1、物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱（化工、材料專業(yè)） （四年制本科試行）一、教學(xué)目的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)是高等教育理科化學(xué)專業(yè)和應(yīng)用化學(xué)專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程。其主要目的是：學(xué)會(huì)正確處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，加深對(duì)物理化學(xué)基本理論和概念的理解，從而增強(qiáng)解決化學(xué)問題的能力。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、鞏固和深入理解所學(xué)的物理化學(xué)理論知識(shí),培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立工作和獨(dú)立思考的能力，養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和良好的科學(xué)思維習(xí)慣,為培養(yǎng)合格的化學(xué)教學(xué)和化學(xué)化工技術(shù)人才打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。二、教學(xué)基本要求1、通過物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使學(xué)生初步掌握有關(guān)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本方法和技能，獨(dú)立完成，操作規(guī)范、熟練。2、正確掌握物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作，掌握所用儀器的

2、工作原理和使用方法。3、加深對(duì)物理化學(xué)基本理論和概念的理解，熟悉物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本理論和實(shí)驗(yàn)原理，正確處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 實(shí)驗(yàn)1溶液偏摩爾體積的測(cè)定（5學(xué)時(shí)）實(shí)驗(yàn)2 液體飽和蒸氣壓的測(cè)定（6學(xué)時(shí)）實(shí)驗(yàn)3 雙液系的氣液平衡相圖（6學(xué)時(shí)）實(shí)驗(yàn)4三液系（CH3Cl-HAc-H2O）相圖的繪制（6學(xué)時(shí)）實(shí)驗(yàn)5電導(dǎo)的測(cè)定及其應(yīng)用（5學(xué)時(shí)）實(shí)驗(yàn)6液體粘度的測(cè)定（5學(xué)時(shí)）實(shí)驗(yàn)7差熱分析（5學(xué)時(shí)）實(shí)驗(yàn)8旋光法測(cè)定蔗糖轉(zhuǎn)化反應(yīng)的速率常數(shù)（6學(xué)時(shí)）實(shí)驗(yàn)9電導(dǎo)法測(cè)定乙酸乙酯皂化反應(yīng)的速率常數(shù)（5學(xué)時(shí)）實(shí)驗(yàn)10溶液表面張力的測(cè)定（最大氣泡壓力法）（5學(xué)時(shí)）三、教材及參考書(一)、教科書基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)物理化學(xué)實(shí)

3、驗(yàn). 合肥學(xué)院化學(xué)與材料工程系編. 2004年(二)、參考書孫爾康等編.物理化學(xué)實(shí)驗(yàn). 南京：南京大學(xué)出版社，1998年北京大學(xué)化學(xué)系物理化學(xué)教研室.物理化學(xué)實(shí)驗(yàn). 北京：北京大學(xué)出版社，1995年東北師范大學(xué)等校編.物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)（第二版）. 高等教育出版社（1989）復(fù)旦大學(xué)等編.物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)（第三版）. 高等教育出版社（2004）四、其它說明本實(shí)驗(yàn)大綱收入的選修實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目供教學(xué)安排時(shí)選擇。五、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目一覽表課程名稱：物理化學(xué)實(shí)驗(yàn) 使用專業(yè)：化工、應(yīng)用化學(xué) 實(shí)驗(yàn)總課時(shí)：40序號(hào)實(shí)驗(yàn)名稱時(shí)數(shù)實(shí)驗(yàn)類別實(shí)驗(yàn)要求實(shí)驗(yàn)類型每組人數(shù)主要設(shè)備名稱目的和要求1溶液偏摩爾體積的測(cè)定6專業(yè)選修綜合2恒溫槽、電子天

4、平、比重瓶、磨口三角瓶掌握用比重瓶測(cè)定溶液密度的方法；測(cè)定指定組成的乙醇-水溶液中各組分的偏摩爾體積；理解偏摩爾量的物理意義。2液體飽和蒸氣壓的測(cè)定6專業(yè)必修綜合2微型測(cè)壓計(jì);真空泵;三通管;平衡管掌握等壓計(jì)構(gòu)造原理及使用方法；掌握減壓系統(tǒng)的操作方法；學(xué)會(huì)用圖解法求被測(cè)液體在實(shí)驗(yàn)溫度范圍內(nèi)的平均摩爾氣化熱與正常沸點(diǎn)。3雙液系的氣液平衡相圖6專業(yè)必修綜合2阿貝折光儀;沸點(diǎn)儀沸點(diǎn)儀的構(gòu)造原理；掌握沸點(diǎn)的測(cè)定技術(shù)；掌握阿貝折光儀的使用方法。4三液系（CH3Cl-HAc-H2O）相圖的繪制6專業(yè)選修綜合2玻璃儀器熟悉相律和用三角形坐標(biāo)表示三組分相圖的方法；用溶解度法繪制具有一對(duì)共軛溶液的三組分相圖。5

5、電導(dǎo)的測(cè)定及其應(yīng)用6專業(yè)必修綜合2金屬相圖實(shí)驗(yàn)裝置了解二元相圖的基本知識(shí)。通過對(duì)不同配比的熱化學(xué)分析，掌握二元金屬相圖的繪制及相關(guān)儀器的使用。6液體粘度的測(cè)定5專業(yè)選修綜合2奧氏粘度計(jì)掌握奧氏粘度計(jì)測(cè)量液體粘度的原理和方法。7差熱分析5專業(yè)選修綜合2CRY-1型差熱分析儀掌握差熱分析的基本原理和方法，用差熱分析儀測(cè)定硫酸銅的差熱圖，并掌握定性解釋圖譜的基本方法；掌握差熱分析儀的使用方法。8旋光法測(cè)定蔗糖轉(zhuǎn)化反應(yīng)的速率常數(shù)6專業(yè)必修綜合2旋光儀了解旋光儀的構(gòu)造原理，掌握其使用方法；用圖解法求出蔗糖轉(zhuǎn)化反應(yīng)速率常數(shù)K值，由K值計(jì)算出該反應(yīng)的半衰期。9電導(dǎo)法測(cè)定乙酸乙酯皂化反應(yīng)的速率常數(shù)6專業(yè)必修綜

6、合2電導(dǎo)率儀理解反應(yīng)體系電導(dǎo)與反應(yīng)物濃渡之間的關(guān)系；掌握電導(dǎo)率儀的使用方法；學(xué)會(huì)用圖解法求出二級(jí)反應(yīng)的速率常數(shù)。10溶液表面張力的測(cè)定（最大氣泡壓力法）6專業(yè)必修綜合2玻璃儀器了解表面張力的性質(zhì)，表面張力與吸附量的關(guān)系；利用吉布斯公式計(jì)算不同濃度下乙醇溶液的吸附量。編制人：韓成良 校稿人： 系部審定人：實(shí)驗(yàn)5電導(dǎo)的測(cè)定及其應(yīng)用（6學(xué)時(shí)）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1.了解溶液電導(dǎo)的基本概念。 2.學(xué)會(huì)電導(dǎo)(率)儀的使用方法。 3.掌握溶液電導(dǎo)的測(cè)定及應(yīng)用。 二、預(yù)習(xí)要求 掌握溶液電導(dǎo)測(cè)定中各量之間的關(guān)系，學(xué)會(huì)電導(dǎo)(率)儀的使用方法。 三、實(shí)驗(yàn)原理1.弱電解質(zhì)電離常數(shù)的測(cè)定 AB型弱電解質(zhì)在溶液中電離達(dá)到平衡

