1、实验一 凝固点降低法测定摩尔质量1、简述凝固点降低法测定摩尔质量的基本原理答:化合物的分子量是一个重要的物理化学参数。非挥发性溶质溶解在溶剂中后,其稀溶液的蒸气压下降、沸点升高、冰点降低、渗透压等值只与溶质的分子数有关而与溶质的种类无关,这四种性质称为稀溶液的依数性。凝固点降低是依数性的一种表现。用凝固点降低法测定物质的分子量是一种简单而又比较准确的方法。稀溶液有依数性,稀溶液的凝固点降低(对析出物是纯溶剂的体系)与溶液中溶质B的质量摩尔浓度的关系为:,式中Tf*为纯溶剂的凝固点,Tf 为溶液的凝固点,mB 为溶液中溶质B的质量摩尔浓度,为溶剂的质量摩尔凝固点降低常数,它的数值仅与溶剂的性质有
2、关。 已知某溶剂的凝固点降低常数Kf并测得溶液的凝固点降低值T,若称取一定量的溶质WB(g)和溶剂WA(g),配成稀溶液,则此溶液的质量摩尔浓度mB为: mB=1000WB/MBWA,式中,MB为溶质的分子量。代入上式,则: MB= 1000KfWB /fWA(g/mol) 因此,只要取得一定量的溶质(WB)和溶剂(WA)配成一稀溶液,分别测纯溶剂和稀溶液的凝固点,求得Tf,再查得溶剂得凝固点降低常数,代入上式即可求得溶质的摩尔质量。2、在凝固点降低法测定摩尔质量实验中,当溶质在溶液中有离解,缔合和生成络合物的情况下,对摩尔质量的测定值各有什么影响?答:用凝固点降低法测分子质量靠的是依数性,即
3、依靠溶质在溶液中粒子的数目。注意,依靠的是粒子的数目而不是分子的数目。如果发生缔合或解离,自然是导致所测得的粒子所并不等同于分子数,那测出来的相对分子质量自然有偏差。解离使粒子数增多,表观上是分子数增加,于是测得的分子量变小。缔合和生成络合物使粒子数减少,于是测得的分子量比实际的要大。3、在凝固点降低法测定摩尔质量实验中,根据什么原则考虑加入溶质的量,太多太少影响如何?答:根据溶液凝固点的下降值考虑加入溶质的量,加入的溶质的量约使溶液的凝固点降低0.5左右。加入太多,因为浓度大了,就不是稀溶液,就不满足依数性了。加入太少,会使溶液的凝固点降低不明显,测量误差会增大。4、凝固点降低的公式在什么条
4、件下才适用?它能否用于电解质溶液?答:凝固点降低公式适用于难挥发非电解质稀溶液和强电解质稀溶液。其次溶剂凝固点不应太高或太低,应在常温下易达到。如:水、苯、环己烷等。当溶质在溶液里有解离、缔合、溶剂化或形成配合物等情况时,会使测出来的相对分子质量,所以在电解溶液中不适用上式计算。5、在凝固点降低法测定摩尔质量实验中,为什么会产生过冷现象?过冷太甚对结果有何影响?如何控制过冷程度?答: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,原因一般是由于寒剂温度过低,降温过快或溶液中较干净,没有杂质晶核。在冷却过程中,如稍有过冷现象是合乎要求的,但过冷太厉害或寒
5、剂温度过低,则凝固热抵偿不了散热,此时温度不能回升到凝固点,在温度低于凝固点时完全凝固,就得不到正确的凝固点。因此,实验操作中必须注意掌握体系的过冷程度。对于溶液而言,过冷太甚还会导致溶剂大量析出,mB变大,Tf变小,显然回升的最高温度不是原浓度溶液的凝固点,引起测量误差。控制过冷程度的方法:调节寒剂的温度以不低于所测溶液凝固点3为宜;为了判断过冷程度,本实验先测近似凝固点;当溶液温度降至高于近似凝固点的0.5时,迅速取出冷冻管,擦去水后插入空气套管中,以防止过冷太甚。6、在凝固点降低法测定摩尔质量实验中,为了提高实验的准确度,是否可用增加溶液浓度的办法来增加T值?为什么?答:不可以,原因是只
