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《物理化学实验》

报告册

— 学年 第 学期

专 业：
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学 号：

物理化学实验是继无机化学实验、分析化学实和有机化学实验之后的一门基础实验课。综合了化学领域中各分支所需的基本研究工具和方法，通过实验的手段，研究物质的物理化学性质以及这些物理化学性质与化学反应之间的关系，从而形成规律的认识，使学生掌握物理化学的有关理论、实验方法和实验技术，以培养学生分析问题和解决问题的能力。
物理化学实验的主要目的是使学生能够掌握物理化学实验的基本方法和技能，从而能够根据所学原理设计实验，正确选择和使用仪器，培养学生正确地观察现象，记录数据和处理数据以及分析式样结果的能力；培养学生严肃认真、实事求是的科学态度和作风；通过物理化学实验课程的教学还可以验证所学的原理，加深和巩固对物理化学原理的理解，提高学生对物理化学知识灵活运用的能力。
为了达到上述目的，必须对学生进行正确而严格的基本操作训练，并提出明确的要求。实验过程中的具体要求分为以下三个方面：
一、实验前的预习
1．实验前必须充分预习，明确实验内容和目的，掌握实验的基本原理，了解所用仪器、仪表的构造和操作规程，熟悉实验步骤，明确实验要测量的数据并做好实验记录。
2．写出预习报告，内容包括实验目的、原理和简单的实验内容提要，针对实验时要记录的数据详细地设计一个原始数据记录表格，预习报告在实验前交教师检查。
二、实验过程
1．进入实验室后不得大声喧哗和乱摸乱动，根据教师安排按实验台编号进入到指定的实验台，检查核对所需仪器。
2．不了解仪器使用方法前不得乱试，不得擅自拆卸仪器。仪器安装调试好后，必须经教师检查无误后方能进行实验。
3．遇有仪器损坏，应立即报告，检查原因，并登记损坏情况。
4．严格按实验操作规程进行，不得随意改动，若确有改动的必要，事先应取得教师的同意。
5．应注意养成良好的记录习惯。记录数据要求完全，准确.、整齐、清楚。所有数据应记录在预习报告上，不能只拣好的记，不得用铅笔或红笔记录。要采用表格形式记录数据。不能随意涂改数据。如发现某个数据有问题应该舍弃时，可用笔先将其划掉，再写出正确数据。
6．充分利用实验时间，观察现象，记录数据，分析和思考问题，提高学习效率。
7．实验完毕，应将数据交教师审查合格并签字后，再拆实验装置，如数据不合格需补做或重做。
8．实验过程中应爱护仪器，节约药品。实验完毕后应仔细清洗和整理实验仪器，打扫实验室卫生。
三、实验报告
实验结束后，应严格地根据实验记录，对实验现象作出解释，写出有关反应，或根据实验数据进行处理和计算，作出相应的结论，并对实验中的问题进行讨论，独立完成实验报告，及时交指导教师审阅。书写实验报告应字迹端正，简明扼要，整齐清洁。
实验一 原电池电动势和电极电势的测定

一、实验目的：

二、实验原理：

三、主要仪器和试剂

四、实验步骤：

五、数据记录与处理
室温： 气压：
1. 数据记录
表1电池电动势记录
电池
电池反应
电动势
计算值
测得值
Cu－Zn电池

Cu－AgCl/Ag

Zn－AgCl/Ag

表2 电极电势和标准电极电势
电极名称
电极电势/V
标准电极电势/V
理论值
实验值
理论值
实验值
Zn电极

Cu电极

注：在1.0 mol·L -1得KCl中，已知标准Ag－AgCl电极。

2.计算Zn电极得电极电势标准电极电势
测得Zn－AgCl/Ag电池电动势E，并利用Ag－AgCl的，可由式（10）计算Zn电极的电极电势，再利用式（6）计算Zn电极的标准电极电势。

3.计算Cu电极的电极电势和标准电极电势
测得Cu－AgCl/Ag电池电动势E，及Ag－AgCl的，可由式9）计算Cu电极的电极电势，再利用式（5）计算Cu电极的标准电极电势。