7、時(shí)，電離平衡常數(shù)KC與原始濃度C和電離度有以下關(guān)系: (1) 在一定溫度下KC是常數(shù)，因此可以通過測(cè)定AB型弱電解質(zhì)在不同濃度時(shí)的代入(1)式求出KC。 醋酸溶液的電離度可用電導(dǎo)法來測(cè)定，圖-13-1是用來測(cè)定溶液電導(dǎo)的電導(dǎo)池。 圖-13-1 電導(dǎo)池將電解質(zhì)溶液放入電導(dǎo)池內(nèi)，溶液電導(dǎo)(G)的大小與兩電極之間的距離(l)成反比，與電極的面積(A)成正比: （2） 式中， 為電導(dǎo)池常數(shù)，以Kcell表示;為電導(dǎo)率。其物理意義:在兩平行而相距1m，面積均為1m2的兩電極間，電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)稱為該溶液的電導(dǎo)率，其單位以SI制表示為Sm-1(cgs制表示為Scm-1)。 由于電極的l和A不易精確測(cè)量，因

8、此在實(shí)驗(yàn)中是用一種已知電導(dǎo)率值的溶液先求出電導(dǎo)池常數(shù)Kcell，然后把欲測(cè)溶液放入該電導(dǎo)池測(cè)出其電導(dǎo)值，再根據(jù)(2)式求出其電導(dǎo)率。 溶液的摩爾電導(dǎo)率是指把含有1mol電解質(zhì)的溶液置于相距為1m的兩平行板電極之間的電導(dǎo)。以m表示，其單位以SI單位制表示為Sm2mol-1(以cgs單位制表示為Scm2mol-1)。 摩爾電導(dǎo)率與電導(dǎo)率的關(guān)系: (3) 式中，C為該溶液的濃度，其單位以SI單位制表示為molm-3。對(duì)于弱電解質(zhì)溶液來說，可以認(rèn)為: (4) 是溶液在無限稀釋時(shí)的摩爾電導(dǎo)率。對(duì)于強(qiáng)電解質(zhì)溶液(如KCl、NaAc)，其m和C的關(guān)系為 。對(duì)于弱電解質(zhì)(如HAc等)，m和C則不是線性關(guān)系，故

9、它不能像強(qiáng)電解質(zhì)溶液那樣，從 的圖外推至C=0處求得 。但我們知道，在無限稀釋的溶液中，每種離子對(duì)電解質(zhì)的摩爾電導(dǎo)率都有一定的貢獻(xiàn)，是獨(dú)立移動(dòng)的，不受其它離子的影響，對(duì)電解質(zhì) 來說，即 。弱電解質(zhì)HAc的 可由強(qiáng)電解質(zhì)HCl、NaAc和NaCl的 的代數(shù)和求得， 把(4)代入(1)式可得: (5) 或 (6) 以Cm對(duì) 作圖，其直線的斜率為 ，如知道 值，就可算出KC。 2.CaF2(或BaSO4)飽和溶液溶度積(KSP)的測(cè)定 利用電導(dǎo)法能方便地求出微溶鹽的溶解度，再利用溶解度得到其溶度積值。CaF2的溶解平衡可表示為: CaF2 Ca2+ + 2F- KSP = C(Ca2+)C(F-)2

10、 = 4C3 (7) 微溶鹽的溶解度很小，飽和溶液的濃度則很低，所以(3)式中m可以認(rèn)為就是 (鹽)，C為飽和溶液中微溶鹽的溶解度。 （8） (鹽)是純微溶鹽的電導(dǎo)率。注意在實(shí)驗(yàn)中所測(cè)定的飽和溶液的電導(dǎo)值為鹽與水的電導(dǎo) 之和: G(溶液)=G(H2O)+G(鹽) (9) 這樣，整個(gè)實(shí)驗(yàn)可由測(cè)得的微溶鹽飽和溶液的電導(dǎo)利用(9)式求出G(鹽)，利用(2)式求出(鹽)，再利用(8)式求出溶解度，最后求出KSP。四、儀器藥品 1.儀器 電導(dǎo)儀(或電導(dǎo)率儀)1臺(tái); 恒溫槽1套; 電導(dǎo)池1只; 電導(dǎo)電極1只; 容量瓶(100mL)5只;移液管(25mL、50mL)各1只; 洗瓶1只; 洗耳球1只。 2.藥

11、品 10.00molm-3KCl溶液; 100.0molm-3HAc溶液; CaF2(或BaSO4)(分析純)。 五、實(shí)驗(yàn)步驟 1.HAc電離常數(shù)的測(cè)定 (1)在100mL容量瓶中配制濃度為原始醋酸(100.0molm-3)濃度的14，18，116，132， 164的溶液5份。 (2)將恒溫槽溫度調(diào)至(25.00.1)或(30.00.1)，按圖-13-1所示使恒溫水流經(jīng)電導(dǎo)池夾層。 (3)測(cè)定電導(dǎo)池常數(shù)Kcell 傾去電導(dǎo)池中蒸餾水(電導(dǎo)池不用時(shí)，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)。將電導(dǎo)池和鉑電極用少量的10.00molm-3KCl溶液洗滌23次后，裝入10.00molm

12、-3KCl溶液，恒溫后，用電導(dǎo)儀測(cè)其電導(dǎo)，重復(fù)測(cè)定三次。 (4)測(cè)定電導(dǎo)水的電導(dǎo)(率) 傾去電導(dǎo)池中的KCl溶液，用電導(dǎo)水洗凈電導(dǎo)池和鉑電極，然后注入電導(dǎo)水，恒溫后測(cè)其電導(dǎo)(率)值，重復(fù)測(cè)定三次。 (5)測(cè)定HAc溶液的電導(dǎo)(率) 傾去電導(dǎo)池中電導(dǎo)水，將電導(dǎo)池和鉑電極用少量待測(cè)HAc溶液洗滌23次，最后注入待測(cè)HAc溶液。恒溫后，用電導(dǎo)(率)儀測(cè)其電導(dǎo)(率)，每種濃度重復(fù)測(cè)定三次。 按照濃度由小到大的順序，測(cè)定各種不同濃度HAc溶液的電導(dǎo)(率)。 2.CaF2(或BaSO4)飽和溶液溶度積KSP的測(cè)定 取約1gCaF2(或BaSO4)，加入約80mL電導(dǎo)水，煮沸3min5min，靜置片刻后傾掉

