物化实验新编教材印刷

目 录I 绪论2 II 实验3实验一 凝固点降低法测萘的摩尔质量3实验二 旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数5实验三 电导率仪的使用8实验四 电导率法测乙酸的电离常数9实验五 体系平衡常数的测定11实验六 燃烧热的测定13实验七 原电池电动势的测定15实验八 磺基水杨酸铁配合物组成和稳定常数的测定18实验九 最大泡压法测定溶液的表面张力21III 仪器仪器一 气体钢瓶减压阀24仪器二 电位差计25I 绪 论物理化学实验目的与要求1 实验目的物理化学实验是在无机化学、分析化学、有机化学实验基础上一门独立的基础实验课程。开设物理化学实验课的主要目的是：（1）使学生掌握物理化学实验中常见的物理量(如温度、压力、电性质、光学性质等)的测量原理和方法；熟悉物理化学实验常用仪器和设备的操作与使用。从而能够根据所学原理与技能选择和使用仪器，设计实验方案，为后继课程的学习及今后的工作打下必要的实验基础。（2）培养学生观察实验现象，能够正确记录和处理数据，并具备进行实验结果的分析和归纳，以及书写规范、完整的实验报告等能力。养成严肃认真、实事求是的科学态度和作风。（3）验证所学的有关基础理论，巩固和加深对物理化学的基本概念、基本原理的理解，增强学生对解决实际化学问题的能力。2 实验要求物理化学实验整个过程包括实验前预习、实验操作、数据测量和书写报告等几个步骤，为达到上述的实验目的，基本要求如下：（1）实验前充分预习学生应事先仔细阅读实验内容，了解实验的目的要求、原理、方法，明确实验所需要测量的物理量，了解一些特殊测量仪器的简单原理及操作方法，在预习中应特别注意影响实验成败的关键操作。在此基础上写出预习报告。预习报告应包括实验的简单原理和步骤，操作要点和记录数据的表格。无预习报告者，不得进行实验。（2）认真实验在动手进行实验前，指导教师应对学生进行考查，不合格者，由教师酌情处理，甚至可取消其参加本次实验。然后，让学生检查实验装置与试剂是否符合实验要求，合格后，方可进行实验。实验过程中，要求操作准确，观察现象仔细，测量数据认真，记录准确、完整、整洁；要开动脑筋，善于发现和解决实验中出现的问题；实验时，应保持安静，仔细认真地完成每一步骤的操作。实验完成后，应将实验原始数据交给教师审查合格后，再拆实验装置；如果数据不合格，必须补做或重做。最后，实验原始记录需经指导教师检查签字。实验结束后，应将玻璃仪器洗净，所有仪器应恢复原状排列整齐，经教师检查后，方可离开实验室。（3）正确撰写实验报告写出合乎规范的实验报告，对学生加深理解实验内容、提高写作能力和培养严谨的科学态度具有十分重要的意义。实验报告的内容包括：实验目的、简明原理(包括必要的计算公式)、仪器装置示意图、扼要的实验步骤和操作关键、数据记录与处理、实验结果讨论。实验数据尽可能采用表格形式，作图必须用坐标纸，数据处理和作图应按误差分析有关规定进行。如应用计算机处理实验数据，则应附上计算机打印的记录。讨论内容包括：对实验过程特殊现象的分析和解释、实验结果的误差分析、实验的改进意见、实验应用及心得体会等。3 实验考核物理化学实验考核是本实验课程的一个必不可少的环节。本课程考核包括平时每个实验的考核和学期总考核两部分组成。平时的实验考核主要侧重对学生实验基本技能的训练和实验素质的培养，学期总考核主要侧重对学生综合能力的考查。II 实 验实验一 凝固点降低法测萘的摩尔质量一、实验目的1 测定环己烷的凝固点降低值，计算萘的分子量。2 了解实验原理，加深对稀溶液依数性的认识3 掌握贝克曼温度计的使用方法二、实验原理凝固点降低是稀溶液依数性质的一种表现。它与溶质的质量摩尔浓度的关系为：式中，为凝固点降低值；mB为溶质的质量摩尔浓度；Kf为溶剂的摩尔凝固点降低常数。上式可以写成： （m1为溶质质量，m2为溶剂质量）则溶质的摩尔质量为： 实验中，要测定溶剂和溶液的凝固点之差。测定凝固点通常采用过冷法。将已知浓度的溶液冷却成过冷溶液，促使其结晶；当晶体生成时，放出的凝固热使体系温度回升；当放热与散热达到平衡，温度保持恒定，该温度即为溶液的凝固点。对纯溶剂来说，只要固液两相平衡，体系的温度均匀，理论上各次测定凝固点应该一致；但实际上会有差异，因为体系温度可能不均匀，尤其是过冷过程不同，结晶析出量不一致时，回升的温度不易相同。对溶液来说，除温度外，还有浓度的影响。当温度回升后，由于不断析出溶剂结晶，故溶液浓度逐渐增大，使凝固点逐渐降低；因此，溶液温度回升后没有一个恒定的阶段，而只能把温度回升的最高点作为凝固点。这时，因有少量溶剂晶体析出，所以溶液浓度已不是起始浓度，而应大于起始浓度；但如果过冷程度不厉害，晶体析出少，溶剂量大，则把起始浓度看作凝固点时的溶液浓度，一般不会产生很大的误差。三、仪器与试剂冰点下降装置一套，贝克曼温度计，普通温度计，烧杯，移液管（25mL），环己烷（分析纯），萘（分析纯），读数放大镜，碎冰，食盐四、实验方法1. 