6、有稀溶液才具有稀溶液的依数性,溶剂的凝固点降低值与溶剂的粒子数成正比。才满足:7、什么是稀溶液依数性质?稀溶液依数性质和哪些因素有关?答:非挥发性溶质溶解在溶剂中后,其稀溶液的蒸气压下降、沸点升高、冰点降低、渗透压等值只与溶质的分子数有关而与溶质的种类无关,这四种性质称为稀溶液的依数性。稀溶液依数性质与以下因素有关:只取决于溶剂的种类、数量和溶质粒子的数目。8、测定溶液凝固点时若过冷程度太大对结果有何影响?两相共存时溶液系统和纯溶剂系统的自由度各为多少?答:过冷程度太低,则凝固热抵偿不了散热,此时温度不能回升到凝固点,在低于凝固点时完全凝固,就得不到正确的凝固点。对于溶液而言,过冷太甚还会导致
7、溶剂大量析出,mB变大,Tf变小,显然回升的最高温度不是原浓度溶液的凝固点,引起测量误差。溶剂系统的自由度为1,溶液系统的自由度为2。9、什么叫凝固点?凝固点降低的公式在什么条件下才适用?它能否用于电解质溶液?答:纯溶剂凝固点是固体与液体成平衡的温度,溶液的凝固点是固体溶剂与溶液成平衡的温度。不同晶体具有不同的凝固点。凝固点降低的公式适用于于难挥发非电解质稀溶液和强电解质稀溶液。其他电解质溶液不能用。10、在凝固点降低法测定摩尔质量实验中,为什么要使用空气夹套?过冷太甚有何弊病?答:为了防止过冷太甚;过冷程度太低,则凝固热抵偿不了散热,此时温度不能回升到凝固点,在低于凝固点时完全凝固,就得不到
8、正确的凝固点。11、在凝固点降低法测定摩尔质量实验中,实验测量成败的关键是什么?答:实验测量成败的关键是:控制过冷程度和搅拌速率。控制过冷程度的方法:调节寒剂的温度以不低于所测溶液凝固点3为宜;为了判断过冷程度,本实验先测近似凝固点;当溶液温度降至高于近似凝固点的0.5时,迅速取出冷冻管,擦去水后插入空气套管中,以防止过冷太甚。本实验规定了搅拌方式:将冷冻管插入冰水浴中,缓慢搅拌,使之逐渐冷却,并观察温度计温度,当环己烷液的温度降至高于近似凝固点的0.5时,迅速取出冷冻管,擦去水后插入空气套管中,并缓慢搅拌(每秒1次),使环己烷温度均匀地逐渐降低。当温度低于近似凝固点0.2-0.3时应急速搅拌
9、(防止过冷超过0.5),促使固体析出。当固体析出时,温度开始回升,立即改为缓慢搅拌,一直到温度达到最高点,此时记下的温度即为纯溶剂的精确凝固点。每次测定应按要求的速率搅拌,并且测溶剂与溶液凝固点的时候搅拌条件要完全一致。12、在凝固点降低法测定摩尔质量实验中,加入萘的时候,不小心将萘附着在内管壁上,对实验结果有何影响?答:若不小心将萘附着在内管壁上,则溶液中的溶质含量将减少,导致所测温差偏小,溶质摩尔质量偏大。13、在凝固点降低法测定摩尔质量实验中,为什么要先测近似凝固点?答:先测近似凝固点,可防止过冷太甚。过冷程度太低,则凝固热抵偿不了散热,此时温度不能回升到凝固点,在低于凝固点时完全凝固,
10、就得不到正确的凝固点。先测近似凝固点,可准确判断过冷程度,减小凝固点测量误差,使误差范围小于0.006以内,保证测定值得准确性。14、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:当溶质在溶液中有解离、缔合、溶剂化和形成配合物时,可根据溶质在溶液中的表观摩尔质量与真实摩尔质量相比,可以求出溶质在溶液中有解离度、缔合度、溶剂化程度及配位数。15、在凝固点降低法测定摩尔质量实验中,测定环已烷和萘丸质量时,精密度要求是否相同?为什么?答:不同,因为在凝固点降低法测定摩尔质量实验中,环已烷的用量远远大于萘丸,如果要达到相同的相对误差,测定环已烷质量的精密度要远远的小于萘丸。
11、因此在测定环已烷的质量时,使用移液管量取体积再乘以密度;在测定萘丸质量时,精密度要求高,因此用电子天平测量。16、用凝固点降低法测定摩尔质量在选择溶剂时应考虑哪些因素?答:首先溶质能在此溶液很好的溶解,不出现解离,缔和,溶剂化和形成配合物等现象,另外此溶剂的凝固点温度不宜太高或太低,应很容易达到。17、为什么纯溶剂和稀溶液的的凝固曲线不同?答:由相率可知,在一定外压下,纯溶剂在凝固点时的条件自由度为零,在冷却曲线上可得到温度不变的水平线段。而溶液在凝固点时的条件自由度为1,其凝固点随溶液浓度的改变而改变,因此在冷却曲线上得不到温度不变的水平线段。在纯溶剂的冷却曲线中,曲线中的低下部分表示发生了