13、上層清液。再加電導(dǎo)水、煮沸、再傾掉清液，連續(xù)進(jìn)行五次，第四次和第五次的清液放入恒溫筒中恒溫，分別測(cè)其電導(dǎo)(率)。若兩次測(cè)得的電導(dǎo)(率)值相等，則表明CaF2(或BaSO4)中的雜質(zhì)已清除干凈，清液即為飽和CaF2(或BaSO4)溶液。 實(shí)驗(yàn)完畢后仍將電極浸在蒸餾水中。 六、注意事項(xiàng) 1.實(shí)驗(yàn)中溫度要恒定，測(cè)量必須在同一溫度下進(jìn)行。恒溫槽的溫度要控制在(25.00.1)或(30.00.1)。 2.每次測(cè)定前，都必須將電導(dǎo)電極及電導(dǎo)池洗滌干凈，以免影響測(cè)定結(jié)果。 七、數(shù)據(jù)處理 大氣壓： ；室溫： ；實(shí)驗(yàn)溫度： 。 1.醋酸溶液的電離常數(shù) HAc原始濃度： 。 G S 2.按公式(6)以Cm對(duì) 作圖

14、應(yīng)得一直線，直線的斜率為 ，由此求得KC，并與上述結(jié)果進(jìn)行比較。 3.CaF2(或BaSO4)的KSP測(cè)定 G(電導(dǎo)水): ;(電導(dǎo)水): 。 【思考問題】 1.為什么要測(cè)電導(dǎo)池常數(shù)?如何得到該常數(shù)? 2.測(cè)電導(dǎo)時(shí)為什么要恒溫?實(shí)驗(yàn)中測(cè)電導(dǎo)池常數(shù)和溶液電導(dǎo)，溫度是否要一致? 實(shí)驗(yàn)3 雙液系的氣液平衡相圖（6學(xué)時(shí)）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1.繪制常壓下環(huán)己烷-異丙醇雙液系的TX圖，并找出恒沸點(diǎn)混合物的組成和最低恒沸點(diǎn)。 2.學(xué)會(huì)阿貝折射儀的使用。 二、預(yù)習(xí)要求 1.了解繪制雙液系相圖的基本原理和方法。 2.了解本實(shí)驗(yàn)中有哪些注意事項(xiàng)。 3.熟悉阿貝折射儀的使用。 三、實(shí)驗(yàn)原理 在常溫下，任意兩種液體混合組

15、成的體系稱為雙液體系。若兩液體能按任意比例相互溶解，則稱完全互溶雙液體系;若只能部分互溶，則稱部分互溶雙液體系。 液體的沸點(diǎn)是指液體的蒸氣壓與外界大氣壓相等時(shí)的溫度。在一定的外壓下，純液體有確定的沸點(diǎn)。而雙液體系的沸點(diǎn)不僅與外壓有關(guān)，還與雙液體系的組成有關(guān)。圖-4-1是一種最簡(jiǎn)單的完全互溶雙液系的TX圖。圖中縱軸是溫度(沸點(diǎn))T，橫軸是液體B的摩爾分?jǐn)?shù)XB(或質(zhì)量百分組成)，上面一條是氣相線，下面一條是液相線，對(duì)應(yīng)于同一沸點(diǎn)溫度的二曲線上的兩個(gè)點(diǎn)，就是互相成平衡的氣相點(diǎn)和液相點(diǎn)，其相應(yīng)的組成可從橫軸上獲得。因此如果在恒壓下將溶液蒸餾，測(cè)定氣相餾出液和液相蒸餾液的組成就能繪出TX圖。 如果液體與

16、拉烏爾定律的偏差不大，在TX圖上溶液的沸點(diǎn)介于A、B二純液體的沸點(diǎn)之間(見圖-4-1)，實(shí)際溶液由于A、B二組分的相互影響，常與拉烏爾定律有較大偏差，在TX圖上會(huì)有最高或最低點(diǎn)出現(xiàn)，如圖-4-2所示，這些點(diǎn)稱為恒沸點(diǎn)，其相應(yīng)的溶液稱為恒沸點(diǎn)混合物。恒沸點(diǎn)混合物蒸餾時(shí)，所得的氣相與液相組成相同，靠蒸餾無法改變其組成。如HCl與水的體系具有最高恒沸點(diǎn)，苯與乙醇的體系則具有最低恒沸點(diǎn)。 圖-4-1 完全互溶雙液系的一種蒸餾相圖 圖III-4-2 完全互溶雙液系的另一種類型相圖本實(shí)驗(yàn)是用回流冷凝法測(cè)定環(huán)已烷異丙醇體系的沸點(diǎn)組成圖。其方法是用阿貝折射儀測(cè)定不同組成的體系，在沸點(diǎn)溫度時(shí)氣、液相的折射率，再

17、從折射率組成工作曲線上查得相應(yīng)的組成，然后繪制沸點(diǎn)組成圖。四、儀器藥品 1.儀器 沸點(diǎn)儀1套; 恒溫槽1臺(tái); 阿貝折射儀1臺(tái); 移液管(1mL)2支; 量筒3只; 小試管9支。 2.藥品 環(huán)己烷; 異丙醇。 五、實(shí)驗(yàn)步驟 1.調(diào)節(jié)恒溫槽溫度比室溫高5左右，通恒溫水于阿貝折射儀中。 2.測(cè)定折射率與組成的關(guān)系，作工作曲線:將9支小試管編號(hào)，依次移入0.100mL、0.200mL、0.900mL的環(huán)己烷，再依次移入0.900mL、0.800mL、0.100mL的異丙醇，輕輕搖動(dòng)，混合均勻，配成9份已知濃度的溶液（按純樣品的密度，換算成質(zhì)量百分濃度）。用阿貝折射儀測(cè)定每份溶液的折射率及純環(huán)己烷和異丙

18、醇的折射率。以折射率對(duì)濃度作圖，即可繪制工作曲線。 3.測(cè)定沸點(diǎn)與組成的關(guān)系 方法一:連續(xù)測(cè)定法 沸點(diǎn)儀裝置圖如圖-4-3所示。加熱使沸點(diǎn)儀中溶液沸騰，待溶液沸騰且回流正常后1min2min，旋轉(zhuǎn)活塞成圖-4-4所示位置。用毛細(xì)滴管吸取少許樣品(即為氣相樣品)，隨即將活塞轉(zhuǎn)回回流位置(如圖-4-5所示)。把所取的樣品迅速滴入折射儀中，測(cè)其折射率ng。再用另一支滴管吸取沸點(diǎn)儀中的溶液，測(cè)其折射率nl。在每次取氣相和液相樣品分析前，要分別記下沸點(diǎn)儀中溫度計(jì)的氣相溫度tg和液相溫度tl。 圖-4-3 沸點(diǎn)儀 圖III-4-5 回流 本實(shí)驗(yàn)是以恒沸點(diǎn)為界，把相圖分成左右兩半，分兩次來繪制相圖的。具體方

