1、實(shí)驗(yàn)一：繪制三組分液-液體系相圖，目的要求學(xué)習(xí)繪制恒溫恒壓下苯-水-乙醇三組分體系相圖，掌握繪制等邊三角形三組分體系相圖的方法?！驹怼咳绻到y(tǒng)處于恒溫恒壓狀態(tài)，根據(jù)相律，系統(tǒng)的自由度f(wàn)3，其中是系統(tǒng)中的相數(shù)。當(dāng)系統(tǒng)均勻時(shí)，自由度為f2，因此在恒溫恒壓下，三組分系統(tǒng)中只有兩個(gè)濃度獨(dú)立變量。這樣，系統(tǒng)的狀態(tài)和組成之間的關(guān)系可以用平面圖來(lái)表示。一般來(lái)說(shuō)，等邊三角形用于表示三個(gè)組件系統(tǒng)中每個(gè)組件的組成。三角形的三個(gè)頂點(diǎn)分別代表純分量A、B和C，而三條邊AB、BC和CA分別代表由A和B、B和C、C和A組成的雙分量系統(tǒng)的組成，而三角形中的任何一點(diǎn)代表三分量系統(tǒng)的組成。在苯-水-乙醇三組分體系中，苯和水互

2、不溶，而乙醇和苯以及乙醇和水互溶。在苯-水體系中加入乙醇可以促進(jìn)苯和水的互溶性。有一個(gè)25毫升酸滴定管、兩個(gè)1毫升移液管、一個(gè)5毫升刻度移液管、一個(gè)2毫升、10毫升、20毫升和25毫升移液管以及兩個(gè)250毫升三角瓶。試劑純苯、無(wú)水乙醇和蒸餾水。實(shí)驗(yàn)步驟互溶曲線的測(cè)定用移液管取4.00毫升苯，放入干燥清潔的250毫升錐形瓶中，加入0.10毫升水，然后用滴定管滴加乙醇，并保持振蕩。當(dāng)液體從混濁狀態(tài)變得清澈時(shí)，記錄乙醇的添加量。然后，依次向上述三角燒瓶中加入0.25毫升、0.50毫升、1.00毫升、2.00毫升、3.00毫升和4.00毫升水，并重復(fù)上述操作。用移液管轉(zhuǎn)移0.80毫升苯，將其放入另一個(gè)

3、干燥干凈的250毫升三角瓶中，加入10.00毫升水，然后滴加乙醇形成一相。然后依次加入10.00毫升、10.00毫升、20.00毫升和25.00毫升水，重復(fù)上述操作，并記錄每次滴加的乙醇量。數(shù)據(jù)記錄和處理按照表1所示的格式記錄測(cè)量數(shù)據(jù)。假設(shè)三種組分混合后體積沒(méi)有變化，在終點(diǎn)滴定至均相時(shí)，計(jì)算每種組分的體積百分比。在三角形坐標(biāo)中標(biāo)記計(jì)算結(jié)果，并制作一條平滑曲線，該曲線用虛線擴(kuò)展到三角形坐標(biāo)中的兩個(gè)頂點(diǎn)。表1三組分液體系統(tǒng)的相圖映射。【注意】使用的三角瓶必須提前干燥。當(dāng)液體從混濁狀態(tài)變得清澈時(shí)，應(yīng)注意不要添加過(guò)多的乙醇。相變點(diǎn)的判斷。當(dāng)系統(tǒng)的總組成在曲線內(nèi)外時(shí)，相數(shù)之間有什么區(qū)別？當(dāng)全部合成點(diǎn)通過(guò)

