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,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,燃烧热的测定,一、实验目的,二、实验原理,三、药品仪器,四、实验步骤,五、实验记录,六、数据处理,八、注意事项,九、思考题,七、结果分析与讨论,燃烧热的测定一、实验目的二、实验原理三、药品仪器四、实验步骤,实验目的,1.,通过萘的燃烧热的测定,掌握有关热化学实验的一般知识和测量技术,了解氧弹式量热计的原理、构造和使用方法。,2.,了解恒压燃烧热与恒容燃烧热的差别及相关关系。,3.,学会应用图解法校正温度的改变值。,实验目的 1.通过萘的燃烧热的测定,掌握有关热化,实验原理,1mol,物质在标准压力下（,101.325KPa,）,完全燃烧,时所放出的热量称为燃烧热。在恒容条件下测得的燃烧热为恒容燃烧热（,Q,V,=,内能变化,U,），在恒压条件下测得的燃烧热为恒压燃烧热（,Q,P,=,热焓变化,H,），若把参加反应的气体和反应生成的气体作为理想气体处理，则存在下列关系式：,Q,P,= Q,V,+nRT,式中： ,n-,生成物和反应物气体的物质的量之差；,R-,摩尔气体常数，,8.315J/K,mol,；,T-,反应前后的绝对温度，,K,（取反应前后的平均值）。,实验原理 1mol物质在标准压力下（1,所谓完全燃烧,:,是指该物质中,C,变为,CO,2,（气），,H,变为,H,2,O,（液），,S,变为,SO,2,（气），,N,变为,N,2,（气），,Cl,变为,HCl,（水溶液）金属如银等都成为游离状态。,本实验采用氧弹式量热计测量物质的燃烧热。,所谓完全燃烧:是指该物质中C变为,氧弹式量热计测量燃烧热的基本原理是：,假设环境与量热体系没有热量交换，样品完全燃烧所放出的热量全部用于量热体系的温度改变，那么，如果测得温度改变值,和量热体系的水当量（即量热体系温度升高,时所需的热量），就可以计算样品的燃烧热。,氧弹式量热计测量燃烧热的基本原理是：假,根据能量守恒原理，用苯甲酸标定量热体系的水当量（,VC+C,卡,）或,C,卡,：,WQ,V,+qb= (VC+C,卡,)T,式中：,W,苯甲酸的质量，,g,；,Q,V,苯甲酸的燃烧热，,26465J/g,；,q,引火丝的燃烧热，,3.136J/cm,；,b,引火丝的长度，,cm,；,V,量热容器中水的体积，,ml,；,C,水的比热，,4.1868J/g,K,；,水的密度，,g/ml,；,C,卡,除水以外的量热体系的热容，,J/K,；,T,校正后的温度变化值，,K,。,根据能量守恒原理，用苯甲酸标定量热体,萘燃烧热,Q,V,的测定：,式中：,M-,为萘的分子量，,128.17g/mol,；,C,卡,-,由苯甲酸标定求得；,其它符号同上。,萘燃烧热QV的测定：,药品仪器,1.,氧弹式量热计（附压片机）,；,2.,氧气钢瓶（附减压阀及氧气表）,；,3.,万用表；,4.,引火丝（,0.12mmCu-Ni,丝，,q=3.136J/cm,）；,5.,贝克曼温度计,；,6.,电子天平；,7.,容量瓶（,500ml,、,1000ml,）；,8.,苯甲酸（,AR,，烘干后置于干燥器内,），萘（,AR,）；,9.,等等。,药品仪器1.氧弹式量热计（附压片机）；,氧弹式量热计（附压片机）,氧弹式量热计（附压片机）,氧气钢瓶（附减压阀及氧气表）,氧气钢瓶（附减压阀及氧气表）,贝克曼温度计,贝克曼温度计,实验步骤,1.,量热计水当量,C,m,的测定,样品压片和装置氧弹,氧弹充氧气,装置热量计,点火燃烧和升温的测量,整理设备，准备下一步实验,2.,测量萘的燃烧热,称取,0.6g,左右的萘，用上述方法测定萘的燃烧热。,实验步骤1.量热计水当量Cm的测定样品压片和装置氧弹氧弹充氧,1.,样品压片和装置氧弹,（,1,）称取,1g,左右的苯甲酸（不得超过,1.1g,）；,（,2,）量取,14cm,长的引火丝，中间用细铁丝绕几圈做成弹簧形状，在天平上准确称量；,（,3,）将引火丝放在模子的底板上，然后将模子底板装进模子中，并倒入称好的苯甲酸样品；,（,4,）将模子装在压片机上，下面填以托板，徐徐旋紧压片的螺丝直到压紧样品为止（压得不能太紧也不能压得太要松，为什么？）；,（,5,）抽走模子底下的托板，再继续向下压，则样品和模子一起脱落，然后在天平上准确称量（样品,+,引火丝）；,（,6,）将样品上的引火丝两端固定在氧弹的两个电极上，引火丝不能与坩埚相碰（为什么？）；,（,7,）向氧弹内加,10ml,蒸馏水，将氧弹盖盖好。（操作？）,1.样品压片和装置氧弹（1）称取1g左右的苯甲酸（不得超过1,2.,氧弹充氧气,（,1,）用万用电表测量氧弹上两电极是否通路（两极电阻约,10,），如不通应打开氧弹重装，如通路即可充氧。,（,2,）氧弹与氧气瓶连接：,旋紧氧弹上出气孔的螺丝；,将氧气表出气孔与氧弹进气孔用进气导管连通，此时氧气表减压阀处关闭状态（逆时针旋松）；,打开氧气瓶总阀（钢瓶内压不小于,3MPa,），沿顺时针旋紧减压阀至减压表压为,2MPa,，充气,2min,，然后逆时针旋松螺杆停止充气；,旋开氧弹上进气导管，关掉氧气瓶总阀，旋紧减压阀放气，再旋松减压阀复原。,2.