19、法 如下: 右一半沸點(diǎn)組成關(guān)系的測(cè)定 在三口瓶中加入20mL異丙醇和1mL環(huán)己烷，再加入幾小塊沸石，按上述方法測(cè)定ng和nl，并記下溫度tg和tl，然后依次加入1.5mL、2.0mL、2.5mL、3.0mL、6.0mL、25.0mL環(huán)己烷。每加一次環(huán)己烷都要按上述方法分別測(cè)定其ng和nl及溫度tg和tl。實(shí)驗(yàn)完畢后將溶液倒入回收瓶中。 左一半沸點(diǎn)組成關(guān)系的測(cè)定 在三口瓶中加入50mL環(huán)己烷，依次加入0.3mL、0.5mL、0.7mL、1.0mL、2.5mL、5.0mL、12.0mL的異丙醇，分別按進(jìn)行測(cè)定。 方法二:間歇測(cè)定法 在測(cè)定沸點(diǎn)與組成的關(guān)系時(shí)，也可以用間歇方法測(cè)定。每種含不同質(zhì)量百分

20、數(shù)的溶液由教師事先配好，同學(xué)按順序號(hào)依次測(cè)定。 把事先配好的第一份溶液25mL加入沸點(diǎn)儀中，加入沸石，待沸騰穩(wěn)定后，讀取沸點(diǎn)溫度，立即停止加熱。取氣相冷凝液測(cè)其折射率，而后再取液相液體測(cè)其折射率，然后用滴管取盡沸點(diǎn)儀中的測(cè)定液，放回原試劑瓶中。在沸點(diǎn)儀中再加入25mL新的待測(cè)液，用上述方 法同樣依次測(cè)定。 注意: 在更換溶液時(shí)，務(wù)必用滴管取盡沸點(diǎn)儀中的測(cè)定液，以免帶來誤差。 六、注意事項(xiàng) 1.由于整個(gè)體系并非絕對(duì)恒溫，氣、液兩相的溫度會(huì)有少許差別，因此沸點(diǎn)儀中，溫度計(jì)水銀球的位置應(yīng)一半浸在溶液中，一半露在蒸氣中。并隨著溶液量的增加要不斷調(diào)節(jié)水銀球的位置。 2.實(shí)驗(yàn)中盡可能避免過熱現(xiàn)象，為此每加

21、兩次樣品后，可加入一小塊沸石，同時(shí)要控制好液體的回流速度，不宜過快或過慢（回流速度的快慢可調(diào)節(jié)加熱溫度來控制）。 3.在每一份樣品的蒸餾過程中，由于整個(gè)體系的成分不可能保持恒定，因此平衡溫度會(huì)略有變化，特別是當(dāng)溶液中兩種組成的量相差較大時(shí)，變化更為明顯。為此每加入一次樣品后，只要待溶液沸騰，正?；亓鱩inmin后，即可取樣測(cè)定，不宜等待時(shí)間過長(zhǎng)。 4.每次取樣量不宜過多，取樣時(shí)毛細(xì)滴管一定要干燥，不能留有上次的殘液，氣相取樣口的殘液亦要擦干凈。 5.整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，通過折射儀的水溫要恒定，使用折射儀時(shí)，棱鏡不能觸及硬物(如滴管)，擦拭棱鏡用擦鏡紙。七、數(shù)據(jù)處理 1.將實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的折射率組成數(shù)據(jù)

22、列表，并繪制成工作曲線。 2.將實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的沸點(diǎn)折射率數(shù)據(jù)列表，并從工作曲線上查得相應(yīng)的組成，從而獲得沸點(diǎn)與組成的關(guān)系。 3.繪制沸點(diǎn)組成圖，并標(biāo)明最低恒沸點(diǎn)和組成。 4.在精確的測(cè)定中，還要對(duì)溫度計(jì)的外露水銀柱進(jìn)行露莖校正。 【思考問題】 1.在該實(shí)驗(yàn)中，測(cè)定工作曲線時(shí)折射儀的恒溫溫度與測(cè)定樣品時(shí)折射儀的恒溫溫度是否需要保持一致？為什么？ 2.過熱現(xiàn)象對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生什么影響？如何在實(shí)驗(yàn)中盡可能避免？ 3.在連續(xù)測(cè)定法實(shí)驗(yàn)中，樣品的加入量應(yīng)十分精確嗎？為什么？ 4.試估計(jì)哪些因素是本實(shí)驗(yàn)的誤差主要來源？ 實(shí)驗(yàn)2 液體飽和蒸氣壓的測(cè)定（6學(xué)時(shí)）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1.用平衡管測(cè)定不同溫度下液體的飽和蒸氣壓

23、。 2.了解純液體的飽和蒸氣壓與溫度的關(guān)系?？藙谛匏?克拉貝龍(Clausius-Clapeyron)方程式的意義，并學(xué)會(huì)由圖解法求其平均摩爾氣化熱和正常沸點(diǎn)。 二、預(yù)習(xí)要求 1.掌握用靜態(tài)法測(cè)定液體飽和蒸氣壓的操作方法。 2.了解真空泵、恒溫槽、氣壓計(jì)的使用及注意事項(xiàng)。 3.掌握水銀溫度計(jì)的露莖校正方法。 三、實(shí)驗(yàn)原理 在通常溫度下(距離臨界溫度較遠(yuǎn)時(shí))，純液體與其蒸氣達(dá)平衡時(shí)的蒸氣壓稱為該溫度下液體的飽和蒸氣壓，簡(jiǎn)稱為蒸氣壓。蒸發(fā)一摩爾液體所吸收的熱量稱為該溫度下液體的摩爾氣化熱。 液體的蒸氣壓隨溫度而變化，溫度升高時(shí)，蒸氣壓增大;溫度降低時(shí)，蒸氣壓降低，這主要與分子的動(dòng)能有關(guān)。當(dāng)蒸氣壓等

24、于外界壓力時(shí)，液體便沸騰，此時(shí)的溫度稱為沸點(diǎn)，外壓不同時(shí)，液體沸點(diǎn)將相應(yīng)改變，當(dāng)外壓為p(101.325kPa）時(shí)，液體的沸點(diǎn)稱為該液體的正常沸點(diǎn)。 液體的飽和蒸氣壓與溫度的關(guān)系用克勞修斯-克拉貝龍方程式表示: (1) 式中，R為摩爾氣體常數(shù);T為熱力學(xué)溫度;vapHm為在溫度T時(shí)純液體的摩爾氣化熱。 假定vapHm與溫度無關(guān)，或因溫度范圍較小，vapHm可以近似作為常數(shù)，積分上式，得: (2) 其中C為積分常數(shù)。由此式可以看出，以lnp對(duì) 作圖，應(yīng)為一直線，直線的斜率為 ，由斜率可求算液體的vapHm。 測(cè)定液體飽和蒸氣壓的方法很多。本實(shí)驗(yàn)采用靜態(tài)法，是指在某一溫度下，直接測(cè)量飽和蒸氣壓，此

