离子交换达到一个相对的平衡状态;
还应该在接通回路之前先估算电池电动势,然后将电位差计旋钮设定未电池电动势的估算值,避免测量时回路中有较大电流。

4. 对照理论值和实验测得值,分析误差产生的原因。

答:原电池电动势测定结果的误差来源有很多:标准电池工作时间过长,长时间有电流通过,标准电动势偏离;
盐桥受污染;
饱和甘汞电极电势不稳定;
未能将电位差计旋钮设定在待测电池电动势应有的大体位置,使待测电池中有电流通过等等。

5. 在精确的实验中,需要在原电池中通入氮气,它的作用是什么?

答:为了除去溶液中的氧气,以避免氧气参与电极反应,腐蚀电极等。

实验七 一级反应-蔗糖的转化

1. 配制蔗糖溶液时称量不够准确,对测量结果k有无影响? 取用盐酸的体积不准呢?

答:蔗糖的浓度不影响lnc=-kt + B的斜率,因而蔗糖浓度不准对k的测量无影响。H+在该反应体系中作催化剂,它的浓度会影响k的大小。

2. 在混合蔗糖溶液和盐酸溶液时,我们将盐酸溶液加到蔗糖溶液里去,可否将蔗糖溶液加到盐酸溶液中?为什么?

答:不能。本反应中氢离子为催化剂,如果将蔗糖溶液加到盐酸溶液中,在瞬间体系中氢离子浓度较高,导致反应速率过快,不利于测定。

3. 测定最终旋光度时,为了加快蔗糖水解进程,采用60℃左右的恒温使反应进行到底,为什么不能采用更高的温度进行恒温?

答:温度过高将会产生副反应,颜色变黄。

4. 在旋光度的测量中,为什么要对零点进行校正?在本实验中若不进行校正,对结果是否有影响?

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