氧弹充氧气（1）用万用电表测量氧弹上两电极是否通路（两极,3.,装置热量计,（,1,）用万用电表再次测量氧弹两极是否通路，若电阻在,10,左右（如果没有，须放气重装），将氧弹放入量热计内桶；,（,2,）用容量瓶准确量取已被调好的低于外桶水温,0.5-1.0,的蒸馏水,2500ml,，装入量热计内桶；,（,3,）装好搅拌器，将点火装置的电极与氧弹的电极相连；,（,4,）将已调好的贝克曼温度计插入桶内，盖好盖子，总电源开关打开，开始搅拌；,（,5,）振动点火开关开向振动，计时开始，每隔,0.5min,读取贝克曼温度计,3.装置热量计（1）用万用电表再次测量氧弹两极是否通路，若电,4.,点火燃烧和升温的测量,（,1,）按振动点火开关开向振动，计时开始，每隔,1min,读取贝克曼温度计温度一次，共读取十次；,（,2,）按振动点火开关开向点火，点火指示灯亮后,1s,左右又熄灭，而且量热计温度迅速上升，表示氧弹内样品已燃烧。可将振动点火开关开向振动，并每隔,0.5min,读取贝克曼温度计温度一次；,（,3,）至温度不再上升（缓慢）而开始下降时，再每隔,1min,读取贝克曼温度计温度一次，共读取十次。,4.点火燃烧和升温的测量（1）按振动点火开关开向振动，计时开,5.,整理设备，准备下一步实验,（,1,）停止搅拌，关掉总电源开关；,（,2,）取出氧弹，并打开放气阀放气；,（,3,）观察燃烧情况，取出剩余的引火丝，并准确量取剩余长度；,（,4,）倒掉氧弹和量热计桶中的水，并擦干、吹干。,5.整理设备，准备下一步实验（1）停止搅拌，关掉总电源开关；,实验数据记录,实验日期：,；室温：,；气压：,KPa,1.,量热体系,C,卡,的测定,2.,萘燃烧热,Q,V,的测定,实验数据记录实验日期： ；室温： ；气压,1.,量热体系,C,卡,的测定,苯甲酸样品重,g,；引火丝长度,cm,；,引火丝剩余长度,cm,；水的体积,ml,；,水的温度, ；氧弹计外壳套筒温度,。,时间,(min),1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,贝克曼温度计示值,1.量热体系C卡的测定时间(min)12345678910,2.,萘燃烧热的测定,萘样品重,g,；引火丝长度,cm,；,引火丝剩余长度,cm,；水的体积,ml,；,水的温度,；氧弹计外壳套筒温度,。,时间,(min),1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,贝克曼温度计示值,2.萘燃烧热的测定时间(min)12345678910,数据处理,1.,确定,T,1,、,T,2,2.,确定,1,、,2,3.,求,C,卡,4.,求出萘的恒容燃烧热,Q,V,5.,求出萘的恒压燃烧热,Q,P,6.,与文献值比较,数据处理1.确定T1、T2,1.,用雷诺图（温度,时间曲线）法分别校正苯甲酸和萘燃烧而使量热体系温度改变的,T,1,、,T,2,。,1.用雷诺图（温度时间曲线）法分别校正苯甲酸和萘燃烧而,b,点相当于开始燃烧点，,c,为观察到的最高点的温度读数，过,T,1,T,2,线段中点,T,作水平线,TG,，于,T-t,线相交于点,G,，过点,G,作垂直线,AB,，此线与,ab,线和,cd,线的延长线交于,E,、,F,两点，则点,E,和点,F,所表示的温度差即为欲求温度的升高值,T,。,即,T=T,E,-T,F,说明：,b点相当于开始燃烧点，c为观察到的,2.,根据水的温度，分别确定水的密度,1,、,2,温度,10,11,12,13,14,15,密度,g/ml,0.9997,0.9996,0.9995,0.9994,0.9993,0.9991,温度,16,17,18,19,20,21,密度,g/ml,0.9990,0.9988,0.9986,0.9984,0.9982,0.9980,温度,22,23,24,25,26,27,密度,g/ml,0.9978,0.9975,0.9973,0.9971,0.9968,0.9965,温度,28,29,30,31,32,33,密度,g/ml,0.9962,0.9960,0.9957,0.9954,0.9950,0.9947,2.根据水的温度，分别确定水的密度1、2 温度 101,3.,根据,求,C,卡,3.根据,4.,根据,求出萘的恒容燃烧热,Q,V,4.根据,5.,根据,求出萘的恒压燃烧热,Q,P,萘的燃烧反应式为：,(,T,为氧弹计外壳套筒温度，,n=-2,),5.根据,文献值：,萘,C,10,H,8,（,s,）的,c,H,0,m,（,101.325KPa,298K),文献值为,-5153.9KJ/mol,因,Q,P,=H,，如温度差别不大,（即,298K,）,，压力影响不大，可认为,H,c,H,0,m,文献值： 萘C10H8（s）的cH0m （101.325,实验结果与讨论,结果：实测值为,Q,P,=,计算实验偏差：,分析产生偏差的原因：,有何建议与想法？,实验结果与讨论结果：实测值为QP=,注意事项：,1.,样品按要求称取，不能过量。过量会产生过多热量，温度升高会超过贝克曼温度计的刻度；,2.,样品压片时不能过重或过轻；,3.,引火丝与样品接触要良好，且不能与坩锅等相碰；,4.,调节贝克曼温度计时，要轻慢；,5.,“,点火,”,要果断。,注意事项：1.样品按要求称取，不能过量。