仪器安装如图所示，盛放溶液的内管A固定在空气套管B内，放入冰槽C中，内管中放有贝克曼温度计D和搅拌棒E，F是冰槽温度计，G为冰槽搅拌棒，内管上方的小支管H是用来添加物质的。将仪器洗净烘干，按图装好。2. 调节贝克曼温度计3. 调节寒剂温度调节冰水的量使寒剂的温度为23之间。实验时寒剂应经常搅拌并间断地补充少量的碎冰，使寒剂温度基本保持不变。4. 环己烷(溶剂)凝固点的测定用移液管移取25 mL环己烷加入内管中，加入的环己烷要足够浸没贝克曼温度计的水银球，但也不要太多，注意不要使环己烷溅在管壁上。塞紧软不塞，以避免环己烷挥发。先将盛有环己烷的内管直接插入寒剂中，上下移动搅拌棒，使溶剂逐步冷却，当有固体析出时，将内管自寒剂中取出，将管外冰水擦干，插入空气套管，缓慢而均匀地搅拌之。当温度回升时，停止搅拌，观察温度计读数，直至温度恒定，此即环己烷的凝固点。将内管取出，待管中的固体完全熔化后，重复上面测定两次。各次测定值之差应不大于0.005，取平均值为环己烷的凝固点。5. 溶液凝固点的测定取出内管，使管中的环己烷熔化。将事先称好的0.15克左右纯萘，加入盛有环己烷的内管中，待溶解后，用上述方法测该溶液的凝固点。溶液温度回升时达不到恒定，所以取温度的最高点作为溶液的凝固点。测定三次，各次测定之差不大于0.005。取平均值作为溶液的凝固点。6. 数据处理计算萘的相对分子质量并判断萘在环己烷中的存在形式。计算测定的相对误差。注意事项：1. 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。2. 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，并且测溶剂与溶液凝固点时搅拌条件要完全一致。3. 贝克曼温度计放在910水中降温，当环己烷加入内管后，从水中取出贝克曼温度计，用手快速拍断水银丝（调节好的温度计，注意勿使毛细管中的水银柱再与储汞槽相连接）。用纸擦干温度计后插入环己烷中（避免将水带入环己烷中）。附注1. 环己烷的密度可按下式计算：t/gcm-30.79710.8879103 t/ 然后算出所取的环己烷的质量m2 。2. 测定的相对误差=，计算值指按分子式计算所得的相对分子质量。实验二 旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数一、实验目的 1. 测定蔗糖转化反应的速率常数2. 了解反应的反应物浓度与旋光度之间的关系, 掌握旋光仪的正确使用方法二、实验原理 蔗糖在H存在时将水解生成葡萄糖与果糖,其反应为 ( 蔗糖 ) (葡萄糖) ( 果糖 )此反应为二级反应,反应时水是大量存在的,尽管有部分水分子参加了反应,仍可近似地认为整个反应过程中水的浓度是恒定的,而且H是催化剂,其浓度也保持不变。因此蔗糖转化反应可看作为一级反应。当H浓度一定，蔗糖溶液较稀时，蔗糖水解速度方程为： （1） 设蔗糖初始浓度为C0，旋光度为0；t时刻浓度为Ct，此时旋光度为t；反应完毕测得旋光度为。 将（1）式积分： 2.303lgC0/Ct=kt (2)以lgCt对t作图得到直线关系，从其斜率可以求出速率常数k。蔗糖、葡萄糖是右旋性物质,比旋光度D20分别为： 66.6o、52.5o；果糖是左旋性物质,比旋光度D20 为 -91.9o。由于生成物中果糖的左旋性比葡萄糖右旋性大,所以生成物呈现左旋性质。因此随着反应进行,体系的右旋角不断减小,反应至某一瞬间,体系的旋光度可恰好等于零,而后就变成左旋,直至蔗糖完全转化,这时左旋角达到最大值。当测定是在同一台仪器、同一光源、同一长度的旋光管中进行时，浓度的改变与旋光度的变化成正比，且比率常数相同，因此下式成立：（C0C）（0）； （CtC）（t） 而C0， 所以 代入（2）式得： 以lg(t-)对t作图，从所得直线的斜率可算出常数k。三、仪器与试剂旋光仪，移液管（25ml 2支），锥形瓶3个，玻璃棒1支，蔗糖（分析纯）， HCl溶液（2 molL1），恒温水浴1套，托盘天平1个四、实验方法 1. 仪器操作（1）打开电源、钠光灯，预热 5 min 。（2）零点校正，用蒸馏水调试旋光仪，按清零键。（3）将待测液装入旋光管，放入样品室后盖上盖子。按下测量键，读取数值。（4）逐次按下复测键，取平均值。（5）实验完毕，依次关闭测量、光源、电源开关。2. 测样品的配制及旋光度测定（1）称取10g 左右蔗糖于锥形瓶中，加50 ml 蒸馏水溶解。（2）移取25 ml HCl 溶液于锥形瓶中，另外移取 25 ml 蔗糖溶液于 HCl溶液中，此时开始计时，作为反应起点。摇匀即得待测溶液。（3）取少量溶液荡洗旋光管2次，然后将溶液装满旋光管，旋上套盖，放进已预先恒温的旋光仪内，测量各时间的旋光度t。（4）测量时间间隔为：5、10、20、20、30 min 各测一次。3. 的测量反应完毕后，将旋光管内反应液与锥形瓶内剩余的蔗糖溶液混合，置于50-60水浴内温热 30 min ，然后冷却至实验温度下测定其旋光度。4. 数据处理（1）测得的旋光度t、对应时间t、t-列表。