12、过冷现象,即溶剂冷至凝固点以下仍无固相析出,这是由于开始结晶出的微小晶粒的饱和蒸气压大于同温度下普通晶体的饱和蒸气压,所以往往产生过冷现象,即液体的温度要降低到凝固点以下才能析出固体,随后温度再上升到凝固点。溶液的冷却情况与此不同,当溶液冷却到凝固点时,开始析出固态纯溶剂,随着溶剂的析出,溶液浓度逐渐增大,溶液的凝固点不断下降,在冷却曲线上得不到温度不变的水平线段。因此,在测定浓度一定的溶液的凝固点时,析出的固体越少,测得的凝固点才越准确。同时过冷程度应尽量减小,一般可采用在开始结晶时,加入少量溶剂的微小晶体作为晶种的方法,以促使晶体生成,溶液的凝固点应从冷却曲线上待温度回升后外推而得。 18
13、、在凝固点降低法测定摩尔质量实验中,寒剂温度的温度应控制在什么范围?为什么?答:寒剂的温度以不低于所测溶液凝固点3为宜,实验时寒剂应经常搅拌并间断地补充少量碎冰,使寒剂温度基本保持不变。寒剂温度对控制过冷程度影响很大,从而影响实验结果,寒剂温度的温度过高会导致冷却太慢,过低则测不出正确的凝固点。19、在凝固点降低法测定摩尔质量实验中,为什么实验所用的内套管必须洁净、干燥?答:因为的内套管是用来装纯溶剂环己烷的,如果内套管不是洁净干净的,那么测得的就不是纯溶剂的凝固点,而是参有杂质的溶液的凝固点,会导致测得的凝固点不准确。20、在凝固点降低法测定摩尔质量实验中,搅拌速度的控制是做好本实验的关键,
14、在实验过程中怎样控制搅拌速度?答:本实验规定了搅拌方式:将冷冻管插入冰水浴中,缓慢搅拌,使之逐渐冷却,并观察温度计温度,当环己烷液的温度降至高于近似凝固点的0.5时,迅速取出冷冻管,擦去水后插入空气套管中,并缓慢搅拌(每秒1次),使环己烷温度均匀地逐渐降低。当温度低于近似凝固点0.2-0.3时应急速搅拌(防止过冷超过0.5),促使固体析出。当固体析出时,温度开始回升,立即改为缓慢搅拌,一直到温度达到最高点,此时记下的温度即为纯溶剂的精确凝固点。每次测定应按要求的速率搅拌,并且测溶剂与溶液凝固点的时候搅拌条件要完全一致。注意事项1.搅拌速度的控制是做好本实验的关键,每次测定应按要求的速度搅拌,并
15、且测溶剂与溶液凝固点时搅拌条件要完全一致。2寒剂温度对实验结果也有很大影响,过高会导致冷却太慢,过低则测不出正确的凝固点 3实验所用的凝固点管必须洁净、干燥。4 冷却过程中的搅拌要充分,但不可使搅拌桨超出液面,以免把样品溅在器壁上。5结晶必须完全融化后才能进行下一次的测量。6凝固点测定仪经“清零”、“锁定”后,其电源就不能关闭 1、寒剂温度对实验结果也有很大的影响,温度()会导致冷却太慢,()则测不出正确的凝固点。(B)A过高、过高B过高、过低C过低、过低D过低、过高2.实验所用的内套管的要求(A)A、洁净并干燥B、只要干燥C、只要洁净D、都不需要3、实验中,什么时间(C)对贝克曼温度计采零最
16、合适。A、一进实验室时B、内套管装纯溶剂前C、感温元件放入纯溶剂前D、任意时刻4、常利用稀溶液的依数性来测定溶质的摩尔质量,其中最常用来测定质量的是:(D)(A)蒸汽压降低(B)沸点降低(C)凝固点降低(D)参透压5、凝固点降低法测摩尔质量仅适用下列哪一种溶液(D)(A)浓溶液(B)稀溶液(C)非挥发性溶质的稀溶液(D)非挥发性非电解质的稀溶液6、用凝固点下降法测定溶质的摩尔质量,用到贝克曼温度计,本实验需要精确测定(C)(A)纯溶剂的凝固点(B)溶液的凝固点(C)溶液和纯溶剂凝固点的差值(D)可溶性溶质的凝固点7、在20室温和大气压力下,用凝固点降低法测摩尔质量,若所用的纯溶剂是苯,其正常凝