过量会产生过多热量，,附：贝克曼温度计调节方法,1.,首先确定贝克曼温度计在水中的显示值是否在,1.5,左右，否则需要调整；,2.,水银柱连接：将贝克曼温度计倒置，使上下水银相连，调整至合适位置；,3.,震断水银柱：然后正立贝克曼温度计，震断水银柱；,4.,把贝克曼温度计再放在水中，看它的显示值是否在,1.5,左右，否则需进一步调整，直至满足要求。,附：贝克曼温度计调节方法1.首先确定贝克曼温度计在水中的显示,点火成败判断：,点火指示灯亮后熄灭，温度迅速上升，表明样品已燃；,点火指示灯亮后不熄，表示引火丝没有烧断，应加大电流引燃；,点火指示灯不亮，加大电流也不亮，温度不上升，则须打开检查或重装。,点火成败判断：点火指示灯亮后熄灭，温度迅速上升，表明样品已燃,思考题,1.,指出,Q,P,= Q,V,+nRT,公式中各项的物理意义。,2.,在这个实验中，哪些是体系？哪些是环境？实验过程中有无热损耗？这些损耗对实验结果有何影响？,3.,实验测得的温度差为何要用雷诺作图法校正？还有哪些误差影响测量的结果？,思考题 1.指出QP= QV +nRT公式中各项的物,加强实践教学提高创新能力,加强实践教学,液体饱和蒸气的测定,一、实验目的,二、实验原理,三、药品仪器,四、实验步骤,五、实验记录,六、数据处理,八、注意事项,九、思考题,七、结果分析与讨论,液体饱和蒸气的测定一、实验目的二、实验原理三、药品仪器四、实,实验目的,1.,明确液体饱和蒸气压的定义，了解纯液体饱和蒸气压与温度的关系。,2.,掌握用静态法测定纯液体在不同温度下饱和蒸气压的方法，并通过实验求出所测温度范围的平均摩尔汽化热。,3.,熟悉和掌握真空泵和恒温槽的使用。,实验目的 1.明确液体饱和蒸气压的定义，了解纯液,实验原理,在一定的温度下，纯液体与其气相达成平衡时蒸气的压力，称为该温度下液体的饱和蒸气压。,液体的饱和蒸气压与液体的性质和温度等因素有关。,纯液体的饱和蒸气压是随温度而改变，当温度升高时，蒸气压增大；温度降低时，则蒸气压减小。,当蒸气压与外界压力相等时，液体便沸腾。我们把外压为,101.325kPa,的沸腾温度定义为液体的正常沸点。,实验原理 在一定的温度下，纯液体与其气,对于任何纯物质的气液两相平衡体系，体系的温度与饱和蒸气压的关系符合克拉贝龙方程式,（,Clapeyron equation),，即,式中：,vap,H,为该液体的蒸发热；,vap,V,为（,V,g,-V,l,）即液相转化为气相的体积差；,对于任何纯物质的气液两相平衡体系，体系,因为,V,g,大大于,V,l,，所以，,V,l,可忽略不计。,并假设蒸气为理想气体，且当,n=1mol,时，那么,因为Vg大大于Vl，所以，Vl可忽略不计,式中：,P-,液体饱和蒸气压，,Pa,；,T-,温度，,K,；,R-,气体常数，,8.315J/K,mol,；,vap,H,m,-,摩尔蒸发热，,J/,mol,式中：P-液体饱和蒸气压，Pa；,作 关系直线,其斜率,k,为,截距为,平均,摩尔蒸发热,vap,H,m,即可求得。,当,P=101.324kPa,、,k,、,C,代入上式，即求得正常沸点温度,T,。,作 关系直线,测定饱和蒸气压常用的方法：,1.,动态法：,常用的有饱和气流法，即通过一定体积的已被待测溶液所饱和的气流，用某物质完全吸收。然后称量吸收物质增加的质量，求出蒸气的分压力。,2.,静态法：,把待测物质放在一个封闭体系中，在不同的温度下，直接测量蒸气压或在不同外压下测定流体的沸点。,本实验采用静态法。,测定饱和蒸气压常用的方法： 1.动态法：,药品仪器,1.,2XZ,型旋片式真空泵,；,2.,HLP,03A,型低真空计,（含压力传感器）；,3.,磁力加热搅拌器,；,4.7403,型电子继电器；,5.,接触温度计、玻璃温度计；,6.,平衡管、缓冲瓶；,7.,秒表；,8.,苯（,AR,）；,9.,等等。,药品仪器1.2XZ型旋片式真空泵；,2XZ,型旋片式真空泵,2XZ型旋片式真空泵,HLP,03 A,型低真空计,HLP03 A型低真空计,磁力加热搅拌器,磁力加热搅拌器,实验步骤,熟悉实验装置及抽气流程,检查平衡管中苯的量是否符合要求,打开平衡管的冷凝水,检查系统是否漏气,确定温度恒温后开始抽气,放气平衡读取数据,温度调高,2-3,重复,5-6,步，测,8-10,点数据,实验步骤熟悉实验装置及抽气流程检查平衡管中苯的量是否符合要求,1.,熟悉实验装置及抽气流程,1.熟悉实验装置及抽气流程,2.,检查平衡管中苯的量是否符合要求,（,1,）,平衡管,A,球中苯液面高于,2/3,，,U,形管中苯液面有,1/2,高，即能满足实验要求。,（,2,）不满足上述要求，即需重新补加苯的量，至满足要求为止。,（,3,）如果平衡管中有异物或有颜色（苯为无色），需倒出原液体，用苯清洗平衡管，然后装苯至满足要求为止。,2.检查平衡管中苯的量是否符合要求（1）平衡管A球中苯液面高,3.,打开平衡管的冷凝水,实验前先打开平衡管的冷凝水，流量适量即可。,（为什么实验前要先打开平衡管的冷凝水？）,3.打开平衡管的冷凝水 实验前先打开平衡管的冷,4.,检查系统是否漏气,（,1,）首先熟悉抽气系统及活塞,3,（起始处关闭状态）的操作；,（,2,）启动真空泵，缓慢调节活塞,3,（以形管中的气泡速度适中为准）抽气至,60KPa,左右，之后关闭活塞,3,；,（,3,）打开秒表，,5min,后，观测前后压力变化是否超过,100Pa,，如果没有即可进入实验阶段，如果超过即检查各接口，然后重新抽气检查。