（2）以lg（t-）对t作图，由直线斜率求反应速率常数k 。注意事项：1. 旋光仪零点校正时，先洗净样品管，将管的一端加上盖子，并由另一端向管内灌满蒸馏水，此时管内不应有气泡存在。旋紧盖子后，用吸滤纸将管外的水擦干，再用擦镜纸将样品管两端的玻璃片擦净，放入旋光仪的光路中。（实验前，装水测旋光管的严密性）（零点只能调一次）2. 测定时，样品需在同一台仪器、同一光源、同一长度的旋光管中进行，且旋光管的方向要相同。3. 注意保护钠光灯，测到三十分钟后，每次测量间隔时应将钠光灯熄灭，下次测量前十分钟前再打开钠光灯。（对大多数物质，用5893A0钠光测定，当温度升高1时，旋光度约减少0.3。对于要求较高的测定工作，最好能在202的条件下进行。仪器连续使用不宜超过4小时。如果使用时间较长，中间应关熄1015 min ，待钠光灯冷却后再继续使用，减少灯管受热程度，以免亮度下降和寿命降低。）4. 实验完毕，要将旋光管洗净并擦干。（实验所用HCl浓度大，要小心操作）思考讨论题：1. 为什么可以用蒸馏水来校正旋光仪的零点？2. 在旋光度的测量中，为什么要对零点进行校正？它对旋光度的精确测量有什么影响？在本实验中，若不进行校正对结果是否有影响？3. 为什么配制蔗糖溶液可用托盘天平称量？实验三 电导率仪的使用一、 实验目的1. 熟悉电导率仪的使用方法2. 学习使用电导率仪测定物质的电导率二、 实验原理在电解质的溶液中，带电的离子在电场的影响下，产生移动而传递电子，因此，具有导电作用。电解质溶液的导电能力可以用电阻的倒数表示，称为电导（L），（单位：S西门子）。溶液的电阻R与两电极间距离 l 成正比，而与浸入溶液中的电极面积A成反比， 。式中（l/A）为电导池常数，比例系数称为电阻率，它的倒数（1/）则称为电导率，以k 表示。其物理意义为：两截面积为1 m2 的平行电极，相距 1 m 时电解质溶液的电导，或边长为 1 m 的 1 m3 溶液的电导。 （单位：Sm-1）三、 仪器与试剂DDS304C型电导率仪，蒸馏水，矿泉水，纯净水，烧杯4个四、 实验方法1. 仪器操作（1）选择电源：若需用交流电源，开关扳在“外接”处。若用直流电源，则把机后的电池盖推下，按电池盒内的极性要求装二号干电池四节，并把开关扳在“内接”处。(2)“量程”开关调到“检查”位置，插接电源线，打开电源开关，并预热数分钟（待指针完全稳定下来为止）。调节“校正”使电表满度指示。(3)调节“温度”和“常数”旋钮：用温度计测出被测介质温度后，把“温度”旋钮置于介质温度处。若把旋钮置于25线上，仪器就不能进行温度补偿（无温度补偿方式）。把旋钮置于与所使用电极的常数相一致的位置上。对DJS-1C型电极，若常数为0.95，则调在0.95位置上；对DJS-10C型电极，若常数为11，则调在1.1位置上；(4)电极的使用：若用常数为1和10的DJS-1C型及DJS-10C电极，则将电极插头插入插口内，旋紧插口上的紧固螺丝，将电极上端的胶木帽装在电极夹内，电极在支架上可自行升降，为防电极过低撞及硬物，应在支架固定圈。（5）测量读数：测量前将“量程”调到最大值，再将电极浸入待测电解质溶液中。然后再慢慢地调节读数。若用DJS-1C型电极，读数100作为测量值。若用DJS-10C型电极，读数1000作为测量值。2. 不同溶液电导率的测定分别取50 mL 的蒸馏水、矿泉水、纯净水于小烧杯中，用电导率仪来测定其电导率。五、数据处理将测得数据列表，比较不同水的电导率大小，得出结论。注意事项：1. 盛被测溶液的容器必须清洁，无离子玷污。2. 如预先不知待测溶液电导率的大小，应先将“量程”调到最大电导率测量档，再将电极插入待测溶液中测量。然后逐档下降，以防表针打弯。3. 高纯水被盛入容器后应迅速测量，否则电导率降低很快，因为空气中的CO2溶入水里变成碳酸根离子CO32 。4. 清洗铂电极时不可用滤纸擦拭电极上的铂黑。实验四 电导率法测定醋酸的电离常数和电离度一、实验目的1. 掌握溶液电导的测定及应用2. 学会电导（率）仪的使用方法二、实验原理电解质溶液导电能力的大小通常以电阻R或电导G表示，电导为电阻的倒数，电阻的单位为欧()，电导的单位为西(S)。温度一定时，两电极间溶液的电导与电极之间的距离l成反比，与电极的面积A成正比。 (1)称为电导率，即两电极距离为1cm，电极面积为1cm2时溶液的电导(单位)。当两电极距离l和面积A一定时，l /A为一常数，称为电极常数。摩尔电导率是指距离为1 cm的两平行电极间放置含有1mol电解质的溶液，此溶液的电导率称为摩尔电导率(为了便于应用摩尔电导率比较电解质的导电能力，应取1/n电解质化学式量为摩尔的基本单元)摩尔电导率和电导率有如下关系： (2)c：电解质溶液的物质的量浓度(以电解质的化学式量为基本单元)n：一式量溶质中阳离子或阴离子的电荷总数。溶液无限稀释时的摩尔电导率称为极限摩尔电导率。一定温度下，溶液的摩尔电导率和离子的真实浓度成正比。当溶液无限稀释时，弱电解质可看作全部电离，此时测得的电导率为极限摩尔电导率。