物化实验下册实验题.docx

1. （２分）“过氧化氢反应速率常数测定”和“蔗糖水解”实验中，我们是分别测定物理量 压强 旋光度 随时间的变化来跟踪反应的进程。
2.（2分）用鼓泡法测定某正丁醇溶液的表面张力。同一毛细管，在水中逸出气泡时，附加压强为600 Pa，而样品为该正丁醇溶液时，得附加压强为480Pa。已知在该测定温度下水的表面张力为72.75 mN·m-1。则毛细管半径为 2.425×10-4 m ，该正丁醇溶液的表面张力为 ５８．２０ m N·m-1 。
3. （本题２分）影响蔗糖水解反应速率常数的因素有 酸浓度　、 温度 。
4. （本题2分）乙酸乙酯皂化反应速率常数测定试验中，测κt时我们选 0.02mol/L 浓度的NaOH与0.02mol/L乙酸乙酯溶液等体积混合，数据处理时反应物的初浓度c0为 0.0１mol/L 。(选填0.01mol/L或 0.02mol/L)
5. （本题4分）电解质溶液的电导实验，在我们测出了浓度为c的醋酸溶液的电导率和配制醋酸溶液的水的电导率值后，如何计算出醋酸的电离平衡常数？

Λm (HAc)＝κ（ＨＡｃ）／ｃ
Λm∞ (HAc) =Λm∞ (H+)＋Λm∞ (Ac-)
α =Λm (HAc) /Λm∞ (HAc)
K = (Cα/Cө·Cα/Cө)/[C(1－α)] = (Cα/Cө)·[α2/(1－α)]
6.（2分）在“蔗糖水解反应速率常数的测定”实验中，我们是如何测得水解完全时的旋光度α∞的？请叙述。
将反应液的一半装在干燥洁净的锥形瓶中，加盖密封，置于60℃水浴中水解30min，取出冷却后，测定出其旋光度作为水解完全时的旋光度α∞

7.（3分）“鼓泡法测定液体表面张力”实验：气泡在增大的过程中，其曲率半径逐渐 减小 ，由拉普拉斯方程，对应的附加压强随之逐渐 增大 ，（填增大或减小）至气泡逸出的瞬间，附加压强达最 大 。
8.（4分）写出电导法测定乙酸乙酯皂化反应速率常数所依据的动力学方程,你是如何测得反应初始(t = 0)时体系的电导率值的?

设在时间t时生成物的浓度为x ,则该反应的动力学方程为：

式中ca、cb分别为乙酸乙酯与NaOH的起始浓度，k为反应速率常数。若ca =cb ,则式（8-33）变为：

积分式得：
k =
可以看出，由实验测出不同t时的x值，即可算出不同t值时的k值。
将0.01mol/l的NaOH溶液的电导率作为反应初始(t = 0)时,体系的电导率值的

9.（5分）0.1 mol×dm-3 NaOH溶液的电导率是2.21S × m-1，加入与其等体积的0.1 mol × dm-3 HCl 溶液时, 电导率下降为0.56 S × m-1。再加入一份相同体积的0.1 mol × dm-3 HCl溶液后, 电导率增加到1.70 S × m-1。
计算: (1) NaOH的摩尔电导率； (2) HCl的摩尔电导率

(1) Λm(NaOH) = k / c = 221×10-4 S × m2 × mol-1 2分
(2) HCl的浓度为0.1/3mol ×dm-3, 其电导率为:
(1.70－ 0.56´2/3)S ×m-1 = 1.33 S ×m-1
Λm(HCl) = 1.33/[（0.1/3）´103] =3.99´10-2 S×m2×mol-1 3分

10.(7分)在做“蔗糖水解”实验时，为了较快得到α∞的数据，我们将浓度约为1 mol·dm-3的蔗糖反应液放在60 ℃的水浴中（加快反应）保温30 min，然后再测定其旋光度，当作反应完全的α∞。但是我们并不清楚这时是否水解完全。某同学为了验证实验中这种求α∞方法的可靠性，设计了如下的评价方法：1）从手册中查出蔗糖水解反应的活化能为106.46KJ·mol-1；2）应用自己的实验测定结果即30℃下的速率常数k = 0.0905 min-1，求出蔗糖在60℃时的水解速率常数；3）求出60 ℃下蔗糖水解30 min后的剩余浓度，看反应是否接近完全。请你也按该同学的设计及有关数据作一番计算，并评价实验中求α∞的可靠性。
解：
=3.807
k2/k1 = 45.03 k2 =4.075 min-1 4分
=122.3
CA = 7.69*10-54CA,0 反应基本完全。 3分