17、固点为5.5,为使冷却过程在比较接近平衡的情况下进行,作为寒剂的恒温介质浴比较合适的是(A)(A)冰-水(B)冰-盐水(C)干冰-丙酮(D)液氮8、测步冷曲线时,样品应(D)(A)后期快速冷却而前期缓慢冷却(B)快速冷却(C)前期快速冷却而后期缓慢冷却(D)缓慢而均匀地冷却9、差热分析和步冷曲线法类似,也是测物系相变温度,但(A)(A)差热分析更精确(B)步冷曲线法更精确(C)二者精度差不多(D)不好说11、环己烷的冷却曲线中两相平衡时的条件自由度为多少?(A)A.0B.1C.2D.312、用凝固点降低法测萘的摩尔质量时,寒剂(冰水混合物)温度要控制在什么范围?(C)A.0左右B.-1-0C。
18、35D.7913、本实验测环己烷凝固点时应用量取ml的环己烷。(C)A.量筒;50mlB.量筒;50gC.移液管;50mlD.移液管;50g14、向环己烷中加萘的时候有少部分药品掉了出来,由此会导致萘摩尔质量发生什么变化。(B)A.无影响B.偏高C.偏低D.以上选项均错15、实验中如果发现溶液过冷过甚,最恰当的处理方式是什么(B)A.将该溶液倒掉,再重新开始B.停止实验,将溶液重新加热溶解后再测其凝固点C.不做任何处理,继续下面操作D.向该溶液内倒热水16、在将仪器安装完后,取自来水的体积为冰浴槽体积的(D),然后加冰屑。A1/2B1/3C1/42/317、凝固点降低法测定摩尔质量实验的关键是
19、(C)A、控制温度B、控制药品的用量C、控制搅拌速度D、以上都不是18、在纯溶剂环己烷精确凝固点的测定,当环己烷溶液的温度降至高于近似凝固点的(A)温度时迅速取出冷冻管。A0.5B0.3C0.1D119、当溶质在溶液中有解离时,测定的结果会比实际值(C)A.无影响B.偏高C.偏低D.以上选项均错20、当溶质在溶液中有缔合或生成络合物时,测定的结果会比实际值(B)A.无影响B.偏高C.偏低D.以上选项均错实验一 凝固点降低法测定摩尔质量预习思考题1、为了提高实验的准确度是否可用增加溶质浓度的方法增加值?答案:不可以,溶质加的太多,不是稀溶液,就不能符合凝固点降低公式了。2、冰浴温度过高或过低有什
20、么不好?答案:过高会导致冷却太慢,过低则测不出正确的凝固点。3、搅拌速度过快和过慢对实验有何影响?答案:在温度逐渐降低过程中,搅拌过快,不易过冷,搅拌过慢,体系温度不均匀。温度回升时,搅拌过快,回升最高点因搅拌热而偏听偏高;过慢,溶液凝固点测量值偏低。所以搅拌的作用一是使体系温度均匀,二是供热(尤其是刮擦器壁),促进固体新相的形成。4、根据什么原则考虑加入溶质的量,太多或太少会有何影响?答案:根据稀溶液依数性,溶质加入量要少,而对于称量相对精密度来说,溶质又不能太少。5、凝固点降低法测定摩尔质量使用范围内如何?答案:稀溶液6、凝固点下降是根据什么相平衡体系和哪一类相线?答案:二组分低共熔体系中
21、的凝固点降低曲线,也称对某一物质饱和的析晶线7、为什么要用空气套管,不用它对实验结果有何影响?答案:减缓降温速率,防止过准予发生。8、若溶质在溶液中有离解现象,对摩尔质量的测定值有何影响?答案:因为凝固点下降多少直接影响,直接反映了溶液中溶质的质点数,所以当有离解时质点数增加,变大,而从公式可看出,会偏小。9、为什么要初测物质的凝固点?答案:防止过冷出现,节省时间10、为什么会产生过冷现象?如何控制过冷程度?答案:由于新相难以生成,加入晶种或控制搅拌速度11、测定溶液的凝固点时必须减少过冷现象吗?答案:若过冷严重,温度回升的最高温度不是原尝试溶液的凝固点,测得的凝固点偏低。12、测定凝固点时,