4.算Cu－Zn电池的电动势E
该电池的电动势E为
由上面2和3已经确定的值可以计算E，并将其与实验测量值作比较，计算他们之间的相对误差。

六、问题与讨论
1.什么是原电池？它有什么作用？

2.在铜锌原电池中，盐桥有什么作用？

3.查阅有关资料，如何利用电池电动势的测定结果计算电池反应的和？

实验二 化学反应速率常数与活化能的测定
一、实验目的：

二、实验原理：

三、主要仪器和试剂

四、实验步骤：

五、数据记录与处理
1. 浓度对反应速率的影响，求反应级数、速率系数
表1 浓度对反应速率的影响 室温：
实验编号
1
2
3
4
5
试剂体积
V/m L
V[(NH4)2S2O8]/m L
10
5
2.5
10
10
V(KI)/mL
10
10
10
5
2.5
V(Na2S2O3)/mL
3
3
3
3
3
V(KNO3)/mL
0
0
0
5
7.5
V[(NH4)2SO4]/mL
0
5
7.5
0
0
V(淀粉溶液)/mL
1
1
1
1
1
反应物的物质的量浓度
C0(S2O82-)/(mol·L-1)

C0(I-)/(mol·L-1)

C0(S2O32-)/(mol·L-1)

反应开始至溶液显蓝色时所需时间△t/s

△C(S2O32-)/(mol·L-1)

反应的平均速率/（mol·L-1·s-1）

反应速率常数k/[(mol·L-1)1-α-β·s-1]

α

β

α＋β

用表1中实验1、2、3的数据，依据初始速率法求α；用实验1、4、5的数据，求出β，再求出（α+β）；再由公式求出各实验的，并把计算结果填入表1中。

2.温度对反应速率的影响，求活化能
表2 温度对反应速率的影响
实验编号
T/K
△t/s
v/(mol·L-1·s-1)
k/[(mol·L-1)1-α-β·s-1]
lg｛k｝
/（K-1）
1

6

7

8

利用表2中各次实验的和T，作-图，求出直线的斜率，进而求出反应（1）的活化能。

3.催化剂对反应速率的影响
表3 催化剂对反应速率的影响
实验编号
9
10
11
加入Cu(NO3)2溶液(0.02mol·L-1)的滴数
1
5
10
反应时间

反应速率/ (mol·L-1·s-1)

将表3中的反应速率与表1中的进行比较，你能得出什么结论？

六、问题与讨论
1.若用I-（或I3-）的浓度变化来表示该反应的速率，则和是否和用S2O82-的浓度变化表示的一样？

2. 实验中当蓝色出现后，反应是否就终止了？

实验三 溶胶的制备及其性质的测定
一、实验目的

二、实验原理

三、主要仪器和试剂

四、实验步骤

五、实验记录与数据处理
1、实验记录
（1）测定氯化钾溶液的聚沉值：
试管编号
1
2
3
4
V(0.5mol·L-1KCl)/mL
0
0.5
1.5
2.0
V蒸馏水/mL
2.5
2.0
1.0
0.5
V碘化银溶胶/mL
5
5
5
5
聚沉情况（有无浑浊或沉淀）

聚沉值

（2）测定氯化镁溶液的聚沉值：
试管编号
1
2
3
4
V(0.05mol·L-1MgCl2)/mL
0
0.1
0.2
0.4
V蒸馏水/mL
2.5
2.4
2.3
2.1
V碘化银溶胶/mL
5
5
5
5
聚沉情况（有无浑浊或沉淀）

聚沉值

（3）测定硝酸铝溶液的聚沉值：
试管编号
1
2
3
4
V(0.0004mol·L-1Al(NO3)3)/mL
0
0.2
0.4
0.6
V蒸馏水/mL
2.5
2.3
2.1
1.9
V碘化银溶胶/mL
5
5
5
5
聚沉情况（有无浑浊或沉淀）

聚沉值

2、实验结果
（1）写出碘化银溶胶的胶团结构式。

（2）分别计算氯化钾、氯化镁、硝酸铝对碘化银溶胶的聚沉值（mmol·L-1），即

式中 cini——电解质溶液的初始物质的量浓度，mol·L-1；
Vmin——产生浑浊时用量最少的电解质溶液的体积，mL；
V——溶胶的体积，mL。

（3）比较3种电解质的聚沉值，确定胶体粒子带点符号。

六、问题与讨论
1、写出电解质对胶体产生聚沉作用的机理，并将上述实验结果与Hardy-Schalze规则相比较。

2、电场中，能独立运动的是胶团的哪一部分？决定胶粒电性的因素是什么？

3、把三氯化铁溶液加到冷水中，能否得到Fe(OH)3溶胶，为什么？加热时间能否过长？为什么？

4.溶胶问什么能稳定存在？怎样使溶胶聚沉？不同电解质对溶胶的聚沉作用有何不同？

实验四 液相反应实验平衡常数的测定
一、实验目的

二、实验原理

三、主要仪器与试剂

四、实验步骤

五、实验记录与结果
数据处理
温度 ： 压力：
编号
c(Fe3+)(ini)
c(SCN-)(ini)
吸光度
吸光度比
c(FeSCN2+)(equ)
c(Fe3+)(equ)
c(SCN-)(equ)
Kc