对于某一弱电解质在一定温度下它的极限摩尔电导率有一定值，表3-3是HAc的极限摩尔电导率。对于某一弱电解质，其电离度等于浓度为c的摩尔电导率和溶液无限稀释时的极限摩尔电导率之比。 (3) 醋酸的极限摩尔电导率T/K273291298303245349390.7421.8醋酸在溶液中电离达到平衡时有如下关系 (4)将(3)式代入(4)式得： (5)将(2)式代入(5)式得： (6)所以只要通过实验测得醋酸的浓度和该浓度的电导率，便可求得一定温度下醋酸的电离常数。三、仪器与试剂DDS-304型电导率仪，容量瓶(50mL)，移液管(25mL,10mL)，碱式滴定管(50mL)，锥形瓶(250mL)，NaOH (0.2000 molL-1)，HAc (0.2 molL-1)，酚酞指示剂四、实验方法1. 吸取2份 0.2 molL1HAc溶液25.00 mL 分别注入100 mL 锥形瓶中，加入23滴酚酞指示剂，用标准NaOH溶液滴定至终点。(终点应呈现什么颜色？)。2. 分别吸取2.50mL，5.00mL和25.00mL上述的HAc溶液于三个50mL容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀，并分别计算出各溶液的准确浓度。3. 用四个干燥的50mL烧杯，分别取约30mL上述三种浓度的HAc溶液及未经稀释的HAc溶液， 由稀到浓测定溶液的电导率。4. 数据处理：实验数据以表格形式列出，并计算醋酸电离常数Kc和电离度。思考讨论题：1弱电解质的电导率与哪些因素有关？什么叫极限摩尔电导率？2. 使用电导率仪应注意哪些问题？实验五 体系平衡常数的测定一、实验目的1. 测定体系的平衡常数，加深对化学平衡和平衡常数的理解2. 巩固滴定操作二、实验原理碘溶解于碘化钾溶液，主要生成。在一定温度下，它们建立如下平衡：其平衡常数是 (1)式中，、 、分别表示各物质的活度、物质的量浓度以及活度系数。越大，表示越不稳定，故又称为的不稳定常数。在离子强度不大的溶液中，由于 ，故 (2)为了测定上述平衡体系中各组分的浓度，可将已知浓度c的KI溶液与过量的固体碘一起摇荡，达到平衡后用标准Na2S2O3溶液滴定，便可求得溶液中碘的总浓度c1(即I3-平+I2平)。其中的I2平可用I2在纯水中的饱和浓度代替。因此，将过量的碘与蒸馏水一起振荡，平衡后用标准Na2S2O3溶液滴定，就可以确定I2的平衡浓度I2平，同时也确定了I3-平： (3)由于形成一个离子要消耗一个I-离子，所以平衡时I-的浓度为： (4)将I2平、I3-平、I-平代入式(2)，便可求出该温度下的平衡常数Kc。三、仪器与试剂托盘天平，移液管(10mL)，锥形瓶(250mL)，碘量瓶(100mL、500mL)，吸耳球，酸式滴定管(50mL)，KI(0.10 molL-1,0.200 molL-1,0.300 molL-1) ，标准Na2S2O3溶液(0.0500 molL-1) (KI和Na2S2O3溶液必须预先标定)，淀粉溶液0.5%(m)，I2(s)四、实验方法1. 取三个100 mL干燥的碘量瓶和一个500 mL碘量瓶，按下表所列的量配好溶液。2. 将上述配好的溶液在室温下强烈振荡25 min ，静置，待过量的固体I2沉于瓶底后，取清液分析。3. 在1-3号瓶中分别吸取上层清液10.00 mL于锥形瓶中，加入约30 mL蒸馏水，用标准Na2S2O3溶液滴定至淡黄色，然后加入2 mL淀粉溶液（溶液变蓝），继续滴定至蓝紫色刚好消失（乳白色或浅米色悬浮液），记下Na2S2O3消耗的体积。4. 于第4号瓶中量取出100 mL清液，以标准Na2S2O3溶液滴定记录消耗的体积。5. 数据处理：列表记录有关数据，分别求出碘的总浓度c1和I2平。分别求出三种编号溶液中的I3-平、-平以及平衡常数c。平衡常数测定的溶液配比编 号12340.1000.2000.300 505050 2.02.02.02.0 250注意事项：1. 由于碘易挥发，吸取清液后应尽快滴定，不要放置太久。滴定时不宜过于剧烈地摇动溶液。2. 本实验所有含碘废液都要回收。实验六 燃烧热的测定一、 实验目的1. 用氧弹热量计测定萘的燃烧热 2. 明确燃烧热的定义，了解恒压燃烧热与恒容燃烧热的差别3. 了解热量计中主要部分的作用，掌握氧弹热量计的实验技术二、 实验原理1. 燃烧与量热1mol物质完全氧化时的反应热称作燃烧热。燃烧热的测定，除了有其实际应用价值外，还可以用于求算化合物的生成热、键能等。量热法是热力学的一个基本实验方法。在恒容或恒压条件下，可以分别测得恒容燃烧热Qv和恒压燃烧热Qp。由热力学第一定律可知，Qv等于体系内能变化U；Qp等于焓变H。若把参加反应的气体和反应生成的气体都作为理想气体处理，则存在以下关系： （1）式中，n为反应前后反应物和生成物中气体的物质的量之差；R为气体常数；T为反应时的热力学温度。2. 氧弹量热计热量计的种类很多，本实验所用氧弹量热计是一种环境恒温式的热量计。氧弹热量计的基本原理是能量守恒定律。