11.电解质的电导实验：某同学测得25 oC时0.05 mol·dm-3 CH3COOH溶液的电导率为3.68×10-2 S·m-1，查书本可知H+和CH3COO-的离子摩尔电导率Λm∞ (H+)和Λm∞ (CH3COO-)分别为349.82×10-4和40.9×10-4 S·m2·mol-1。试计算
1）Λm∞ (CH3COOH)
2) 该浓度下醋酸的Λm (CH3COOH)
3) 该浓度下CH3COOH解离度α
4）醋酸的解离常数Ka（8分）
解：Λm∞=Λm∞ (H+) + Λm∞ (CH3COO-) =（349.82+40.9）*10-4 S·m2·mol-1
=390.72*10-4 S·m2·mol-1 （2分）
Λm = k/C = 3.68*10-2 S·m –1/50 mol·m-3 = 7.36*10-4 S·m2·mol-1 （2分）
α = Λm/Λm∞ = 0.01884 （2分）
= 1.809*10-5 （2分）
12.本次实验中，电导率仪有哪3种应用？（3分）
（1）测定强电介质KCl的摩尔电导率与浓度的关系，外推极限摩尔电导率；
（2）弱电解质电离平衡常数的测定；
（3）测定乙酸乙酯皂化反应动力学实验。
13. 如果我们要测定出乙酸乙酯皂化反应的活化能，应如何设计实验和数据处理？（4分）
（1）实验设计：反应在恒温槽中进行，测定2个以上反应温度时的速率常数（2分）
（2）数据处理：由公式计算Ea
或作lnk~1/T的图，由斜率推求Ea。（2分）

14.蔗糖水解反应中，蔗糖、水和盐酸都参加了反应，可为何我们把它当作一级反应来处理（v = k C蔗糖），速率方程中不包含水和盐酸的浓度项？（3分，酌情打分）
答：蔗糖水解反应中，水作为溶剂，同时也参加了反应，由于相比蔗糖的浓度，水是大大过量的，可以认为反应过程中水的浓度基本保持不变；盐酸作为催化剂，同样的在反应过程中浓度保持一定，因此水和盐酸的浓度均可并入常数项中，反应当作假一级反应来处理。

15. 如果我们要测定出乙酸乙酯皂化反应的活化能，应如何设计实验和数据处理？（4分）
（1）实验设计：反应在恒温槽中进行，测定2个以上反应温度时的速率常数；
（2）数据处理：由公式计算Ea
或作lnk~1/T的图，由斜率推求Ea。

16.（本题4分）简述蔗醣水解反应的速率常数测定的实验操作步骤。
① 仪器清零。蒸馏水装入旋光管放入样品室（注意记住旋光管放的位置），按清零按钮清零。
②αt的测定。
用移液管移取25.00 mL蔗糖溶液至一干燥的烧杯中,再移液管移取25.00 mL 4 mol·L-1的HCl溶液加入混合（注意混合的顺序）（加入一半时按下秒表记时），摇匀，迅速用此液淌洗旋光管2遍，装满旋光管，盖紧、擦干后，放入样品室，记录2，3，4，5min，……所对应的旋光度。
③α∞的测定。剩下的混合液放入洁净干燥的锥形瓶,塞紧锥形瓶口，将其放入约55℃水浴中，加热30 min以上，再冷却至室温，先用此液洗旋光管2遍，余液装满旋光管，盖紧，擦干，放入样品室，测定α∞ 。

17.（本题4分）写出电导法测定乙酸乙酯皂化反应速率常数所依据的动力学方程,你是如何测得反应初始(t = 0)时,体系的电导率值的?

设在时间t时生成物的浓度为x ,则该反应的动力学方程为：
）
式中ca、cb分别为乙酸乙酯与NaOH的起始浓度，k为反应速率常数。若ca =cb ,则式（8-33）变为：
（
积分式得：
k = （）
可以看出，由实验测出不同t时的x值，即可算出不同t值时的k值。
将0.01mol/l的NaOH溶液的电导率作为反应初始(t = 0)时,体系的电导率值的

18. （本题5分）0.1 mol×dm-3 NaOH溶液的电导率是2.21S × m-1. 加入与其等体积的0.1 mol × dm-3 HCl 溶液时, 电导率下降为0.56 S × m-1. 计算:
(1)NaOH的摩尔电导率 (2)NaCl的摩尔电导率

(1)Λm(NaOH) = k / c = 221×10-4 S × m2 × mol-1
(2) 中和后得NaCl的浓度为0.05 mol × dm-3,
Λm(NaCl) = {0.56/(0.05´103)}S×m2×mol-1
=112´10-4 S×m2×mol-1

19.（3分）“蔗糖水解反应速率常数测定”实验中，我们是测定物理量 旋光度 随时间的变化来跟踪反应的进程；该实验中，影响速率常数值的两个主要因素是： 温度 ， 催化剂(或盐酸)的量 。

20.（3分）4. “鼓泡法测定液体表面张力”实验：气泡在增大的过程中，其曲率半径逐渐减小 ，由拉普拉斯方程，对应的附加压强随之逐渐 增大 ，（填增大或减小）至气泡逸出的瞬间，附加压强达最 大。