22、纯溶剂温度回升后有一恒定阶段,而溶液没有,为什么?答案:由于随着固态纯溶剂从溶液中的不断析出,剩余溶液的浓度逐渐增大,因而剩余溶液与溶剂固相的平衡温度也在逐渐下降,在步冷曲线上得不到温度不变的水平段,只出现折点.13、选做溶剂时,大的灵敏度高还是小的灵敏度高?答案:大的14、测定溶液凝固点时,过冷温度不能超过多少度? 答案: 0.5,最好是0.2,15、溶剂和溶质的纯度与实验结果有关吗?答案:有16、如不用外推法求凝固点,一般会偏大还是偏小?答案:大17、一般冰浴温度要求不低于溶液凝固点几度为宜?答案:2-318、测定溶液的凝固点时析出固体较少,测得的凝固点准确吗?答案:准确,因为溶液的凝固点
23、随答:着溶剂的析出而不断下降。析出的固体少测越准确。19、若溶质在溶液中有缔合现象,对摩尔质量的测定值有何影响?答案:因为凝固点下降多少直接影响,直接反映了溶液中溶质的质点数,所以当有缔合时时质点数减少,变小,而从公式可看出,会偏大。20、测定溶液的凝固点时析出固体较多,测得的凝固点准确吗?答案:不准确,因为溶液的凝固点答:随着溶剂的析出而不断下降。析出的固体多会使凝固点下降的多,变大,所测会偏小。实验二 液体饱和蒸气压的测定预习思考题 一、思考题 1. 真空泵在开关之前为什么要先通大气 答真空泵在开关之前因系统内压力低先通大气以防油泵中的油倒流使真空泵损坏。 2. 本实验中缓冲压力罐有什么作
24、用 答缓冲罐是缓解压力防止压强过大产生爆罐的危险。 3. 如何判断等压计中的空气已被抽尽 答 4. 如何判断等压计中的气体和液体已达气液平衡 答待等压计中B、C两管中的液面相平即可。 5. 实验测定时放入空气太多会出现什么情况出现这种情况应当怎么办 答出现空气倒灌。重新将压力调至-90KPa左右抽气3min后继续测定。 6. 简述本实验是如何测定一定温度下液体饱和蒸气压的。 答打开恒温控制仪开关和搅拌、加热水浴开关设置水浴温度为30当水浴温度恒定至30时这时B、C两管液面不处于同一水平面缓慢打开阀1让系统通大气当B、C两管液面处于同一水平时同时记录下温度和压力。 7. 实验开始前为什么要将压力
25、计采零如何由压力计读数计算液体的饱和蒸气压 答为了消除仪表系统的零点漂移。根据校正公式Ho=Hz(1-0.000163t)(Pa) 8. 实验开始时抽气的目的是什么 答抽干等压计中的空气。防止空气对实验所测饱和蒸汽压的影响。 9. 克克方程的适用条件是什么 答温度间隔较小纯液体蒸发焓可以看做常数时。 10. 测定液体饱和蒸气压有哪几种方法本实验属于哪一种 答方法静态法动态法饱和气流法 本实验采用静态法测定不同温度下乙醇的饱和蒸汽压。 11. 本实验如何由不同温度下液体的饱和蒸气压求取液体的摩尔蒸发焓 答打开恒温控制仪开关和搅拌、加热水浴开关设置水浴温度为30当水浴温度恒定至30时这时B、C两管
26、液面不处于同一水平面缓慢打开阀1让系统通大气当B、C两管液面处于同一水平时同时记录下温度和压力。调节水浴温度上升五度重复上述操作。然后根据克克方程求液体摩尔蒸发焓 12. 本实验如何求取液体的正常沸点 答本实验根据当液体的饱和蒸汽压等于外压时该液体即沸腾此时的温度为液体在该外压下的沸点。而外压外101.3KPa时该沸点为正常沸点。利用此求取。 13. 发生空气倒灌后为何要重新抽气 答因为一旦等压计中进入空气就会影响饱和蒸汽压的测定。 二、操作题 1. 如何进行真空泵开启和关闭时的实验操作 答1开启开启真空泵的泵前阀通大气接通真空泵电源半分钟后将泵前阀旋至指示真空泵与系统连通的位置。打开冷凝水关
27、闭阀1打开阀2打开进气阀系统开始出气系统减压到-90千帕时关闭进气阀。 2关闭泵前阀通大气然后断开真空泵的电源。 2. 如何进行压力计采零操作 答先开启压力计电源预热2分钟关闭缓冲压力罐的进气阀打开阀1然后按下等压计上的采零计。仪表显示为零。 3. 如何设定控温仪的温度该温度与恒温槽的实际温度是否一致若不一致对本实验有无影响 答1通过按回旋键调至不同位上再按上下键升高或降低某位上数字大小。 2不一致。3由3公式lnP=-m*1/T+C知会使绘图像不准确。使读出来的沸点误差大。 4. 如何调节恒温槽使其实控温度至指定温度 答1、打开控温仪电源设置回差到最小0.1 2、按一下回旋键看到右面的显示屏