,4.检查系统是否漏气（1）首先熟悉抽气系统及活塞3（起始处关,5.,确定温度，恒温后开始抽气,（,1,）调节接触温度计，确定起始温度（比水温高,1-2,即可），同时启动磁力搅拌器；,（,2,）恒温后，启动真空泵，调节活塞,3,，保持形管中的气泡速度适中即可（为什么？）；,（,3,）气泡速度过快，却调节活塞,3,，缓慢放点空气抑制气泡速度过快（为什么？） ；,（,4,）连续抽气,20min,后，却调节活塞,3,，缓慢放点空气，使形管中的苯左右平衡，即记下压力和温度；,5.确定温度，恒温后开始抽气（1）调节接触温度计，确定起始温,6.,放气平衡读取数据,连续抽气,20min,后，却可调节活塞,3,，缓慢放点空气，使形管中的苯左右平衡，同时记下压力和温度；,6.放气平衡读取数据 连续抽气20min后，却可调节活,7.,调温，重复,5-6,步实验,（,1,）调节接触温度计，温度调高,2-3,，加热至恒温,（加热过程中，为什么不能同时抽气？）,；,（,2,）重复,5-6,步，测,8-10,点数据；,（,3,）实验结束，先关闭真空泵，调节活塞,3,缓慢放气，至常压后再关闭其它开关。,7.调温，重复5-6步实验（1）调节接触温度计，温度调高2-,实验数据记录,实验日期：,；室温：,；气压：,Pa,温度,t(),气压,P(kPa),实验数据记录实验日期： ；室温： ；气压：,数据处理,1.,计算,lnP,、,T,-1,，,P,单位为,Pa,T=273.15+t, lnP,取至小数点后第三位，,T,-1,取四位有效数字,（附表）,。,2.,作,lnP-T,-1,关系直线图，计算直线斜率,k,（附图）,；,3.,计算苯的平均,摩尔蒸发热,vap,H,m,；,4.,确定直线截距,C,；,5.,计算标准压力下苯的正常沸点,T,b,。,数据处理1.计算lnP、T-1，P单位为Pa,附表：,T(K),T,-1,lnP,P,单位为,Pa,，,T=273.15+t,附表：T(K)T-1lnPP单位为Pa， T=273.15+,x,1,x,2,0,y,1,y,2,A,B,T,-1,(1/K),lnP,(Pa),lnP-T,-1,关系直线图,x1x20y1y2ABT-1(1/K)lnP(Pa)lnP-,苯的平均,摩尔蒸发热,vap,H,m,苯的平均摩尔蒸发热vapHm,确定直线截距,C,取任意一点（,lnP,和,T,-1,），代入上式即求出,C,值。,确定直线截距C取任意一点（lnP和T-1），代入上式即求出C,标准压力下苯的正常沸点,T,b,取标准压力（,P=101.325KPa,）代入下式，即可求出苯的正常沸点,T,b,值。,标准压力下苯的正常沸点Tb 取标准压力（P=101.3,文献值：,苯在标准压力下，,正常沸点,T,b,=80.10,平均摩尔蒸发热,vap,H,m,=30.765KJ/mol,要求,:,logp,T,-1,线性关系的相关系效,r,0.999,。在实验温度范围内得出平均摩尔蒸发热和正常沸点与文献值对照，其相对误差应在,2,以内。,文献值： 苯在标准压力下，,实验结果与讨论,结果：实测值为,T,b,=,vap,H,m,=,计算实验偏差：,分析产生偏差的原因：,有何建议与想法？,实验结果与讨论结果：实测值为Tb=,注意事项：,1.,检查球形、形管中苯的量是否符合要求；,2.,检查系统是否漏气：抽至压力小于,60kPa,以下；,3.,利用,3,阀控制形管中气泡上升的速度；,4.,加热时，请不要抽气；,5.,实验结束后，向平衡管通入大气时的速度也要缓慢。,注意事项：1.检查球形、形管中苯的量是否符合要求；,思考题,1.,静态法测蒸气压的原理是什么？,2.,能否在加热情况下检查是否漏气？,3.,如何判断等压计中试样球与等压计间空气已全部排出？如未排尽空气，对实验有何影响？,4.,实验时抽气和漏入空气的速度应如何控制？为什么？,5.,升温时如液体急剧汽化，应作何处理？,6.,每次测定前是否需要重新抽气？,7.,等压计的形管内所贮液体起到何作用？,思考题1.静态法测蒸气压的原理是什么？,加强实践教学提高创新能力,加强实践教学,分光光度法测定络合物稳定常数,一、实验目的,二、实验原理,三、药品仪器,四、实验步骤,五、实验记录,六、数据处理,八、注意事项,九、思考题,七、结果分析与讨论,分光光度法测定络合物稳定常数一、实验目的二、实验原理三、药品,实验目的,1.,学习测定三价铁与铁钛试剂形成的配合物组成和稳定常数的方法。,2.,掌握测量原理和分光光度计的操作使用方法。,实验目的 1.学习测定三价铁与铁钛试剂形成的配合,实验原理,本实验通过分光光度法测定硫酸铁铵,FeNH,4,(SO,4,),2,12H,2,O,中的,Fe,3+,与铁钛试剂,C,6,H,2,(OH),2,(SO,3,Na),2,H,2,O,形成络合物的组成,n,和络合物稳定常数,K,。,Fe,3+,(,以下用,M,表示,),与配位体铁钛试剂,(,以下用,L,表示,),在不同,pH,的溶液中形成不同配位数、不同颜色的络合物。在用缓冲溶液,(,醋酸,-,醋酸铵,),保持溶液,pH,不变的条件下，可用等摩尔递变法测定络合物组成,n,和络合物稳定常数,K,。