图1 鼓泡过程示意图
21.（本题6分）为测定298K下乙酸乙酯皂化反应的速率常数，取浓度为0.02mol/dm3的碱液和酯各25mL等量混合，反应20min后，由电导率变化值换算出碱的浓度减少了0.00566mol/dm3，求（1）速率常数，（2）半衰期t1/2。
解：
22.“乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定”实验中，我们是测定物理量电导率 随时间的变化来跟踪反应的进程。（1分）

23. 在“蔗糖水解反应速率常数的测定”实验中，我们是如何测得水解完全时的旋光度α∞的？请叙述。（2分）
将反应液的一半装在干燥洁净的锥形瓶中，加盖密封，置于60℃水浴中水解30min，取出冷却后，测定出其旋光度作为水解完全时的旋光度α∞

24.画出KCl溶液的摩尔电导率与浓度的相互关系的示意图。（2分）

25．实验测得25 ℃时0.05 mol·dm-3 CH3COOH溶液的电导率为3.68×10-2 S·m-1， 查手册知CH3COOH的Λm∞为390.72*10-4 S·m2·mol-1 。试计算CH3COOH溶液的解离度α，解离常数K，pH值。（8分）
Λm = k/C = 3.68*10-2 S·m –1/50 mol·m-3 = 7.36*10-4 S·m2·mol-1 （2分）
α = Λm/Λm∞ = 0.01884 （2分）
= 1.809*10-5 （2分）
C(H+) = C = 0.05 mol·dm-3 * 0.01884 =9.42 * 10-4 mol·dm-3
pH = 3.05 （2分）

26. （1分）“蔗糖水解反应速率常数测定”实验中，我们是测定物理量 旋光度 随时间的变化来跟踪反应的进程；
27.（4分）用鼓泡法测定某正丁醇溶液的表面张力。同一毛细管，在水中逸出气泡时，附加压强为600 Pa，而样品为该正丁醇溶液时，得附加压强为350Pa。已知在该测定温度下水的表面张力为72.75 mN·m-1。则毛细管半径为 2.425×10-4 m ，该正丁醇溶液的表面张力为 42.44 m N·m-1 。

28.实验测得25 ℃时0.05 mol·dm-3 CH3COOH溶液的电导率为3.68×10-2 S·m-1，由手册查得H+和CH3COO -的离子摩尔电导率Λm∞(H+)和Λm∞(CH3COO -)分别为349.82×10-4和40.9×10-4 S·m2·mol-1。试计算CH3COOH解离度α及电离平衡常数K。（本题6分）

由科尔劳施离子独立运动定律知：
Λm∞ (HAc) =Λm∞ (H+)＋Λm∞ (Ac-)
=（ 349.82 × 10-4＋40.9 × 10-4）S.m2.mol-1
=390.72×10-4S.m2.mol-1 2分
α =Λm (HAc) /Λm∞ (HAc) = [κ(HAc)/CHAc ]/ Λm∞ (HAc)
= (3.68× 10-2/0.05 × 103)/ 390.72 × 10-4
=0.01884 2分
K = (Cα/Cө·Cα/Cө)/[C(1－α)] = (Cα/Cө)·[α2/(1－α)]
= 0.05 × 103·[0.018842/(1－0.01884)]
=1.809×10-5 2分

29.在“蔗糖水解反应速率常数的测定”实验中，我们是如何测得水解完全时的旋光度α∞的？请叙述。（2分）
将反应液的一半装在干燥洁净的锥形瓶中，加盖密封，置于60℃水浴中水解30min，取出冷却后，测定出其旋光度作为水解完全时的旋光度α∞

图1 鼓泡过程示意图
30.“乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定”实验中，我们是测定物理量 电导率 随时间的变化来跟踪反应的进程。（1分）

31.在右边坐标中画出KCl溶液的摩尔电导率与浓度的相互关系的示意图。（2分）

32. “鼓泡法测定液体表面张力”实验：气泡在增大的过程中，其曲率半径逐渐 减小 ，由拉普拉斯方程，对应的附加压强随之逐渐 增大 ，（填增大或减小）至气泡逸出的瞬间，附加压强达最 大 。（3分）
34. 为测定298K下乙酸乙酯皂化反应的速率常数，取浓度为0.02mol/dm3的碱液和酯各25mL等量混合，在不同时间测定反应液的电导率，折算出剩余碱的浓度，结果如下：
t/min
0
3
5
7
10
15
21
COH-×103/mol·dm-3
10.00
7.40
6.34
5.50
4.64
3.63
2.88
试用作图法证明此反应为二级反应并求速率常数。（6分）
解：二级反应的速率方程的积分式为
将数据处理，作图。可见1/CA~t的线性关系良好，说明该反应为二级反应。
t/min
0
3
5
7
10
15
21
1/COH-/ dm3·mol-1
100.0
135.1
157.7
181.8
215.5
275.5
347.2
2分

斜率 = k=11.76 dm3·mol-1·min-1 2分

2分