25、法一般適用于蒸氣壓比較大的液體。實(shí)驗(yàn)所用儀器是純液體飽和蒸氣壓測(cè)定裝置，如圖-3-1所示。 平衡管由A球和U型管B、C組成。平衡管上接一冷凝管5，以橡皮管與壓力計(jì)相連。A內(nèi)裝待測(cè)液體，當(dāng)A球的液面上純粹是待測(cè)液體的蒸氣，而B管與C管的液面處于同一水平時(shí)，則表示B管液面上的(即A球液面上的蒸氣壓)與加在C管液面上的外壓相等。此時(shí)，體系氣液兩相平衡的溫度稱為液體在此外壓下的沸點(diǎn)。用當(dāng)時(shí)的大氣壓減去壓力計(jì)兩水銀面的高度差，即為該溫度下液體的飽和蒸氣壓。 用靜態(tài)法測(cè)量不同溫度下純液體飽和蒸氣壓的實(shí)驗(yàn)方法，有升溫法和降溫法二種。四、儀器藥品 1.儀器 純液體飽和蒸氣壓測(cè)定裝置1套; 放大鏡(5)1只;

26、直尺1把。 2.藥品 蒸餾水; 乙醇或乙酸乙酯。 五、實(shí)驗(yàn)步驟 方法一: 升溫法測(cè)定不同溫度下純液體的飽和蒸氣壓 圖-3-1 純液體飽和蒸氣壓測(cè)定裝置圖1.恒溫水??；2.溫度計(jì)；3.攪拌；4.平衡管；5.冷凝管；6.水銀壓力計(jì)；7.緩沖瓶；8.進(jìn)氣活塞；9.三通活塞；10.安全瓶。 1.裝置儀器 將待測(cè)液體裝入平衡管中，A球約23體積，B和C球各12體積，然后按圖裝妥各部分。 2.系統(tǒng)氣密性檢查 關(guān)閉活塞8，旋轉(zhuǎn)三通活塞9使系統(tǒng)與真空泵連通，開動(dòng)真空泵，抽氣減壓至汞壓力計(jì)兩臂汞面壓差為53kPa(40cmHg）時(shí)，關(guān)閉活塞9，使系統(tǒng)與真空泵、大氣皆不通。觀察U型汞壓力計(jì)的一臂汞面高度，如汞面高

27、度能在數(shù)分鐘內(nèi)維持不變，則表明系統(tǒng)不漏氣。否則應(yīng)逐段檢查，消除漏氣原因。 3.排除AB彎管空間內(nèi)的空氣 AB彎管空間內(nèi)的壓力包括兩部分:一是待測(cè)液的蒸氣壓;另一部分是空氣的壓力。測(cè)定時(shí)，必須將其中的空氣排除后，才能保證B管液面上的壓力為液體的蒸氣壓，排除方法為:先將恒溫槽溫度調(diào)至第一個(gè)溫度值(一般比室溫高2左右)接通冷凝水，抽氣降壓至液體輕微沸騰，此時(shí)AB彎管內(nèi)的空氣不斷隨蒸氣經(jīng)C管逸出，如此沸騰數(shù)分鐘，可認(rèn)為空氣被排除干凈。 4.飽和蒸氣壓的測(cè)定 當(dāng)空氣被排除干凈，且體系溫度恒定后，打開活塞8緩緩放入空氣（切不可太快，以免空氣倒灌入AB彎管中，如果發(fā)生空氣倒灌，則須重新排除空氣)，直至B管、

28、C管中液面平齊，關(guān)閉活塞8，立即記錄溫度與汞壓力計(jì)兩臂汞面的壓差（如果放入空氣過多，C管中液面低于B管的液面，須抽氣，再調(diào)平齊）。 然后，將恒溫槽溫度升高35，因溫度升高后，液體的飽和蒸氣壓增大，液體會(huì)不斷沸騰。為了避免B、C管中液體大量蒸發(fā)，應(yīng)隨時(shí)打開活塞8緩緩放入少量空氣，保持 C管中液面平靜，無氣泡冒出。當(dāng)體系溫度恒定后，再次放入空氣使B、C管液面平齊，記錄溫度和壓差。然后依次每升高35，測(cè)定一次壓差，總共測(cè)78個(gè)值。 方法二:降溫法測(cè)定不同溫度下純水的飽和蒸氣壓 1.裝置儀器:同方法一中1。 2.系統(tǒng)氣密性檢查:同方法一中2。 3.排除AB彎管空間的空氣 接通冷凝水，調(diào)節(jié)活塞9使系統(tǒng)降

29、壓13kPa(約10cm汞柱），加熱水浴至沸騰，此時(shí)A管中的水部分氣化，水蒸氣夾帶AB彎管內(nèi)的空氣一起從C管液面逸出，繼續(xù)維持10min以上，以保證徹底驅(qū)盡AB彎管內(nèi)的空氣。 4.飽和蒸氣壓的測(cè)定 停止電爐加熱，控制水浴冷卻速度每分鐘不超過1，此時(shí)液體的蒸氣壓(即B管上空的壓力)隨溫度下降而逐漸降低，待降至與C管的壓力相等時(shí)，則B、C兩管液面應(yīng)平齊，立即記下此瞬間的溫度(讀至0.01)和汞壓力計(jì)兩臂汞面的壓差，同時(shí)讀取輔助溫度計(jì)的溫度值和露莖溫度，以備對(duì)溫度計(jì)進(jìn)行校正。讀數(shù)后立即開啟活塞9抽氣，使系統(tǒng)再降壓10kPa(約8cm汞柱)并繼續(xù)降溫，再待B、C兩管液面平齊時(shí)，記下此瞬間的溫度和壓差，

30、馬上又抽氣再遞減壓力若干Pa。如此若干次(約10次)，分別記錄一系列的B、C管液面平齊時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度和壓力，一直做到水浴溫度降至約55為止。 注意: 實(shí)驗(yàn)中每次遞減的壓力要逐漸減少(為什么？)。實(shí)驗(yàn)完畢后先旋轉(zhuǎn)活塞9使之體系及真空泵與大氣相通才可斷開真空泵的電源(為什么？)。六、注意事項(xiàng) 1.減壓系統(tǒng)不能漏氣，否則抽氣時(shí)達(dá)不到本實(shí)驗(yàn)要求的真空度。 2.必須充分排除凈AB彎管空間中全部空氣，使B管液面上空只含液體的蒸氣分子。AB管必須放置于恒溫水浴中的水面以下，否則其溫度與水浴溫度不同。 3.升溫法測(cè)定中，打開進(jìn)空氣活塞8時(shí)，切不可太快，以免空氣倒灌入AB彎管的空間中，如果發(fā)生倒灌，則必須重新排除

31、空氣。 4.降溫法測(cè)定中，當(dāng)B、C兩管中的液面平齊時(shí)，讀數(shù)要迅速，讀畢應(yīng)立即打開活塞9抽氣減壓，防止空氣倒灌。若發(fā)生倒灌現(xiàn)象，必須重新排除凈AB彎管內(nèi)之空氣。 七、數(shù)據(jù)處理 1.數(shù)據(jù)記錄大氣壓= kPa 室溫 度 2.繪出水的蒸氣壓溫度曲線，并求出指定溫度下的溫度系數(shù) 。 3.以lnp對(duì) 作圖，求出直線的斜率，并由斜率算出此溫度間隔內(nèi)水的平均摩爾氣化熱vapHm，通過圖求算出純水的正常沸點(diǎn)。 【思考問題】 1.為什么AB彎管中的空氣要排除凈，怎樣操作，怎樣防止空氣倒灌? 2.何時(shí)讀取U型壓力計(jì)兩臂的壓差數(shù)值，所讀數(shù)值是否是純水的飽和蒸氣壓? 3.引起本實(shí)驗(yàn)誤差的因素有哪些，如何校正水銀溫度計(jì)?