28、的一个数字闪烁按上下键调节显示屏的数字大小。 重复第二步两次。 5. 如何进行打开恒温槽搅拌、加热水浴开关操作 答先打开加热器的开关加热器选择强档后打开水搅拌器开关水搅拌器选择弱档。 6. 如何进行开始抽气时缓冲压力罐相关调节操作 答打开进气阀、平衡阀2、平衡阀1关紧开始真空泵减至-90KPa左右即开始抽气 7. 如何进行抽气完毕后缓冲压力罐相关调节操作 答关闭进气阀及平衡阀2并停止气泵工作。 8. 如何正确控制等压计的抽气速率为何要控制 答 9. 如何调平B、C两管的液面 答缓慢打开阀1让系统通大气。 10.若放入空气太多如何进行缓冲压力罐相关调节操作 答将进气阀、平衡阀2打开平衡阀1关紧。
29、开启真空泵减压至-100KPa抽气2-3分钟关进气阀和平衡阀2并停止气泵工作。 11.如何进行汞压计的调节和读数操作 答调节P23 八点 读数整数由刻度确定小数由游标确定。 实验注意点1、测定前,必须将平衡管a、b段的空气驱赶净。在常压下利用水浴加热被测液体,使其温度控制在高于该液体正常沸点3至5,持续约5min。让其自然冷却,读取大气压下的沸点。再次加热并进行测定。如果数据偏差在正常误差范围内,可以为空气已被赶净。注意切误过分加热,否则蒸气来不及冷却就进入抽气泵,或者会因冷凝在b管中的液体过多,而影响下一步实验。2、冷却速度不要太快,一般控制在每分钟下降0.5左右,如果冷却太快,测得的温度将
30、偏离平衡温度。因为被测气体内外以及水银温度计本身都存在温度滞后校应。3、整个实验过程中,要严防空气倒灌,否则,实验要重做。为了防止空气倒灌,在每次读取平衡温度和平衡压力数据后,应立即加热同时缓慢减压。4、在停止实验时,应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,然后切断电源,最后关闭冷却水,使实验装置复原。为使系统通入大气或使系统减压以缓慢速度进行,可将三通活塞通大气的管子拉成尖口四、思考题1压力和温度的测量都有随机误差,试导出vapHm的误差传递表达式。答:由H=U+PV可得,dH=dU+PdV+VdPdH=(U/T)VdT+(U/V)TdV+pdV+VdpVHm=(U/T)V
31、T+Vp2用此装置,可以很方便地研究各种液体,如苯,二氯已烯,四氯化碳,水,正丙醇,异丙醇,丙酮和乙醇等,这些液体中很多是易燃的,在加热时应该注意什么问题?答:加热时,易燃物体不应靠得太近发热器,拿取药品时,应避免把它撒在发热器上,当用这些药品时,应把它盖好放置.加热时,应该缓慢加热,并且细心控制温度,使溶液的温度不能超过待测液的着火点,同时a,c管的液面上方不宜有空气(或氧气)存在,此外温度变化采用逐渐下降方式。实验三 检漏:将烘干的小球泡或特制容器与真空胶管连好,开动真空泵,检查旋塞位置并使系统与真空泵相连接,几分钟后,关闭旋塞停止抽气,检查系统是否漏气。10min后,若数字式低真空测压仪
32、读数基本不变,则表示系统不漏气误差产生的原因有以下可能:(1) 开始时盛氨基甲酸铵的容器内空气未置换完全。我们为减小此误差,采用相同温度下的二次测量差值法进行判断,但是不能保证空气完全排净,会对结果产生影响;(2)恒温槽的温度波动会影响氨基甲酸铵的分解压。恒温槽的温度调节过程中,会出现余热影响温度短暂偏高的现象,致使U形管内液面存在波动;(3)室温会对实验测量产生影响。通过温度校正可以减小误差;(4)由于视差关系会使U形管内液面的相平存在偏差,平衡点不易确定;(5)测压仪读数不稳定造成读数误差。(2) 2.实验中的相关问题分析(1) 用毛细管将空气放入系统时,应该缓慢进行。如果放气速度过快或者