4、曲線時(shí)會(huì)發(fā)生什么？用相律解釋當(dāng)溫度和壓力恒定時(shí)，單相區(qū)的自由度是多少。你能使用三角瓶而不提前晾干嗎？為什么？可以用95%乙醇代替無(wú)水乙醇嗎？實(shí)驗(yàn)2，分布系數(shù)的測(cè)定，客觀要求掌握分布規(guī)律及其應(yīng)用。測(cè)定苯甲酸在苯和水中的分配系數(shù)，判斷水中的締合現(xiàn)象。了解分布系數(shù)的確定方法?！驹怼慨?dāng)一種溶質(zhì)在一定溫度和壓力下溶于兩種不混溶的溶劑中時(shí)，該溶質(zhì)通常同時(shí)溶于兩種溶劑中。如果溶質(zhì)在兩種溶劑中的分子大小相同，濃度不大，那么當(dāng)達(dá)到平衡時(shí)，溶質(zhì)在兩種溶劑中的濃度比等于一個(gè)常數(shù)，這就是分布規(guī)律：其中CA和CB是溶質(zhì)在溶劑A和B中的濃度，K是分布系數(shù)。在某些系統(tǒng)中，由于分子的離解或結(jié)合，不同溶劑中溶質(zhì)顆粒的平均尺寸

5、是不同的。例如，溶劑A中的顆粒尺寸比溶劑B中的顆粒尺寸小一半，那么分布規(guī)律表示如下：為了判斷苯甲酸是否在水中締合，假設(shè)其締合程度為N，那么分布規(guī)律為：那么lgK=lgCA-lgCB如果測(cè)量一系列CA和CB，那么lgCB由lgC繪制用移液管移去5.00毫升下層(水層)，放入100毫升三角瓶中，加入25毫升蒸餾水和1滴酚酞指示液，用標(biāo)準(zhǔn)堿液滴定，記錄堿液用量。重復(fù)測(cè)定兩次。用移液管轉(zhuǎn)移上層(苯層)2.00毫升，放入100毫升三角瓶中，加入25毫升蒸餾水和1滴酚酞指示液，用標(biāo)準(zhǔn)堿液滴定，記錄堿液用量。重復(fù)測(cè)定兩次。用上述方法依次測(cè)量2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)和5號(hào)樣品。數(shù)據(jù)記錄和處理記錄室溫和大氣壓力。設(shè)計(jì)數(shù)

6、據(jù)記錄表，用lgCA繪制lgCB，由直線的斜率和截距計(jì)算分布系數(shù)K和關(guān)聯(lián)度N?！咀⒁馐马?xiàng)】實(shí)驗(yàn)中使用的苯對(duì)環(huán)境有很大的污染，因此廢液應(yīng)倒入回收瓶中統(tǒng)一處理。分布系數(shù)的影響因素是什么？實(shí)驗(yàn)3。用旋光法測(cè)量蔗糖轉(zhuǎn)化反應(yīng)的速率常數(shù)。目標(biāo)要求，1。測(cè)量蔗糖轉(zhuǎn)化反應(yīng)的速率常數(shù)和半衰期。2了解反應(yīng)物濃度和旋光之間的關(guān)系。3了解旋光儀的基本原理，掌握旋光儀的正確使用?！净驹怼空崽窃谒修D(zhuǎn)化為葡萄糖和果糖，其反應(yīng)如下：這是一個(gè)二級(jí)反應(yīng)，非常緩慢，通常需要在氫離子的作用下進(jìn)行。由于是二級(jí)反應(yīng)，雖然有些水參與了反應(yīng)，但可以近似認(rèn)為水在整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中的濃度是恒定的；h是催化劑，其濃度保持不變。因此，蔗糖轉(zhuǎn)化反應(yīng)

7、可視為一級(jí)反應(yīng)。一級(jí)反應(yīng)的速率方程可由下式(1)表示，積分可由下式獲得：1nc=-kt 1nc0 (2)，當(dāng)c=，時(shí)間t可表示為t1/2，即半衰期：(3)，用于測(cè)量物質(zhì)旋光的儀器稱(chēng)為旋光計(jì)。溶液的旋光性與溶液中光學(xué)活性物質(zhì)的旋光性、溶劑性質(zhì)、樣品管長(zhǎng)度和溫度有關(guān)。當(dāng)其它條件固定時(shí)，旋光與反應(yīng)物濃度c即(4)成線性關(guān)系，其中比例常數(shù)與物質(zhì)的光學(xué)活性、樣品管的長(zhǎng)度和溫度有關(guān)。物質(zhì)的旋光性是通過(guò)比旋度來(lái)測(cè)量的，比旋度由下式表示：(5)。但是，蔗糖及其轉(zhuǎn)化產(chǎn)物具有光學(xué)活性，并且它們的光學(xué)活性是不同的，所以反應(yīng)過(guò)程中光學(xué)活性的變化可以用來(lái)衡量反應(yīng)過(guò)程。在公式中，右上角的“20”表示實(shí)驗(yàn)過(guò)程中20的溫度，