,实验原理 本实验通过分光光度法测定硫酸,等摩尔递变法的原理：,在保持总摩尔数不变的前提下，依次逐渐改变体系中,Fe,3+,与铁钛试剂两个组分的摩尔分数的比值，并测定它们的物理化学参数，来研究两组分混合时是否发生化合、络合、缔合等作用，以及发生这些作用时两组分的化学比。,等摩尔递变法的原理：,本实验用硫酸铁铵和铁钛试剂摩尔分数比为,3.3/6.7,的络合物，在,723,分光光度计上寻找最大吸收峰所对应的波长。在此波长下，硫酸铁铵、铁钛试剂和缓冲溶液的吸收很小。,根据朗伯,-,比耳,（,Lambert-Beer,）,定律：,消光值,D=lC,其中：,-,吸光系数；,l-,比色皿光径长度；,C-,络合物浓度。,本实验用硫酸铁铵和铁钛试剂摩尔分数比为3.3/6.,在其他条件固定不变的情况下，消光值,D,与络合物浓度,C,成正比，作,D,与摩尔分数比,y,的直角坐标，该曲线极大值所对应的摩尔分数比就是络合物的化学比，即络合物的组成,n,。,D,0,y,Fe3+,1,y,Fe3+,在其他条件固定不变的情况下，消光值D与络,当溶液中金属离子,M,和配位体,L,形成络合物,ML,n,时，其反应平衡式可写成：,设开始时,M,和,L,的浓度分别为,a,、,b,，而平衡时络合物浓度为,x,，则络合稳定常数,K,，即：,当溶液中金属离子M和配位体L形成络合物,络合物稳定常数的计算,D,0 y,1,y,2,1,y,Fe3+,络合物稳定常数的计算 D0 y1 y2,因为,即,因为即,应用迭代法求解（,x,）,分析：,开始,a b 0,平衡,(a-x) (b-nx) x,x,0,、,(a-x),0,、,(b-nx),0,即,0,xa,，且,0,xb/n,a,为,a,1,、,a,2,中较小者，,b,为,b,1,、,b,2,中较小者，然后,a,与,b/n,再进行比较哪个较小，即可确定,x,的合理范围，在该范围内取一,x,0,进行迭代求,x,。,应用迭代法求解（x） 分析：,药品仪器,1.,723,型可见分光光度计,；,2.,硫酸铁铵（,AR,）、铁钛试剂（,AR,）；,3. H,2,SO,4,溶液；,4.,醋酸,醋酸铵缓冲溶液；,5.,移液管、容量瓶；等等。,药品仪器1. 723型可见分光光度计；,723,型可见分光光度计,723型可见分光光度计,实验步骤,预热,723,分光光度计,配制硫酸铁铵铁钛试剂,配制具体待测溶液,分光光度计调零,用,12,号溶液寻找最大波长,设定波长,测定溶液的消光值,实验步骤预热723分光光度计配制硫酸铁铵铁钛试剂配制具体待测,分光光度计通过自测后，在绘图仪上打出开工信号：,“,723 SPECTROPHO TOMETER,”,预热,30,分钟后可开始测试。,分光光度计通过自测后，在绘图仪上打出开,准确配制：,0.005M,硫酸铁铵溶液,250ml,，硫酸铁铵应称取多少？,0.005M,铁钛试剂溶液,250ml,，铁钛试剂应称取多少？,准确配制：,第一组溶液,溶液编号,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,硫酸铁铵,ml,数,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,3.3,0,铁钛试剂,ml,数,10,9,8,7,6,5,4,3,2,1,0,6.7,0,缓冲溶液,ml,数,25,25,25,25,25,25,25,25,25,25,25,25,25,第一组溶液溶液编号12345678910111213硫酸铁铵,第二组溶液,溶液编号,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,硫酸铁铵,ml,数,0,0.5,1,1.5,2,2.5,3,3.5,4,4.5,5,铁钛试剂,ml,数,5,4.5,4,3.5,3,2.5,2,1.5,1,0.5,0,缓冲溶液,ml,数,25,25,25,25,25,25,25,25,25,25,25,第二组溶液溶液编号1234567891011硫酸铁铵ml数0,分光光度计调零,取,2,只比色皿，装入蒸馏水，分别放置于,R,、,S1,，待数显稳定后，按 键，自动调零。,ASB.O100%T,分光光度计调零 取2只比色皿，装入蒸,寻找最大波长,把,S,1,比色皿中的蒸馏水倒掉，装入,12,号溶液，进行全波长扫描。其操作步骤如下：,/GOTO,330,ENTER,MODE,1,START/STOP,寻找最大波长 把S1比色皿中的蒸馏水倒掉,设定波长,用直尺量出扫描光谱图上最大吸收峰所对应的波长，并按以下操作：,最后，设定波长：,FUNC,2,、,2,ENTER,波长,2,FUNC,ENTER,ENTER,ENTER,/GOTO,波长,ENTER,设定波长 用直尺量出扫描光谱图上最大吸收峰所对应的波长,消光值的测定,四个比色皿装入蒸馏水，放置于,R,，待数显稳定后，按 键，自动调零。保留,R,比色皿，另三个比色皿分别放置于,S,1,S,2,，待数显稳定后，按 键，自动调零。,S,1,S,2,比色皿蒸馏水倒掉，依次装入被测溶液，在 方式下，每按一次 键输出并打印一次数据。,如不在 方式时，按,进入 方式即可。