33、放气量过多,使空气压力稍稍高于分解压而不能达到平衡,此时应该重新开启真空泵片刻再进行调节;而如果发生空气倒流,使空气进入氨基甲酸铵分解的反应瓶中,需重新进行试验。(2)调节恒温槽温度时,初始设定温度应该稍低于需要温度,再缓慢升温,避免余热影响使温度超出实验温度的现象发生。(3)本次实验中,我们近似认为反应的标准摩尔热效应为常数,在3045范围内不随温度发生变化,而实际上,该数值是温度的函数,所以我们应该正确的认识试验所求的氨基甲酸铵分解反应的标准摩尔热效应,标准摩尔吉布斯函数变以及熵变的意义。1、为什么要抽净小球泡中的空气?若系统中有少量空气,对实验结果有何影响?答:需要测定的只是的反应产生的
34、气体的压力,即氨气和二氧化碳的总压,所以空气排除得越干净,得到的数据结果就越准确。如果系统中有少量空气,得到的蒸气压数据就会偏大,平衡常数就会偏大。2、如何判断氨基甲酸铵分解已达平衡?答:U型等压计两臂的液面无论是否等高,在1min内,液面不再变化即可认为反应体系已达平衡。3、根据哪些原则选用等压计中的密封液?答:应选用蒸气压很小且不与系统中物质发生化学作用的液体4.分解反应平衡常数的测定与纯液体饱和蒸汽压实验都使用等压计的 区别?饱和蒸汽压,仅由温度和物质种类来决定。物质种类产生的误差就是,溶液的浓度测定的误差(纯溶液除外)还有温度的误差实验四燃烧热的测定:一、误差分析1.实际测量值大于文献
35、值可能的原因:(1).实验过程中的系统误差(2).可能与当天的温度和气压有关(3).样品可能受潮使称量时产生误差(4).样品可能中可能含有杂质1、把苯甲酸在压片机上压成圆片时,压得太紧,点火时不易全部燃烧;压得太松,样品容易脱落;要压得恰到好处。2、将压片制成的样品放在干净的滤纸上,小心除掉有污染和易脱落部分,然后在分析天平上精确称量.混入污染物、称重后脱落、造成称重误差;3、安装热量计时,插入精密电子温差测量仪上的测温探头,注意既不要和氧弹接触,又不要和内筒壁接触,使导线从盖孔中出来,接触了对测温造成误差;4、测量初期、主期、末期,温度的观测和记录准确度;5、停止实验后,从热量计中取出氧弹,
36、取下氧弹盖,氧弹中如有烟黑或未燃尽的试样残余,试验失败,应重做.如果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;6、数据处理中,用雷诺法校正温差,观测燃烧前后的一系列水温和时间的观测值误差,造成校正曲线的不准确;从开始燃烧到温度上升至室温这一段时间t1内,由环境辐射和搅拌引进的能量所造成的升温,故应予扣除。由室温升到最高点这一段时间t2内,热量计向环境的热漏造成的温度降低,计算时必须考虑在内。扣除不合适会造成误差;7、热量计的绝热性能应该良好,但如果存在有热漏,漏入的热量造成误差;搅拌器功率较大,搅拌器不断引进的能量形成误差;)二、问题的讨论1.实
37、验中温度出现负数的原因:答:当天的室温为17,而水的温度为17.2,搅拌产生的热量小于氧弹向环境释放的热量,从而温度出现负数。2.固体样品为什么要压成片状?答:压成片状易于燃烧,和氧气充分接触,且易于称重。3在量热学测定中,还有哪些情况可能需要用到雷诺温度校正方法?答:实验中要用到温度差校正的都可以用。4如何用萘的燃烧数据来计算萘的标准生成热?答:代入公式计算。反应物的燃烧焓减去生成物的燃烧焓。(也称标准生成焓(standardenthalpyofformation)。由标准状态(压力为100kPa,温度TK)下最稳定单质生成标准状态下单位物质的量的化合物的热效应或焓变(H)称为该化合物的标准
38、生成热(或焓),以符号fH表示。最稳定的单质的标准生成热规定为零。各种物理化学手册中给出的生成热是在温度为298.15K时生成lmol化合物的标准生成热,叫做标准摩尔生成热(或焓),用符号表示。例如,下列反应在298.15K及101325Pa条件下的摩尔反应热是-393.51kJ/mol。C(固,石墨)+O2(气)=CO2(气)根据定义,CO2的标准摩尔生成热=-393.51kJ/mol)实验五一、注意事项1、电热丝及其接触点不能露出液面,一定要浸没在待测液内,否则通电加热会引起有机溶剂燃烧。2、读取溶液沸点和停止加热准备测定折光率时,一定要使体系达到气液平衡。取样分析后,吸管不能倒置。3、严