样品完全燃烧所释放的能量使得氧弹本身及其周围的介质和热量计有关附件的温度升高。测量介质在燃烧前后温度的变化值，就可求算该样品的恒容燃烧热。其关系式如下： （2）式中，W样和M分别为样品的质量和摩尔质量；Qv为样品的恒容燃烧热；l和Ql是引燃用铁丝的长度和单位长度燃烧热，W水和 C水是以水作为测量介质时水的质量和比热容；C计称为热量计的水当量，即除水之外，热量计升高1所需的热量；T为样品燃烧前后水温的变化值。为了保证样品完全燃烧，氧弹中须充以高压氧气或其它氧化剂。因此氧弹应有很好的密封性能耐高温且耐腐蚀。氧弹放在一个与室温一致的恒温套壳中。盛水桶与套壳之间有一个高度抛光的挡板，以减少热辐射和空气的对流。三、仪器与试剂氧弹热量计1套, 数字式贝克曼温度计1支, 氧气钢瓶1只, 温度计1支, 氧气减压阀1只,压片机1台, 引燃专用铁丝, 镊子1把，玻璃棒，苯甲酸、萘（分析纯），剪刀1把，直尺1把，容量瓶（1000、2000mL各一个）四、实验方法1. 测定热量计的水当量 （1）样品制作 用台秤称取大约0.400.45g苯甲酸（切勿超过1.1g），在压片机上压成圆片。样品压得太紧，点火时不易全部燃烧；压得太松样品容易脱落。将样品在干净的玻璃板上轻击二、三次，再用分析天平精确称量。（2）装样并充氧气 拧开氧弹盖，将氧弹内壁擦干净，特别是电极下端的不锈钢丝更应该擦干净。搁上金属小皿，小心将样品片放置在小皿中部。将引燃铁丝（仪器自带）中段绕在直径约为3mm的玻璃棒上成螺旋形约56圈。将螺旋部分紧贴在样片的表面，两端固定在电极上。旋紧氧弹盖，卸下进气管口的螺栓，换接上导气管接头。导气管另一端与氧气钢瓶上的减压阀连接。打开钢瓶阀门，使氧气中充入1.5 Mpa的氧气（在教师指导下进行）。旋下导气管，关闭氧气瓶阀门，放掉氧气表中的余气，将氧弹的进气螺栓旋上。（3）测量 用容量瓶准确称取已被调节到低于室温1的自来水3000 mL于盛水桶内。将氧弹放入水桶中央(水刚好盖着氧弹盖，检查氧弹是否漏气)。装好搅拌马达，把氧弹两电极用导线与点火变压器连接，细心安装贝克曼温度计，盖上盖子。开动搅拌马达，待温度稳定上升后，每隔1min读取一次温度（数值准确读至0.002）。1015min后，按下变压器上电键通电点火。若变压器上指示灯亮后即熄灭，且温度迅速上升，表示氧弹内样品已燃烧；若灯亮后不熄，表示铁丝没有烧断，应立即加大电流引发燃烧；若指示灯根本不亮或者虽加大电流也不熄灭，而且温度也不见迅速上升，则须打开氧弹检查原因。自按下电键之后，读数改为每隔15 s一次，直至两次读数差值小于0.002，读数间隔恢复为1 min一次，读数10 次后方可停止实验。小心取下贝克曼温度计，再取出氧弹，打开出气口放出余气。旋开氧弹盖，检查样品燃烧是否完全。氧弹中应没有明显的燃烧残渣。若发现黑色残渣，则应重做实验。测量燃烧后剩下的铁丝长度以计算铁丝实际燃烧长度。最后擦干氧弹和盛水桶。（样品点燃及燃烧完全与否，是本实验最重要的一步。） 2. 萘的燃烧热测量 称取0.500.55g萘，重复上述操作。3. 数据处理根据关系式（1），利用苯甲酸的数值来计算热量计的水当量。然后计算萘的恒容燃烧热QV，并计算其恒压燃烧热Qp。（苯甲酸的燃烧热为26460Jg 1；燃烧铁丝的燃烧热值为2.9Jcm1。）注意事项：1. 未取出温感器，不得开盖；2. 点火线安装时不能碰壁；3. 压片时不可太松；4. 点火开关只按一次即可；5. 先调节好读数记时时间为30秒，再开始读数；6. 充氧时注意操作，手上不可附有油腻物。7. 将引燃铁丝的螺旋部分紧贴在样片的表面，两端固定在电极上（铁丝不能碰着金属小皿）。实验七 原电池电动势的测定一、实验目的1. 掌握可逆电池电动势的测量原理和电位差计的操作技术2. 学会一些电极的制备方法3. 加深对原电池、电极电势等概念的理解二、实验原理 凡是能使化学能转变为电能的装置都称之为电池(或原电池)。对定温定压下的可逆电池而言: 式中，G是电池反应的吉布斯自由能增量，F为法拉第常数，n为电极反应式中得失电子的数目，E为电池的电动势。可逆电池应满足如下条件: (1)电池反应可逆，亦即电池电极反应可逆。(2)电池中不允许存在任何不可逆的液接界。(3)电池必须在可逆的情况下工作，即充放电过程必须在平衡态下进行，亦即允许通过电池的电流为无限小。因此在制备可逆电池、测定可逆电池的电动势时应符合上述条件，在精确度不高的测量中，常用正负离子迁移数比较接近的盐类构成“盐桥”来消除液接电位。用电位差计测量电动势也可满足通过电池电流为无限小的条件。 在进行电池电动势测量时，为了使电池反应在接近热力学可逆条件下进行，采用电位差计测量。原电池电动势主要是两个电极的电极电势的代数和，如能测定两个电极的电势，就可以计算得到由它们组成的电池的电动势。下面以铜锌电池为例进行分析。电池表示式为： ZnZnSO4(m1)CuSO4(m2)Cu符号“”代表固相（Zn或Cu）和液相（ZnSO4或CuSO4）两相界面；“”代表连通两个液相的“盐桥”；m1和m2分别为ZnSO4和CuSO4的质量摩尔浓度。