,ASB.O100%T,ASB.O100%T,DATA,START/STOP,DATA,MODE,2,ENTER,DATA,消光值的测定 四个比色皿装入蒸馏水，放置于R，待数,实验数据记录,实验日期：,；室温：,；气压：,KPa,撕下,723,分光光度计上所打印的数据，并标好所测溶液组数、溶液编号。,实验数据记录 实验日期： ；室温： ；气压,数据处理,1.,对所测消光值进行校正,(,附图,),；,2.,校正后的消光值,(,附表,),；,3.,作消光值,D,y,Fe3+,关系图,；,4.,确定络合物组成,n,；,5.,计算络合物稳定常数,K,；,6.,文献值,。,数据处理1.对所测消光值进行校正(附图)；,附图：,在消光值,D,0,-y,Fe3+,直角坐标上，分别描出所测两组消光值中,y,Fe3+,为,0,和,1,时的点，以及最大消光值所对应的,y,Fe3+,上，用缓冲溶液,(13,号,),样品所测的消光值代替，然后分别连结三点成一折线。即可求出消光值的校正值,D,0,。,D,0,0 y,1,y,2,1,y,Fe3+,附图： 在消光值D0-yFe3+直角坐标上，分,附表：,y,Fe3+,0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8,0.9,1,校正前,D,/,校正,D,0,校正后,D,附表：yFe3+00.10.20.30.40.50.60.7,D,y,Fe3+,关系图,:,D,0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1,y,Fe3+,y,1,y,2,y,Fe3+(2),y,Fe3+(1),DyFe3+关系图:D 0 0.1 0.2,络合物组成,n,的确定,第一组络合物组成,n,1,第一组络合物组成,n,2,络合物平均组成,n,络合物组成n的确定 第一组络合物组成n1,计算络合物稳定常数,K,利用迭代法，先求出,x,，最后确定络合物稳定常数,K,。,计算络合物稳定常数K 利用迭代法，先求出,文献值：,硫酸铁铵中的,Fe,3+,与铁钛试剂形成的络合物。,其络合物组成,n,为：,络合物稳定常数,K,为：,1.585*10,12,即,lgK=12.2,文献值： 硫酸铁铵中的Fe3+与铁钛试剂形成的络合,实验结果与讨论,结果：实测值为,n=,K=,计算实验偏差：,分析产生偏差的原因：,有何建议与想法？,实验结果与讨论结果：实测值为n=,注意事项：,1.,样品称取要准确；,2.,分光光度计的操作应严格按要求进行；,3.,测量过程中，取比色皿时应拿毛面，每个比色皿每次都要固定槽位放置；,4.,取点、作图要规范，避免求,x,时产生迭代发散现象；,注意事项：1.样品称取要准确；,思考题,1.,为什么要控制溶液的,pH,？,2.,为什么要在,max,下，测定络合物的消光值,D,？,3.,为什么所测的消光值,D,要进行校正？如何校正？,4.,若络合物的,n,不等,1,时，络合物稳定常数,K,的计算公式应如何推导？,思考题1.为什么要控制溶液的pH？,加强实践教学提高创新能力,加强实践教学,二元完全互溶体系沸点,-,组成曲线,一、实验目的,二、实验原理,三、药品仪器,四、实验步骤,五、实验记录,六、数据处理,八、注意事项,九、思考题,七、结果分析与讨论,二元完全互溶体系沸点-组成曲线一、实验目的二、实验原理,实验目的,1.,掌握用沸点仪测定和绘制二元组分气液平衡相图的方法。,2.,掌握用阿贝折射仪测定系统液相与气相折射率的方法，了解液体折射率的测量原理及方法。,3.,通过对实验现象的分析，加深对相图的认识和分馏原理的理解。,实验目的 1.掌握用沸点仪测定和绘制二元组分气液,实验原理,气,-,液平衡相图：,所谓相图,，就是表达多相体系的状态如何随着温度、压力、浓度等强度性质而变化的几何图形。,两种液态物质混合而成的二元组分系统称为,双液系,。两液体若能按任意比例互相解溶，称,完全互溶双液系,；若只能在一定比例范围内互相溶解，则称,部分互溶双液系,。,实验原理 气-液平衡相图：所谓相图，就,本实验苯,-,乙醇混合物属于完全互溶体系，在恒压下，其气液平衡体系的自由度,f=1,。,分析：,相律公式,f=c-,+2,式中 ：,f-,表示体系的自由度；,c-,表示体系独立组份数（苯、乙醇）；,-,表示体系相数（气相、液相）；,2-,表示温度和压力两变量。,本实验苯-乙醇混合物属于完全互溶,说明：,在恒压条件下，体系平衡时，如果指定了沸点，则气液两相的组成也就确定了，反之，如果气液两相组成确定，则溶液的沸点也就确定了。,说明：,液体的沸点,是指液体的蒸气压和外压相等时的温度,。在一定外压下，纯物质液体的沸点有确定的值。但对于双液系，沸点不仅与外压有关，而且还与双液系的组成有关，即和双液系中两种液体的相对含量的关。,通常将双液系的沸点对其气相、液相的组成作图，即得二元组分气液平衡相图,，,它表示溶液在各个沸点时的液相组成和与之成平衡的气相组成的关系,。,液体的沸点是指液体的蒸气压和外压相等时,在恒压下，二元组分完全互溶双液系的沸点,-,组成关系有下列三种类型：,理想的双液系，其溶液沸点介于两纯物质沸点之间，如苯和甲苯,；,各组分对拉乌尔定律发生正偏差，其溶液有最低沸点，如苯和乙醇,；,各组分对拉乌尔定律发生负偏差，其溶液有最高沸点，如丙酮和氯仿,。