8、D表示用鈉燈光源的D線的波長(zhǎng)(即589nm)，是測(cè)得的旋光性，1是管長(zhǎng)(DM)，Ca是濃度(g/100ml)。作為反應(yīng)物的蔗糖是右旋物質(zhì)，其比旋度為=66.63；葡萄也是右旋和定性的，比旋度=52.5，但果糖是左旋的，堿基比旋度=-91.9。由于形成的原因，產(chǎn)品中果糖的左旋性大于葡萄，所以產(chǎn)品是左旋的。因此，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，系統(tǒng)的右旋角不斷減小。在某個(gè)時(shí)刻，系統(tǒng)的旋光性可以精確地等于零，然后它變成左旋的，直到蔗糖被完全轉(zhuǎn)化。此時(shí)，左旋角度達(dá)到最大值。假設(shè)系統(tǒng)的初始旋光度為33，360，(t=0，蔗糖尚未轉(zhuǎn)化)(6)，系統(tǒng)的最終旋光度為33，360，蔗糖已完全轉(zhuǎn)化(6)。此時(shí)，旋光性為(8)，可

9、由(6)、(7)和(8)求解：(9)、(10)和(9)、(10)可代入(2)、(11)，顯然，t用。實(shí)驗(yàn)步驟，1。準(zhǔn)備并測(cè)試溶液。用臺(tái)秤稱(chēng)取蔗糖(0.8毫升-3)，放入燒杯中，用少量蒸餾水溶解(注意過(guò)量的水)，待蔗糖完全溶解后，用100毫升容量瓶中沖洗(如果溫度太低，需要加熱)。2.為了確定反應(yīng)中的旋光系統(tǒng)，將25毫升蔗糖溶液放入一個(gè)干凈的錐形瓶中，然后將25毫升和3毫升-3HC1注入蔗糖溶液中。當(dāng)HC1溶液流出一半時(shí)，立即記錄(作為開(kāi)始時(shí)間)，全部加入后混合均勻，用反應(yīng)溶液快速清洗旋光管兩次，然后用反應(yīng)溶液填充旋光管并用玻璃片覆蓋。注意管子里的氣泡。此后，每5分鐘測(cè)量一次t，直到測(cè)量到兩個(gè)負(fù)

10、值。3。測(cè)定完畢后，將試管中的溶液倒回原錐形瓶中，24小時(shí)后測(cè)量，或放入333.15K(不高于338.15K)的水溶性罐中，保溫30分鐘，待冷后取出。記錄，實(shí)驗(yàn)溫度：-，數(shù)據(jù)處理，1用1g(-)繪制t圖，以證明它是否是一級(jí)反應(yīng)，并從直線的斜率計(jì)算反應(yīng)速率常數(shù)k。2從上述直線外推至t=0，得到1g(-)，然后代入公式(11)計(jì)算k. 3的值。計(jì)算反應(yīng)的半衰期。實(shí)驗(yàn)4。最大氣泡壓力法用于測(cè)量溶液的表面張力。實(shí)驗(yàn)的目的是測(cè)量不同濃度正丁醇溶液的表面張力，并考察吸附量與濃度的關(guān)系。理解表面張力、表面自由能的含義及其與溶液界面吸附的關(guān)系。掌握最大氣泡壓力法測(cè)量表面張力的原理和技術(shù)，用吉布斯公式和圖解法計(jì)