六、问题与讨论
1、标准平平衡常数主要受到什么因素的影响？

2、在一定温度条件下，如何利用平衡常数判断化学反应自发性？

实验五 溶液吸附法测定固体吸附量和比表面积
一、实验目的

二、实验原理

三、主要仪器和试剂

四、实验步骤

五、实验记录及数据处理
1、作次甲基蓝溶液物质的量浓度对吸光度的工作曲线
（1）算出各个标准溶液的物质的量浓度
表1 标准溶液吸光度
编号
1
2
3
4
5
标准溶液体积/mL
0
1
3
5
7
标准溶液物质的量浓度/(mol·L-1)

吸光度

（2）以次甲基蓝标准溶液吸光度对物质的量浓度作图，所得直线即为工作曲线。

2、求西甲基蓝原始溶液物质的量浓度和各个平衡溶液的物质的量浓度
（1）由实验测定的稀释后的质量分数为0.2%的原始溶液的吸光度，从工作曲线上查得对应的浓度，乘上稀释倍数500，即为原始溶液的物质的量浓度。
表2 原始溶液浓度
吸光度
浓度/(mol·L-1)

（2）计算吸附溶液的初始浓度。按照表3的溶液配制方法，计算各吸附溶液的初始物质的量浓度c0。

（3）将实验测定的各个稀释后的平衡溶液吸光度，从工作曲线上查得对应物质的量浓度，乘上稀释倍数500，即为平衡溶液物质的量浓度。

3、计算吸附量（填入表3）
由平衡溶液物质的量浓度c及初始溶液物质的量浓度c0数据，按下式计算吸附量，即
Γ=
式中V——吸附溶液的体积，即50mL；
m——加入溶液的活性炭质量，g。
表3 有关数据记录
编号
1
2
3
4
5
活性碳质量m/g

原始溶液体积/mL
40
30
20
10
5
蒸馏水体积/mL
10
20
30
40
45
初始浓度c0/(mol·L-1)

吸光度

平衡浓度/(mol·L-1)

G/(mol·g-1)

c/G

4.作兰格缪尔吸附等温式
以G为纵坐标，c为横坐标，作G对c的吸附等温线。

5.求饱和吸附量
由和c数据计算值，然后作－c图，由图和式（3）求得饱和吸附量G∞，并用虚线在－c图上表示出来。

6.写出本实验的兰格缪尔吸附等温式。

7.计算活性碳样品的比表面积
将G∞值代入式（4），可算得活性碳样品的比表面积。

六、问题与讨论

简述兰格缪尔单分子层吸附理论包含哪些方面。

实验六 双液系的气－液平衡相图

一、实验目的：

二、实验原理：

三、主要仪器和试剂

四、实验步骤：

五、数据记录与处理
（1）环己烷的密度为0.779，乙醇的密度为0.7851。以折光率为纵坐标，环己烷摩尔分数为横坐标作标准工作曲线，并用内插法在工作曲线上找出各样品的组成。
表1 环己烷标准溶液的折光率
环己烷的体积分数

环己烷的摩尔分数

折光率

（2）将气液两相平衡时的沸点、折光率、组成等数据列表。
表2 不同组成的环己烷～乙醇溶液的沸点、折光率、组成等数据
环己烷的体积分数
沸点
折光率
环己烷的摩尔分数
气相
液相
气相
液相

1
2
3
平均
1
2
3
平均

（3）作环己烷～乙醇的沸点～组成图，并求出最低恒沸点及相应的恒沸混合物的组成。

六、问题与讨论
1． 气液平衡时两相的温度应不应该一样？实际是否一样？

2． 每次加入乙醇及环己烷的量是否要求准确？

3． 实验测得的沸点与大气压下对应的沸点是否一致？

4． 蒸馏器中收集气相冷凝液的袋状部分的大小，对测量有何影响？

实 验 总 评

学

生

自

评

教

师

总

评