39、格控制加热电压,只要能使液体沸腾即可。过大的电流,会引起待测液燃烧或烧断电阻丝,甚至烧坏变压器。4、测定折射率的时候一定要迅速,以防止由于挥发而改变其组成。七、思考题1、取出的平衡气液相样品,为什么必须在密闭的容器中冷却后方可用以测定其折射率?答:因为过热时将导致液相线向高温处移动,气相组分含有的易挥发成份偏多,该气相点会向易挥发组分那边偏移。所以要在密闭容器中冷却。2、平衡时,气液两相温度是否应该一样,实际是否一样,对测量有何影响?答:不一样,由于仪器保温欠佳,使蒸气还没有到达冷凝小球就因冷凝而成为液相。3、如果要测纯环己烷、纯乙醇的沸点,蒸馏瓶必须洗净,而且烘干,而测混合液沸点和组成时,蒸
40、馏瓶则不洗也不烘,为什么?答:测试纯样时,如沸点仪不干净,所测得沸点就不是纯样的沸点。测试混合样时,其沸点和气、液组成都是实验直接测定的,绘制图像时只需要这几个数据,并不需要测试样的准确组成,也跟式样的量无关。4、如何判断气液已达到平衡状态?讨论此溶液蒸馏时的分离情况?答:当温度计读数稳定的时候表示气液已达到平衡状态。5、为什么工业上常产生95酒精?只用精馏含水酒精的方法是否可能获的无水酒精?答:因为种种原因在此条件下,蒸馏所得产物只能得95%的酒精。不可能只用精馏含水酒精的方法获得无水酒精,95%酒精还含有5%的水,它是一个沸点为的共沸物,在沸点时蒸出的仍是同样比例的组分,所以利用分馏法不能
41、除去5%的水。工业上无水乙醇的制法是先在此基础上加入一定量的苯,再进行蒸馏。2.误差分析I.一般性误差分析偶然误差实验中测定双液系组分是利用其折射率得到的,因而在使用阿贝折射仪测量时的估读误差大小对结果的准确性有决定性作用,因此,使视野清晰,色散影响减小对结果至关重要,但由于人的视觉分辨率的限制,估读误差是不可避免的,所以会对结果产生一定影响。由于折射率与温度和入射光的波长有关,因此在测量时要保持阿贝折射仪温度恒定,但由于恒温槽自身的控温机制这一内在因素的影响,使得折射仪的温度有一定波动,可能会使测得的折射率产生些许偏差。操作误差正丙醇本身极易挥发,因而在从体系中取样后,应迅速放入冷水中降温,
42、以减慢其挥发,但实际操作中难免会有一定正丙醇损失,因而会给实验结果带来很大影响。如果用一个带有盖子的小瓶取样,可能会好一些,取出后,马上塞紧盖子,然后将小瓶置于冷水中,也许会减少正丙醇的挥发量。其他因素实验过程中,温度变化总是先升高到一定温度后维持一段时间,然后会突然急剧升高。但若此时拔开活塞,气温又会急剧下降。因此,可推断随实验进行,因装置排气不畅导致温度计后期测得的温度不准确。故实验时应全神贯注,在温度急剧升高前读数,避免测得沸点误差过大。II.针对实验过程分析根据书中所给数据,正丙醇水体系最低恒沸点在87左右,正丙醇百分含量在69%71%之间。可知,恒沸点温度大致符合,而测得的正丙醇百分含量偏高,但偏离不大,仍可认为实验结果基本符合真实值。我的实验部分为向水中加入正丙醇,反映在图中为曲线的左半部分,气液相曲线比较符合理论情况。综上几点因素,使得实验结果与理论值之间存在一定差距。但从双液系T-x相图来看,基本与理论要求的一致,恒沸点温度也比较接近理论值,因此,利用折射率来测量双液系组成是一种相对精确的方法。从该平衡相图中可以近似估计不同浓度正丙醇的水溶液的沸点,某一温度下该平衡体系中的气液相组成情况,求出最低恒沸点及其对应组成。10
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