32、 實(shí)驗(yàn)1 溶液偏摩爾體積的測(cè)定（6學(xué)時(shí)）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1.掌握用比重瓶測(cè)定溶液密度的方法。 2.測(cè)定指定組成的乙醇水溶液中各組分的偏摩爾體積。 二、預(yù)習(xí)要求 1.復(fù)習(xí)課堂講授內(nèi)容，真正理解偏摩爾量的物理意義。 2.理解摩爾體積摩爾分?jǐn)?shù)圖與比容質(zhì)量百分?jǐn)?shù)圖之間的關(guān)系。 三、實(shí)驗(yàn)原理 在多組分體系中，某組分i的偏摩爾體積定義為 (1) 若是二組分體系，則有 (2) (3) 體系總體積 11，m+22。m (4) 將(4)式兩邊同除以溶液質(zhì)量 (5) 令 (6) 式中是溶液的比容;1，2分別為組分1、2的偏質(zhì)量體積。將(6)式代入(5)式可得: 1%1+2%2=(1-2%)1+2%2 (7) 將(7

33、)式對(duì)2%微分: (8) 將(8)代回(7)，整理得 (9) 和 (10) 圖-12-1 比容-質(zhì)量百分比濃度關(guān)系所以，實(shí)驗(yàn)求出不同濃度溶液的比容，作2%關(guān)系圖，得曲線(見圖-12-1)。如欲求濃度溶液中各組分的偏摩爾體積，可在點(diǎn)作切線，此切線在兩邊的截距和即為1和2，再由關(guān)系式(6)就可求出1,m和2,m。四、儀器與藥品 1.儀器 恒溫設(shè)備1套; 分析天平(公用); 比重瓶(10mL)2個(gè); 工業(yè)天平(公用); 磨口三角瓶(50mL)4個(gè)。 2.藥品 95乙醇(分析純)，純水。 五、實(shí)驗(yàn)步驟 調(diào)節(jié)恒溫槽溫度為(25.00.1)。 以95乙醇()及純水()為原液，在磨口三角瓶中用工業(yè)天平稱重，

34、配制含質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0，20，40，60，80，100的乙醇水溶液，每份溶液的總體積控制在40mL左右。配好后蓋緊塞子，以防揮發(fā)。搖勻后測(cè)定每份溶液的密度，其方法如下: 用分析天平精確稱量二個(gè)預(yù)先洗凈烘干的比重瓶，然后盛滿純水(注意不得存留氣泡)置于恒溫槽中恒溫10min。用濾紙迅速擦去毛細(xì)管膨脹出來的水。取出比重瓶，擦干外壁，迅速稱重。 同法測(cè)定每份乙醇水溶液的密度。恒溫過程應(yīng)密切注意毛細(xì)管出口液面，如因揮發(fā)液滴消失，可滴加少許被測(cè)溶液以防揮發(fā)之誤。 六、注意事項(xiàng) 1.實(shí)際僅需配制四份溶液，可用移液管加液，但乙醇含量根據(jù)稱重算得。 2.為減少揮發(fā)誤差，動(dòng)作要敏捷。每份溶液用兩比重瓶進(jìn)行平行測(cè)定

35、或每份樣品重復(fù)測(cè)定二次，結(jié)果取其平均值。 3.拿比重瓶應(yīng)手持其頸部。 七、數(shù)據(jù)處理 1.根據(jù)25時(shí)水的密度和稱重結(jié)果，求出比重瓶的容積。 2.根據(jù)附表數(shù)據(jù)，計(jì)算所配溶液中乙醇的準(zhǔn)確質(zhì)量百分比。 式中，y是根據(jù)測(cè)得的密度值，查附表得的95乙醇(即)中純乙醇的準(zhǔn)確百分比含量。 3.計(jì)算實(shí)驗(yàn)條件下各溶液的比容。 4.以比容為縱軸、乙醇的質(zhì)量百分濃度為橫軸作曲線，并在30乙醇處作切線與兩側(cè)縱軸相交，即可求得1和2。 5.求算含乙醇30的溶液中各組分的偏摩爾體積及100g該溶液的總體積。實(shí)驗(yàn)8旋光法測(cè)定蔗糖轉(zhuǎn)化反應(yīng)的速率常數(shù)（6學(xué)時(shí)）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1.了解蔗糖轉(zhuǎn)化反應(yīng)體系中各物質(zhì)濃度與旋光度之間的關(guān)系。

36、 2.測(cè)定蔗糖轉(zhuǎn)化反應(yīng)的速率常數(shù)和半衰期。 3.了解旋光儀的基本原理，掌握其使用方法。 二、預(yù)習(xí)要求 1.掌握旋光度與蔗糖轉(zhuǎn)化反應(yīng)速率常數(shù)的關(guān)系。 2.掌握t與的測(cè)定方法。 3.了解旋光儀的構(gòu)造及使用方法。三、實(shí)驗(yàn)原理 蔗糖轉(zhuǎn)化反應(yīng)為: C12H22O11+H2O C6H12O6 + C6H12O6 蔗糖 葡萄糖 果糖 為使水解反應(yīng)加速，常以酸為催化劑，故反應(yīng)在酸性介質(zhì)中進(jìn)行。由于反應(yīng)中水是大量的，可以認(rèn)為整個(gè)反應(yīng)中水的濃度基本是恒定的。而H+是催化劑，其濃度也是固定的。所以，此反應(yīng)可視為假一級(jí)反應(yīng)。其動(dòng)力學(xué)方程為 (1) 式中，k為反應(yīng)速率常數(shù);C為時(shí)間t時(shí)的反應(yīng)物濃度。 將(1)式積分得:

37、 (2) 式中，C0為反應(yīng)物的初始濃度。 當(dāng)C=1/2C0時(shí)，t可用t1/2表示，即為反應(yīng)的半衰期。由(2)式可得: (3) 蔗糖及水解產(chǎn)物均為旋光性物質(zhì)。但它們的旋光能力不同，故可以利用體系在反應(yīng)過程中旋光度的變化來衡量反應(yīng)的進(jìn)程。溶液的旋光度與溶液中所含旋光物質(zhì)的種類、濃度、溶劑的性質(zhì)、液層厚度、光源波長(zhǎng)及溫度等因素有關(guān)。 為了比較各種物質(zhì)的旋光能力，引入比旋光度的概念。比旋光度可用下式表示: (4) 式中，t為實(shí)驗(yàn)溫度();D為光源波長(zhǎng);為旋光度;l為液層厚度(m);C為濃度(kgm-3)。 由(4)式可知，當(dāng)其它條件不變時(shí)，旋光度與濃度C成正比。即: (5) 式中的K是一個(gè)與物質(zhì)旋光能