11、算不同濃度溶液的界面吸附容量。實(shí)驗(yàn)原理，大分子：液體有自動(dòng)收縮其表面并變成球形的趨勢(shì)。自由運(yùn)動(dòng)不消耗功，表面分子：由純液體及其蒸氣組成的系統(tǒng)，比表面自由能(表面張力)，(1)溶液的界面吸附，溶液的活性，溶液：該系統(tǒng)可以調(diào)節(jié)溶質(zhì)在表面相中的濃度，降低表面自由能。表面吸附：表層和本體相濃度不同的現(xiàn)象。恒溫下的吉布斯吸附方程：摩爾m2，G 0，正吸附，溶液表面張力下降：表面活性物質(zhì)，G0，負(fù)吸附，溶液表面張力增加33，360非表面活性物質(zhì)，濃度達(dá)到一定值，溶液界面形成飽和單層吸附；(2)最大氣泡壓力法測(cè)量表面張力的原理，將被測(cè)液體安裝在表面張力儀中，使毛細(xì)管端面與液體表面相切。打開(kāi)滴液漏斗的活塞，讓

12、水慢慢滴下，以降低系統(tǒng)的壓力。毛細(xì)管中的液體表面比樣品管中的壓力稍大。當(dāng)毛細(xì)管端面上的壓差效應(yīng)略大于毛細(xì)管口液體的表面張力時(shí)，氣泡從毛細(xì)管口被壓出，最大壓差可由U型管壓力表讀出。U型壓力計(jì)兩端水銀柱的高度差，以及毛細(xì)管口形成的半球形氣泡所承受的最大壓差。如果使用相同的毛細(xì)管和壓力計(jì)，則在相同的溫度下測(cè)量?jī)煞N液體的表面張力，包括毛細(xì)管曲率半徑、毛細(xì)管常數(shù)和飽和吸附容量。(3)計(jì)算正丁醇的分子截面積，實(shí)驗(yàn)步驟，(1)測(cè)量毛細(xì)管常數(shù)k。向其中加入蒸餾水。使毛細(xì)管的端面與液面相切，打開(kāi)滴液漏斗的活塞，使水緩慢滴落并降低系統(tǒng)壓力，氣泡均勻逸出。讀取U形壓力表兩個(gè)臂之間的最大高度差。(2)測(cè)定了不同濃度正

13、丁醇溶液的表面張力，正丁醇溶液的濃度分別為0.02、0.05、0.10、0.15、0.20、0.25、0.30、0.35和0.50molL-1。根據(jù)步驟(1)測(cè)量表面張力。(1)記錄不同濃度的蒸餾水和正丁醇溶液的實(shí)驗(yàn)溫度、大氣壓和h。(2)根據(jù)公式(7-66)計(jì)算毛細(xì)管常數(shù)k。不同溫度下純水的表面張力見(jiàn)附錄14。(3)計(jì)算正丁醇溶液的表面張力不同濃度溶液的吸附容量由公式(7-64)計(jì)算。思考問(wèn)題用最大氣泡壓力法測(cè)定溶液的表面張力時(shí)，為什么要讀出最大壓差？什么因素影響表面張力的測(cè)定？我們應(yīng)該如何減少或消除這一因素的影響？實(shí)驗(yàn)5:用粘度法測(cè)定聚合物的平均摩爾質(zhì)量實(shí)驗(yàn)?zāi)康?用粘度法測(cè)定聚丙烯酰胺的平