,在恒压下，二元组分完全互溶双液系的沸点-,理想的双液系,其溶液沸点介于两纯物质沸点之间,T/K,A X,B,B,气相,液相,（气,+,液）相,二元组分体系气液平衡相图,理想的双液系其溶液沸点介于两纯物质沸点之间 T/K A,各组分对拉乌尔定律发生,正偏差,，其溶液有,最低沸点,T/K,A X,B,B,气相,液相,（,g+l,）相,二元组分体系气液平衡相图,（,g+l,）相,各组分对拉乌尔定律发生正偏差，其溶液有最低沸点T/K A,各组分对拉乌尔定律发生,负偏差,，其溶液有,最高沸点,T/K,A X,B,B,气相,液相,（,g+l,）相,二元组分体系气液平衡相图,（,g+l,）相,各组分对拉乌尔定律发生负偏差，其溶液有最高沸点T/K A,药品仪器,1.,沸点仪,；,2.,阿贝折射仪,；,3.,福丁式气压计,；,4.,超级恒温器、调压变压器；,5.,接触温度计、玻璃温度计；,6.,移液管、取样管；,7.,乙醇（,AR,）；,8.,苯（,AR,）；,9.,等等。,药品仪器1. 沸点仪；,沸点仪,冷凝水,环境温度计,体系温度计,加料口和液相取样口,冷凝液取样口,冷凝液,电热丝（,25V,）,沸点仪冷凝水环境温度计体系温度计加料口和液相取样口冷凝液取样,阿贝折射仪示意图,1.,反射镱,2.,转轴,3.,遮光扳,4.,温度计,5.,进光棱镱座,6.,色散调节手轮,7.,色散值刻度圈,8.,目镱,9.,盖扳,10.,锁紧手轮,11.,折射棱镱座,12.,刻度盘聚光镱,13.,温度计座,14.,底座,15.,折射率刻度调节手轮,16.,偏差调节螺钉,17.,壳体,18.,恒温接头,阿贝折射仪示意图1.反射镱 2.转轴 3.遮光扳 4.温度计,福丁式气压计示意图,游标尺,刻度标尺,水银（面）,调节游标尺螺丝,温度计,象牙针,水银,液面调整螺丝,福丁式气压计示意图游标尺刻度标尺水银（面）调节游标尺螺丝温度,实验步骤,开启超级恒温器、调节,接点温度计,观察沸点仪是否干燥、清洁,加入苯或乙醇或其及混合物,调节变压器加热至溶液沸腾温度稳定,冷却,10,分钟后取气液相分析,用阿贝折射仪分别测气液相折射率,查折射率,-,组成标准曲线，获得气液组成,实验步骤开启超级恒温器、调节接点温度计观察沸点仪是否干燥、清,实验数据记录,实验日期：,；室温：,；气压：,KPa,混合体积组成,沸点,气相冷液分析,液相分析,苯,(ml),乙醇,(ml),体系温度,t,0,环境温度,t,s,外露温度,n,校正温度,t,折射率,苯百分组成,%,折射率,苯百分组成,%,30.00,0.00,0.75,0.75,1.50,3.00,7.50,7.50,0.00,30.00,1.50,3.00,7.50,实验数据记录实验日期： ；室温： ；,数据处理,1.,对沸点温度进行校正,；,2.,对大气压值进行校正,；,3.,绘制苯和乙醇混合物气液平衡时的,相图,；,4.,确定苯的沸点、乙醇的沸点、最低恒沸点及恒沸混合物的组成,；,5.,对苯的沸点、乙醇的沸点、最低恒沸点进行校正,；,6.,文献值,。,数据处理1.对沸点温度进行校正；,对沸点温度进行校正,温度计有“,全浸式,”和“,局浸式,”两种，“全浸式”温度计是水银柱全浸于被测系统时设定温度刻度的；“局浸式”温度计是水银球插入被测系统内，而部分水银柱露在系统之外时设定温度刻度的。,实验室一般都采用“全浸式”温度计，所以温度测量值必须进行校正,。,校正公式,式中：,t,被测体系的正确温度,；,t,o,-,系统测量温度；,t,s,-,环境温度；,n-,水银柱露出被测体系外部分的度数；,水银相对于玻璃的膨胀系数，为,0.00016/,。,对沸点温度进行校正温度计有“全浸式”和“局浸式”两种，“,对大气压值进行校正,因为大气压计的刻度是以、纬度,45,0,、海拔,0,为标准的。,温度校正：,纬度校正：,海拔高度校正：,校正后：,对大气压值进行校正 因为大气压计的刻度是以、纬度,苯,-,乙醇体系的,图,T/K,气相,液相,（,g+l,）相,（,g+l,）相,苯沸点温度,乙醇沸点温度,最低恒沸点温度,0 100%,最低恒沸组成,（乙醇百分组成）,注,:,气相点用,+,表示，液相点用,表示，以区别。,苯-乙醇体系的图T/K气相液相（g+l）相（g+l）相,对苯的沸点、乙醇的沸点、最低恒沸点进行校正,根据,对实验所测得的苯的沸点、乙醇的沸点、最低恒沸点进行校正。,标准压力下，苯的沸点,乙醇的沸点,最低恒沸点,对苯的沸点、乙醇的沸点、最低恒沸点进行校正,文献值：,在标准压力下，,苯的正常,沸点,T,苯,=80.1,乙醇的正常沸点,T,乙醇,=78.4,苯,-,乙醇的最低恒沸点,T,恒,=68.3,苯,-,乙醇的最低恒沸混合物组成，苯为,55.2mol%,。,文献值： 在标准压力下，,实验结果与讨论,结果：实测值为,T,苯,=,T,乙,=,T,恒,=,计算实验偏差：,分析产生偏差的原因：,有何建议与想法？,实验结果与讨论结果：实测值为T苯=,注意事项：,1.,检查沸点仪内是否干燥、清洁，是否有异物；,2.,沸点仪在没有加入被测溶液时，不得调压加热；,3.,测定折射率时，速度在快；气相冷凝液尽量吸干；,4.,实验结束后，废液必须倒入专用的回收瓶中，并用电吹风吹干沸点仪。,注意事项：1.检查沸点仪内是否干燥、清洁，是否有异物；,思考题,1.,在测定中，溶液过热或分馏不彻底将使得到的相图图形发生什么变化？