38、力、液層厚度、溶劑性質(zhì)、光源波長(zhǎng)、溫度等因素有關(guān)的常數(shù)。 在蔗糖的水解反應(yīng)中，反應(yīng)物蔗糖是右旋性物質(zhì),其比旋光度20D=66.6。產(chǎn)物中葡萄糖也是右旋性物質(zhì)，其比旋光度20D=52.5；而產(chǎn)物中的果糖則是左旋性物質(zhì)，其比旋光度20D=-91.9。因此，隨著水解反應(yīng)的進(jìn)行，右旋角不斷減小，最后經(jīng)過零點(diǎn)變成左旋。旋光度與濃度成正比，并且溶液的旋光度為各組成的旋光度之和。若反應(yīng)時(shí)間為0，t，時(shí)溶液的旋光度分別用0，t，表示。則: (表示蔗糖未轉(zhuǎn)化) (6) (表示蔗糖已完全轉(zhuǎn)化) (7) 式(6)、(7)中的K反和K生分別為對(duì)應(yīng)反應(yīng)物與產(chǎn)物之比例常數(shù)。 (8) 由(6)、(7)、(8)三式聯(lián)立可以解

39、得: (9) (10) 將(9)、(10)兩式代入(2)式即得: (11) 由(11)式可見，以ln(t-)對(duì)t作圖為一直線，由該直線的斜率即可求得反應(yīng)速率常數(shù)k。進(jìn)而可求得半衰期t1/2。四、儀器與藥品 1.儀器 旋光儀1臺(tái);恒溫旋光管1只;恒溫槽1套;臺(tái)稱1臺(tái);停表1塊;燒杯(100mL)1個(gè);移液管(30mL)2只;帶塞三角瓶(100mL)2只。 2.藥品 HCl溶液(4moldm-3);蔗糖(分析純)。 五、實(shí)驗(yàn)步驟 1.將恒溫槽調(diào)節(jié)到(25.00.1)恒溫，然后在恒溫旋光管中接上恒溫水。 2.旋光儀零點(diǎn)的校正 洗凈恒溫旋光管，將管子一端的蓋子旋緊，向管內(nèi)注入蒸餾水，把玻璃片蓋好，使管

40、內(nèi)無氣泡存在。再旋緊套蓋，勿使漏水。用吸水紙擦凈旋光管，再用擦鏡紙將管兩端的玻璃片擦凈。放入旋光儀中蓋上槽蓋，打開光源，調(diào)節(jié)目鏡使視野清晰，然后旋轉(zhuǎn)檢偏鏡至觀察到的三分視野暗度相等為止，記下檢偏鏡之旋轉(zhuǎn)角，重復(fù)操作三次，取其平均值，即為旋光 儀的零點(diǎn)。 3.蔗糖水解過程中t的測(cè)定 用臺(tái)稱稱取10g蔗糖，放入100mL燒杯中，加入50mL蒸餾水配成溶液(若溶液混濁則需過濾)。用移液管取30mL蔗糖溶液置于100mL帶塞三角瓶中。移取30mL4moldm-3HCl溶 液于另一100mL帶塞三角瓶中。一起放入恒溫槽內(nèi)，恒溫10min。取出兩只三角瓶，將HCl迅速倒入蔗糖中，來回倒三次，使之充分混合。

41、并且在加入HCl時(shí)開始記時(shí)，將混合液裝滿旋光管(操作同裝蒸餾水相同)。裝好擦凈立刻置于旋光儀中，蓋上槽蓋。測(cè)量不同時(shí)間t時(shí)溶液的旋光度t。測(cè)定時(shí)要迅速準(zhǔn)確，當(dāng)將三分視野暗度調(diào)節(jié)相同后，先記下時(shí)間，再讀取旋光度。每隔一定時(shí)間，讀取一次旋光度，開始時(shí)，可每3min讀一次，30min后，每5min讀一次。測(cè)定1h。 4.的測(cè)定將步驟3剩余的混合液置于近60的水浴中，恒溫30min以加速反應(yīng)，然后冷卻至實(shí)驗(yàn)溫度，按上述操作，測(cè)定其旋光度，此值即可認(rèn)為是。 5.將恒溫槽調(diào)節(jié)到(30.00.1)恒溫，按實(shí)驗(yàn)步驟3、4測(cè)定30.0時(shí)的t及。 6.本實(shí)驗(yàn)也可采用自動(dòng)旋光儀進(jìn)行測(cè)定，其操作步驟與本實(shí)驗(yàn)相同。自動(dòng)

42、旋光儀的使用 方法見第部分第五章光學(xué)測(cè)量技術(shù)及儀器。 六、注意事項(xiàng) 1.裝樣品時(shí)，旋光管管蓋旋至不漏液體即可，不要用力過猛，以免壓碎玻璃片。 2.在測(cè)定時(shí)，通過加熱使反應(yīng)速度加快轉(zhuǎn)化完全。但加熱溫度不要超過60。 3.由于酸對(duì)儀器有腐蝕，操作時(shí)應(yīng)特別注意，避免酸液滴漏到儀器上。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后必須將旋光管洗凈。 4.旋光儀中的鈉光燈不宜長(zhǎng)時(shí)間開啟，測(cè)量間隔較長(zhǎng)時(shí)應(yīng)熄滅，以免損壞。 七、數(shù)據(jù)處理 1.將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄于下表: 反應(yīng)時(shí)間 t t- ln(t-) 溫度: ;鹽酸濃度： ;: 2.以ln(t-)對(duì)t作圖，由所得直線的斜率求出反應(yīng)速率常數(shù)k。 3.計(jì)算蔗糖轉(zhuǎn)化反應(yīng)的半衰期t1/2。 4.由兩個(gè)溫

43、度測(cè)得的k計(jì)算反應(yīng)的活化能。 【思考問題】 1.實(shí)驗(yàn)中，為什么用蒸餾水來校正旋光儀的零點(diǎn)?在蔗糖轉(zhuǎn)化反應(yīng)過程中，所測(cè)的旋光度t是否需要零點(diǎn)校正?為什么? 2.蔗糖溶液為什么可粗略配制? 3.蔗糖的轉(zhuǎn)化速度和哪些因素有關(guān)? 實(shí)驗(yàn)2 液體飽和蒸氣壓的測(cè)定（6學(xué)時(shí)）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1.測(cè)定不同濃度正丁醇溶液的表面張力，計(jì)算吸附量。 2.了解氣液界面的吸附作用，計(jì)算表面層被吸附分子的截面積及吸附層的厚度。 3.掌握最大氣泡法(或扭力天平)測(cè)定溶液表面張力的原理和技術(shù)。 二、預(yù)習(xí)要求 1.掌握最大氣泡法(或扭力天平)測(cè)定表面張力的原理，了解影響表面張力測(cè)定的因素。 2.了解如何由表面張力的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求分子的