电池放电时，负极起氧化反应： ZnZn2+(Zn2)2e 正极起还原反应： Cu2+(Cu2+)2eCu 电池总反应为：Zn Cu2+(Cu2+)Zn2+(Zn2)Cu 电池电动势不能用伏特计来直接测量，因为当把伏特计与电池接通后，由于电池的放电，不断发生化学变化，电池中溶液的浓度将不断改变，因而电动势也会发生变化。另一方面，电池本身存在内电阻，所以伏特计所量出的只是两极上的电势降，而不是电池的电动势。只有在没有电流通过时的电势降才是电池的真正的电动势。电势差计是可以利用对消法原理进行电势差测量的仪器。即能在电池无电流（或极小电流）通过时测得其两极的电势差。这时的电势差是电池的电动势。 三、仪器和试剂电位差计1台，铜电极2只，锌电极1只，毫安表1只，直流复射式检流计1台，滑线电阻1只，精密稳压电源(或蓄电池)1台，铂电极2只，盐桥数只，标准电池1只， 饱和甘汞电极1只， CuSO4（0.1000mol/kg），稀HNO3 ( 6mol/L)，KCl饱和溶液，镀铜溶液， ZnSO4（0.1000mol/kg），稀H2SO4 (3mol/L)，Hg2(NO3)2饱和溶液，砂纸。四、实验步骤 1. 电极的制备锌电极的制备 将锌电极在稀硫酸溶液中浸泡片刻，取出洗净，插入0.1M ZnSO4中待用。铜电极的制备 将铜电极在硝酸中浸泡片刻，取出洗净，作为负极，以另一铜板作正极在镀铜液中电镀(镀铜液组成为:每升中含125gCuSO45H2O，25g H2SO4，50mL乙醇)（见右图）。控制电流为20 mA，电镀20 min得表面呈红色的Cu电极，洗净后放入0.1000molkg-1CuSO4中备用。2. 盐桥制备（教师已制备好） 简易法 用滴管将饱和KNO3(或NH4NO3)溶液注入型管中，加满后用捻紧的滤纸塞紧型管两端即可，管中不能存有气泡。凝胶法 称取琼脂1g放入50 mL饱和KNO3溶液中，浸泡片刻，再缓慢加热至沸腾，待琼脂全部溶解后稍冷，将洗净之盐桥管插入琼脂溶液中，从管的上口将溶液吸满(管中不能有气泡)，保持此充满状态冷却到室温，即凝固成冻胶固定在管内。取出擦净备用。3. 电池组合 将饱和KCI溶液注入50ml的小烧杯中,制盐桥,再将上面制备的锌电极和铜电极置于小烧杯内, 即成Cu-Zn电池, (装置如下图)Zn|Znso4-1)Cuso4-1)Cu 4. 电动势的测定 按有关电位差计附录，接好测量电路 计算室温下的标准电池的电动势 标定电位差计的工作电流。 分别测定下列三个原电池的电动势。 A、Zn(S)ZnSO4(0.1000 mlo.kg-1)KCl（饱和）| Hg2Cl2(S)- Hg(l)B、Hg(l)-Hg2Cl2(S)KCl（饱和）CuSO4(0.1000 mlo.kg-1)Cu(S) C、Zn(S)ZnSO4(0.1000 mlo.kg-1)CuSO4(0.1000 mlo.kg-1)Cu(S)D、Cu(S)|Cuso4-1) Cuso4-1)|Cu(S)测量时应在夹套中通入25恒温水。为了保证所测电池电动势的正确，必须严格遵守电位差计的正确使用方法。当数值稳定在0.1mV之内时即可认为电池已达到平衡。5. 数据处理 （1） 根据饱和甘汞电极的电极电势温度校正公式，计算实验温度饱和时饱和甘汞电极的电极电势： 饱和电极/V=0.2415-7.6110-4(T/K-298) （2） 根据测定的各电池的电动势，分别计算铜，锌电极的T、T、298。 实验八 分光光度法测磺基水杨酸铁配合物组成和稳定常数一、实验目的1. 学会用分光光度法测定配合物组成和稳定常数的方法。2. 掌握分光光度计的操作技术。二、实验原理根据朗伯-比尔定律，溶液中有色物质对光的吸收程度（吸光度A）与液层的厚度和有色物质的浓度成正比。 设中心离子M与配位体L能发生配位反应：在给定条件下，某中心离子M与配位体L反应，生成配离子MLn（略去电荷符号），若M与L都是无色的，而只有MLn有色，根据朗伯比尔定律，可知溶液的吸光度A与配离子浓度C成正比。测定溶液的吸光度，可以求出该配离子的组成和稳定常数。本实验采用等摩尔系列法进行测定。为了测定配合物MLn的组成，可用其物质的量浓度相等的M溶液和L溶液配成一个系列，其中M和L的总物质的量不变但两者的物质的量分数连续变化的混合溶液。测定它们的吸光度，作吸光度-组成图。与吸光度极大值(即溶液对光的吸收最大)相对应的溶液的组成，便是配合物的组成。设XL为A极大时L溶液的体积分数， M溶液的体积分数为： ， 则配合物的配位数为： 用等摩尔系列法还可求算配合物的稳定常数。在吸光度组成图中，在极大值两侧其中M或L过量较多的溶液，配合物的离解度都很小，所以吸光度与溶液组成(或配合物浓度)几乎成直线关系。但是当 XM和XL之比较接近于配合物组成的时候，也就是当两者过量都不多的时候，形成的配合物的离解度相对来说就比较大了，在此区域内曲线出现了近乎平坦的部分。吸光度-组成图中的A为曲线两侧直线部分的延长线交点，它相当于假定配合物完全不离解时的吸光度的极大值A1，而B则为实验测得的吸光度的极大值A2。