14、均摩爾質(zhì)量，了解烏氏粘度計(jì)的特點(diǎn)，掌握其使用方法。實(shí)驗(yàn)原理:聚合物的摩爾質(zhì)量對(duì)其性能有很大影響，因此我們可以通過(guò)測(cè)量摩爾質(zhì)量來(lái)了解聚合物的性能，并控制聚合條件以獲得優(yōu)良的產(chǎn)品。在一定溫度下，聚合物溶液的粘度高于純?nèi)軇?，粘度增加的部分是比粘度SP的增加，R稱(chēng)為相對(duì)粘度，是整個(gè)溶液的粘度行為。Sp表示扣除了溶劑分子之間的內(nèi)耗效應(yīng)，只考慮了溶劑和溶質(zhì)分子之間以及溶質(zhì)分子之間的相互作用。Sp隨著聚合物濃度的增加而增加。常用的粘度指數(shù)叫做降低粘度，它隨溶液濃度而變化.當(dāng)溶液無(wú)限稀釋(c0)時(shí)，溶質(zhì)分子之間的內(nèi)耗可以忽略不計(jì)，只存在溶劑分子和溶質(zhì)分子之間的內(nèi)耗，sp/c趨于一個(gè)固定的極限值，即特性粘度，這

15、可以從sp/c-c圖外推得到。實(shí)驗(yàn)表明，sp/c和sp/c之間的關(guān)系用經(jīng)驗(yàn)公式表示，經(jīng)驗(yàn)公式被建模為sp/c-c圖，可以通過(guò)外推得到sp/c軸上的截距。當(dāng)濃度不太高時(shí)，經(jīng)驗(yàn)公式可表示為ln/c=2c，因此sp/c和ln/c相對(duì)于c繪制成兩條直線。兩條直線在縱軸上的一個(gè)點(diǎn)相交，可以獲得該值。的單位是濃度的倒數(shù)。與聚合物平均摩爾質(zhì)量的關(guān)系是，=M，其中，和是經(jīng)驗(yàn)公式的兩個(gè)參數(shù)。在一定溫度下，一定的聚合物體系是常數(shù)。m是平均摩爾質(zhì)量。在相同的溫度下，在測(cè)量了純?nèi)軇┖?5種不同濃度的溶液的流出時(shí)間之后，相應(yīng)的R和sp可以由公式(7-84)和(7-77)計(jì)算，然后由圖(7-79)和(7-80)外推，最后

16、平均摩爾質(zhì)量m可以由經(jīng)驗(yàn)常數(shù)(7-81)計(jì)算。在本實(shí)驗(yàn)中，聚合物溶液的粘度用毛細(xì)管粘度計(jì)測(cè)量。在稀溶液(濃度小于110-3gml1)中，溶劑和溶液的密度大致相等，因此可以得出恒溫罐中調(diào)節(jié)聚合物溶液粘度的溫度系數(shù)較大，如果溫度控制波動(dòng)較大，液體流出時(shí)間的重現(xiàn)性會(huì)較差，或者繪圖的線性度會(huì)較差。將恒溫槽的溫度嚴(yán)格調(diào)節(jié)在30 . 00 . 1范圍內(nèi)。粘度計(jì)的選擇和清洗烏氏粘度計(jì)可在粘度計(jì)中逐漸稀釋?zhuān)m用于連續(xù)測(cè)量不同濃度溶液的粘度。毛細(xì)管r和管e的體積根據(jù)所用溶劑的粘度選擇，因此流出時(shí)間不小于100秒。對(duì)于溶劑水，毛細(xì)管直徑為0.57毫米，球體體積為4毫升。粘度計(jì)應(yīng)先用洗滌液浸泡，然后依次用自來(lái)水和蒸餾水洗滌，最后用乙醇洗滌，真空干燥備用。測(cè)定溶液流出時(shí)間，將干凈的粘度計(jì)管B和C引導(dǎo)到乳膠管上，并將其垂直放入恒溫槽中。球應(yīng)浸入恒溫水面。調(diào)整粘度計(jì)的夾具，使粘度計(jì)的毛細(xì)管可以一次垂直吸取5ml聚丙烯酰胺水溶液，從A管注入10ml 1.5moll-1納米3水溶液。在C噴嘴處夾住乳膠管，將注射器連接到B管上，前后推拉乳膠管，并使其起泡，使溶液混合均勻，假設(shè)濃度為c1。保持溫度10分鐘。c管有不同的氣氛，所以由b管泵送，溶液從f球經(jīng)d球、毛細(xì)管和e球泵送到g球的2/3處。首先拔出注射器，然后松開(kāi)C管上的夾