44、截面積。 3.掌握如何由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算吸附量。三、實(shí)驗(yàn)步驟 1.儀器準(zhǔn)備與檢漏 將表面張力儀容器和毛細(xì)管先用洗液洗凈，再順次用自來水和蒸餾水漂洗，烘干后按圖-23-3按好。 將水注入抽氣管中。在A管中用移液管注入50mL蒸餾水，用吸耳球由G處抽氣，調(diào)節(jié)液面，使之恰好與細(xì)口管尖端相切。然后關(guān)緊G處活塞，再打開活塞H，這時(shí)管B中水流出，使體系內(nèi)的壓力降低，當(dāng)壓力計(jì)中液面指示出若干厘米的壓差時(shí)，關(guān)閉H，停止抽氣。若2min3min內(nèi)，壓力計(jì)液面高度差不變，則說明體系不漏氣，可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 2.儀器常數(shù)的測(cè)量 開H對(duì)體系抽氣，調(diào)節(jié)抽氣速度，使氣泡由毛細(xì)管尖端成單泡逸出，且每個(gè)氣泡形成的時(shí)間為10s20s

45、(數(shù)顯微壓差測(cè)量?jī)x為5s10s)。若形成時(shí)間太短，則吸附平衡就來不及在氣泡表面建立起來，測(cè)得的表面張力也不能反映該濃度之真正的表面張力值。當(dāng)氣泡剛脫離管端的一瞬間，壓力計(jì)中液面差達(dá)到最大值，記錄壓力計(jì)兩邊最高和最低讀數(shù)，連續(xù)讀取三次，取其平均值。 、再由手冊(cè)中，查出實(shí)驗(yàn)溫度時(shí)，水的表面張力，則儀器常數(shù) 3.表面張力隨溶液濃度變化的測(cè)定 在上述體系中，用移液管移入0.100mL正丁醇，用吸耳球打氣數(shù)次(注意打氣時(shí)，務(wù)必使體系成為敞開體系。否則，壓力計(jì)中的液體將會(huì)被吹出)，使溶液濃度均勻，然后調(diào)節(jié)液面與毛細(xì)管端相切，用測(cè)定儀器常數(shù)的方法測(cè)定壓力計(jì)的壓力差。然后依次加入0.200mL、0.200mL

46、、0.200mL、0.500mL、0.500mL、1.00mL、1.00mL正丁醇，每加一次測(cè)定一次壓力差h最大。 正丁醇的量一直加到飽和為止，這時(shí)壓力計(jì)的h最大值幾乎不再隨正丁醇的加 入而變化。 四、注意事項(xiàng) 1.儀器系統(tǒng)不能漏氣。 2.所用毛細(xì)管必須干凈、干燥，應(yīng)保持垂直，其管口剛好與液面相切。 3.讀取壓力計(jì)的壓差時(shí)，應(yīng)取氣泡單個(gè)逸出時(shí)的最大壓力差。 五、數(shù)據(jù)處理 1.計(jì)算儀器常數(shù)K和溶液表面張力，繪制C等溫線。 2.作切線求Z，并求出，C/。 3.繪制C，C/C等溫線，求并計(jì)算A和。 【思考問題】 1.毛細(xì)管尖端為何必須調(diào)節(jié)得恰與液面相切?否則對(duì)實(shí)驗(yàn)有何影響? 2.最大氣泡法測(cè)定表面張

47、力時(shí)為什么要讀最大壓力差?如果氣泡逸出的很快，或幾個(gè)氣泡一齊出，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有無影響? 實(shí)驗(yàn)6液體粘度的測(cè)定（5學(xué)時(shí)）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1.測(cè)定聚丙烯酰胺或聚乙烯醇的粘均分子量。 2.掌握用烏貝路德(Ubbelohde)粘度計(jì)測(cè)定粘度的方法。 二、預(yù)習(xí)要求1.了解粘度法測(cè)定高聚物分子量的基本原理和公式。 2.了解烏貝路德粘度計(jì)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。 三、實(shí)驗(yàn)原理 分子量是表征化合物特性的基本參數(shù)之一。但高聚物分子量大小不一，參差不齊，一般在103107之間，所以通常所測(cè)高聚物的分子量是平均分子量。測(cè)定高聚分子量的方法很多，對(duì)線型高聚物，各方法適用的范圍如下: 端基分析 3104 沸點(diǎn)升高，凝固點(diǎn)降低，等溫蒸餾

48、 3104 滲透壓 104106 光散射 104107 起離心沉降及擴(kuò)散 104107 粘度法 104107 其中粘度法設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，有相當(dāng)好的實(shí)驗(yàn)精度，但粘度法不是測(cè)分子量的絕對(duì)方法，因?yàn)榇朔ㄖ兴玫奶匦哉扯扰c分子量的經(jīng)驗(yàn)方程是要用其它方法來確定的，高聚物不同，溶劑不同，分子量范圍不同，就要用不同的經(jīng)驗(yàn)方程式。 高聚物在稀溶液中的粘度，主要反映了液體在流動(dòng)時(shí)存在著內(nèi)摩擦。在測(cè)高聚物溶液粘度求分子量時(shí)，常用到下面一些名詞(見下表)。 如果高聚物分子的分子量愈大，則它與溶劑間的接觸表面也愈大，摩擦就大，表現(xiàn)出的特粘度也大。特性粘度和分子量之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式為: (1) 式中,M為粘均分子量;

49、K為比例常數(shù);是與分子形狀有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)。K和值與溫度、聚合物、溶劑性質(zhì)有關(guān)，也和分子量大小有關(guān)。K值受溫度的影響較明顯，而值主要取決于高分子線團(tuán)在某溫度下，某溶劑中舒展的程度，其數(shù)值介于0.51之間。K與的數(shù)值可通過其它絕對(duì)方法確定，例如滲透壓法、光散射法等，從粘度法只能測(cè)定得。 名詞與符號(hào) 物理意義 純?nèi)軇┱扯? 溶劑分子與溶劑分子間的內(nèi)摩擦表現(xiàn)出來的粘度 溶液粘度 溶劑分子與溶劑分子之間、高分子與高分子之間和高分子與溶劑分子之間，三者內(nèi)摩擦的綜合表現(xiàn) 相對(duì)粘度r r=/0溶液粘度對(duì)溶劑粘度的相對(duì)值 增比粘度sp sp=(-0)/0=/0-1=r-1高分子與高分子之間，純?nèi)軇┡c高分子之間的內(nèi)摩擦效應(yīng) 比濃粘度sp/C 單位濃度下所顯示出的粘度 特性粘度 反映高分子與溶劑分子之間的內(nèi)摩擦 在無限稀釋條件下 (2) 圖-27-1 外推法求因此我們獲得的方法有二種:一種是以SP/C對(duì)C作圖，外推到C0的截距值;另一種是以lnr/C對(duì)C作圖，也外