显然配合物的离解度越大，则A1A2差值越大，所以对于配位平衡： 离解度： 平衡常数： （c为与A或B点相对应的溶液中M离子的总物质的量浓度）本实验选用磺基水杨酸（简写为H3R）与Fe3+形成的配位平衡体系， H3R和Fe3+等试剂与配合物的吸收光谱不重合，因此可用分光光度法测定。配合物的组成受溶液的pH影响，在pH=23时, 48时，811时，二者可形成颜色不同、组成不同的配离子。磺基水杨酸是一有机弱酸：酸根离子Sal2-可与Fe3+生成有色配合物，配位数随Sal2-的浓度增大而增加。显然，Sal2-与H+有关，因而在不同的pH下，配合物配位数不同。本实验是测定pH= 5时形成的橙红色磺基水杨酸铁配离子的组成及其稳定常数，实验中是通过加入一定量的HAcNaAc溶液来控制pH值。三、仪器与试剂722型分光光度计，容量瓶(50mL)，标准硫酸铁铵NH4Fe（SO4）212H2O（0.005 molL1），磺基水杨酸溶液H3R（0.005 molL1），HAc-NaAc缓冲液（10pH5）四、实验方法1. 将9个50ml容量瓶洗净编号，往1# 容量瓶中加入0.100 mol/L 缓冲液5.00 ml 、 0.0050 mol/L NH4Fe(SO4)2溶液10.00 ml，然后加蒸馏水稀释至刻度，摇匀。按同样方法根据表中所示各溶液的量将2#9#容量瓶配好。2. 用722分光光度计测定，选用槽宽为1cm的比色皿，以9#为空白，用460nm波长，分别测定各溶液的吸光度，记录数据。五、记录和结果 室温： K编 号123456789缓冲液体积5.005.005.005.005.005.005.005.005.00Fe3+体积VM(0.0050 mol/L)10.008.007.006.005.004.003.002.000.00H3R体积VL(0.0050mol/L)0.002.003.004.005.006.007.008.0010.00L的体积分数XL00.20.30.40.50.60.70.81吸光度A以吸光度A为纵坐标，配位体物质的量分数XL （即VL/(VL+VM)）为横坐标，作AXL图，求FeLn的配位体数目n和配合物的稳定常数K稳。 注意事项：1. 配制溶液时，为了避免2-4号瓶有沉淀生成，先加标准铁溶液和璜基水杨酸，摇匀使其充分配位后再加入缓冲溶液。2. 取拿比色皿时，手指只能捏住比色皿的毛玻璃面，而不能碰比色皿的光学表面。3. 比色皿外壁附着的水或溶液要用擦镜纸洗干，不要擦拭，以免损伤光学表面。4. 溶液配制时，移取Fe3、缓冲液、磺基水杨酸的吸管要专用（避免污染样品液）。实验九 最大泡压法测定溶液的表面张力一、实验目的1. 了解表面张力的性质，表面自由能的意义及表面张力和吸附的关系2. 掌握用最大泡压法测定表面张力的原理和技术3. 测定不同浓度乙醇水溶液的表面张力，计算表面吸附量和乙醇分子的横截面积二、实验原理1. 当溶剂中加入溶质时，溶剂的表面张力或者升高或者降低。表面张力变化的数值随溶液的浓度而异。由于溶质会影响表面张力，因此溶质在溶液表面的浓度将自发向小于或大于溶液本体浓度的趋势发展，以降低系统的表面吉布斯自由能，这就是溶液表面的吸附现象。Gibbs用热力学方法导出溶液中表面张力随浓度的变化率与表面过剩物质的量的关系式： （1）式中，为表面吸附量（单位：mol/m-2）；T为热力学温度（K）；c 为稀溶液浓度（mol/L）；R为气体摩尔常数。0，溶液表面浓度大于本体浓度，称为正吸附；0，称为负吸附。对于发生正吸附的物质，开始时随着c 的增加迅速下降，以后逐渐平缓，其c 曲线如右图所示。如在图中曲线上某点a 作切线，由此切线的斜率就可以计算对于浓度c 的表面过剩物质的量。2. 溶液表面的吸附是单分子吸附，按Langmuir吸附等温式， （2）式中为饱和吸附量，K为常数。将上式取倒数可得： （3）如作图，则图中直线斜率的倒数即为 。如果以N代表1 m2 表面上溶质的分子数，则有 NL （4）式中L为阿伏加德罗常数，由此可得每个溶质分子在表面上所占据的横截面积为： （5）3. 本实验用最大泡压法测定乙醇水溶液的表面张力。此法是将毛细管的一端与液面相接触。如果设法降低溶液表面的压力，使毛细管内气体压力大于溶液表面的压力，则在毛细管与溶液相接触处将产生一气泡，随着压力差加大，气泡也逐渐增大。此压力差在毛细管端面上所产生的作用力稍大于毛细管口液体的表面张力时，气泡就脱离毛细管口而逸出。压力差又重新减少。气泡逸出瞬间的最大压力差可以从U型压力计上读出。根据拉普拉斯公式，最大压力差p应为： （6）用同一根毛细管分别测定具有不同表面张力（1和2）的溶液时，可得下列关系： （7）式中k称为毛细管常数，可用已知表面张力的物质来确定。三、仪器与试剂表面张力测定装置，阿贝折光仪，滴管，烧杯（20 mL），乙醇（分析醇），恒温水浴四、实验方法1. 配制溶液用称重法粗略配制5，10，15，20，25，30，35，40的乙醇水溶液各50 mL 待用。2. 调节水温至25（或30）。3. 测定毛细管常数 将玻璃器皿认真洗涤干净，在测定管中注入蒸馏水，使管内液面刚好与毛细管口相接触，置于恒温水浴内恒温10 min 。毛细管须保持垂直并注意液面位置，然后按图接好测量系统。慢慢打开抽气瓶活塞，注意气泡形成的速率应保持稳定，通常控制在每分钟812个气泡为宜，即数字式微压差测量仪的读数（瞬间最大压差）约在700800 Pa 之间。读数3次，取平均值。4. 测定乙醇溶液的表面张力按实验步骤三分别测量不同浓度的乙醇溶液。从稀到浓依次进行。每次测量前必须用少量被测液洗涤测定管，尤其是毛细管部分，确保毛细管内外溶液的浓度一致。5. 分别测定乙醇溶液的折光率阿贝折光仪的使用，见书后仪器八。五、数据处理1. 以纯水的测量结果按方程（7）计算K值。纯水的表面张力见附录2. 根据所测折光率，由实验室提供的浓度折光率工作曲线查出各溶液的浓度。3. 分别计算各种浓度溶液的值。4. 作c 图，并在曲线上取10个点，分别作出切线，并求得对应的斜率。5. 根据方程（3）求算各浓度的吸附量，作出图，由直线斜率求，并计算B值。注意事项：做好本实验的关键在于玻璃器皿必须洗涤干净；毛细管应保持垂直，其端部应平整；溶液恒温后，体积略有改变，应注意毛细管平面与液面接触处要相切。仪器一 气体钢瓶减压阀氧气钢瓶减压阀的工作原理1. 氧气钢瓶减压阀的外观及工作原理氧气钢瓶减压阀的高压腔与钢瓶连接，低压腔为气体出口，通往使用系统。高压表的示值为钢瓶内贮存气体压力。低压表的出口压力可由调节螺杆控制。 使用时先打开钢瓶总开关，然后顺时针转动低压表压力调节螺杆，使其压缩主弹簧并传动薄膜、弹簧垫块和顶杆儿将活门打开。这样进口的高压气体由高压室经节流减压后进入低压室，并经出口通往工作系统。转动调节螺杆，改变活门开启的高度，从而调节高压气体的通过量并达到所需的减压压力。 氧气钢瓶减压阀外观示意图 钢瓶减压阀工作原理示意图 减压阀都装有安全阀，它是保护减压阀安全使用的装置，也是减压阀出现故障的信号装置。如果由于活门垫、活门损环或由于其他原因，导致出口压力自行上升并超过一定许可值时，安全阀会自动打开排气。2. 氧气钢瓶减压阀的使用方法（1）按使用要求的不同，氧气钢瓶减压阀有多种规格。最高进口压力大多为150kg/cm2（约150105 Pa），最低进口压力不小于出口压力的2.5倍。出口压力规格较多，最高出口压力为 40kg/cm-2（约为40105 Pa）。（2）安装减压阀时应确定其连接规格是否与钢瓶和使用系统的接头一致。减压阀与钢瓶采用半球面连接，靠旋紧螺母来使其完全吻合。因此，在使用时应保持两半球面的光洁，以确保良好的气密效果。安装前可用高压气体吹除灰尘。必要时也可用四氟乙烯等材料作垫圈。（3）氧气减压阀应严禁接触油脂，以免发生火警事故。（4）停止工作时，应将减压阀中余气放尽，然后拧松调节螺杆以免弹性元件长久受压变形。（5）减压阀应避免撞击振动，不可与腐蚀性物质相接触。仪器二 电位差计SDCIII数字电位差综合测试仪（一）使用方法1. 开机 用电源线将仪表后面板的电源插座与220 V 电源连接，打开电源开关（ON），预热15 分钟后再进入下一步。2. 内标为基准进行测量 （1）校验a. 用测试线将被测电动势按“”、“”极性与“测量插孔”连接。b. 将“测量选择”旋钮置于“内标”。c. 将“100”位旋钮置于“1”，“补偿”旋钮逆时针旋到底，其它旋钮均置于“0”，此时，“电位指标”显示“1.000000”V，若显示小于“1.000000”V可调节补偿电位器以达到显示“1.000000”V，若显示大于“1.000000”V应适当减小“100104”旋钮，使显示小于“1.000000”V再调节补偿电位以达到“1.000000”V。d. 待“检零指示”显示数值稳定后，按一下“采零”键，此时，检零指示应显示“0000”。（2）测量a. 将“测量选择”置于“测量”。b. 调节“100104”五个旋钮，使“检零指示”显示数值为负且绝对值最小。c. 调节“补偿旋钮”，使“检零指示”显示为“0000”，此时，“电位显示”数值即为被测电动势的值。3. 以外标为基准进行测量（1）校验a. 将已知电动势的标准电池按“”、“”极性与“外标插孔”连接。b. 将“测量选择”旋钮置于“外标”。c. 调节“100104”五个旋钮和“补偿”旋钮，使“电位指示”显示的数值与外标电池数值相同。d. 待“检零指示”显示数值稳定后，按一下“采零”键，此时，检零指示应显示“0000”。（2）测量a. 拔出“外标插孔”的测试线，再用测试线将被测电动势按“”、“”极性接入“测量插孔”。b. 将“测量选择”置于“测量”。c. 调节“100104”五个旋钮，使“检零指示”显示数值为负且绝对值最小。d. 调节“补偿旋钮”，使“检零指示”显示为“0000”，此时，“电位显示”数值即为被测电动势的值。4. 关机首先关闭电源开关（OFF），然后拔下电源线。（二）注意事项测量过程中，若“检零指示”显示溢出符号“OU.L”，说明“电位指示”显示的数值与被测电动势值相差过大。