,2.,每次加入沸点仪中的苯或乙醇是否应严格按记录表规定的精确值来进行？,3.,如何判定气,-,液相已达平衡状态？冷凝管下的小球的大小对实验结果有无影响？,思考题1.在测定中，溶液过热或分馏不彻底将使得到的相图图形发,4.,测定纯苯和乙醇的沸点时，为什么要求沸点仪必须是干燥的？,5.,平衡时，气液两相温度是否一样？如何防止温度差异？,6.,实验测得的沸点与标准大气压的沸点是否一致？,7.,本实验所用的沸点仪尚有哪些缺点？如何改进？,4.测定纯苯和乙醇的沸点时，为什么要求沸点仪必须是干燥的？,加强实践教学提高创新能力,加强实践教学,金属相图,(,Pb-Sn,体系,),一、实验目的,二、实验原理,三、药品仪器,四、实验步骤,五、实验记录,六、数据处理,八、注意事项,九、思考题,七、结果分析与讨论,金属相图(Pb-Sn体系)一、实验目的二、实验原理三、药品仪,实验目的,用热分析法测绘,Pb-Sn,二元金属相图，并掌握应用步冷曲线数据绘制二元体系相图的基本方法；,了解步冷曲线及相图中各曲线所代表的物理意义；,学习并掌握热电偶的使用及校正和自动平衡记录仪的使用方法。,实验目的 用热分析法测绘Pb-Sn二元金属相图，,实验原理,相,是指体系内部物理性质和化学性质完全均匀的一部分。,相平衡,是指多相体系中组分在各相中的量不随时间而改变。,研究多相体系的状态如何随组成、温度、压力等变量的改变而发生变化，并用图形来表示体系状态的变化，这种图就叫,相图,。,实验原理 相是指体系内部物理性质和化学,本实验采用,热分析法,绘制相图，其,基本原理,：先将体系加热至熔融成一均匀液相，然后让体系缓慢冷却，体系内不发生相变，则,温度,-,时间曲线,均匀改变；体系内发生相变，则温度,-,时间曲线上会出现,转折点,或,水平段,。根据各样品的温度,-,时间曲线上的转折点或水平段，就可绘制相图。,本实验采用热分析法绘制相图，其基本原理：,温度,-,时间曲线，即,步冷曲线,温度-时间曲线，即步冷曲线,转折点：,表示温度随时间的变化率发生了变化。,转折点： 表示温度随时间的变化率发生了变化。,水平段：,表示在水平段内，温度 不随时间而变化。,水平段： 表示在水平段内，温度 不随时间而变化。,热分析法绘制相图,温度,温度,a,b,A,B,b,/,a,/,c,/,A,B,L,L+A(s),L+B(s),A(s)+B(s),O,时间,(a),步冷曲线,(b),二元组分凝聚系统相图,0(A),B%,100(B),热分析法绘制相图温度温度abABb/a/c/ABL,分析,1,：,纯物质的步冷曲线,如、所示，如从高温冷却，开始降温很快，,ab,线的斜率决定于体系的散热程度，冷到的熔点时，固体开始析出，体系出现,两相平衡,（液相和固相），此时温度维持不变，步冷曲线出现水平段，直到其中液相全部消失，温度才下降。,分析1： 纯物质的步冷曲线如、所示,混合物步冷曲线如、所示，如起始温度下降很快,(,如,a,/,b,/,段,),，,冷却到,b,/,点时，,开始有固体析出，这时体系呈两相，,因为液相的成分不断改变，所以其平衡温度也不断改变。由于凝固热的不断放出，其温度下降较慢，曲线的斜率较小,(b,/,c,/,段,),。,到了低共熔点,c,/,后，,体系出现三相平衡,L=A(s)+B(s),，温度不再改变，步冷曲线又出现水平段，,直到液相完全凝固后，温度又开始下降。,混合物步冷曲线如、所示，如起始温,曲线表示其组成恰为,最低共熔混合物的步冷曲线,，其形状与纯物质相似，但它的水平段是三相平衡。,即,L=A(s)+B(s),曲线表示其组成恰为最低共熔混合物的步冷曲线，其形,分析,2,：,相图由,一个单相区,和,三个两相区,组成：即,溶液相区；,纯,A(s),和溶液共存的两相区；,纯,B(s),和溶液共存的两相区；,纯,A(s),和纯,B(s),共存的两相区；,水平线段表示,：,A(s),、,B(s),和溶液共存的三相线；水平线段以下表示纯,A(s),和纯,B(s),共存的两相区；,O,为低共熔点,。,分析2： 相图由一个单相区和三个两相区,药品仪器,1. EA/J2P00,双笔自动平衡记录仪；,2.,电炉；,3.,镍铬,镍硅热电偶；,4.,大、小坩埚；,5.,保温瓶；,6.,坩埚钳；,7.,冰块、石墨；,8.,锡粒（,AR,），铅粒（,AR,）；,9.,等等。,药品仪器1. EA/J2P00双笔自动平衡记录仪；,实验步骤,准备样品,(,按比例,),取冰制热电偶零点,小坩锅样品埋入大坩锅沙中,加石墨覆盖保温并加热,启动自动平衡记录仪有关开关,观察升温情况及时停止加热,温度到高最点搅拌,观察降温情况及时停止实验,取出样品、放入新样品测试,实验结束记录数据恢复原状,实验步骤准备样品(按比例)取冰制热电偶零点小坩锅样品埋入大坩,准备样品,:,按以下比例配制,锡的百分含量,0%,20%,30%,61.9%,80%,100%,锡,(g),0,20,30,61.9,80,100,铅,(g),100,80,70,38.1,20,0,准备样品:按以下比例配制锡的百分含量0%20%30%61.9,零点制备：,取出冰块，敲碎，放到,500ml,水中搅拌至冰不再溶解，倒入保温瓶中至,3/4,高，再放入少许冰块，以保证保温瓶中的水温度为,0,。,零点制备： 取出冰块，敲碎，放到50,样品埋入方法：,小坩锅放入被测样品，大坩锅装满沙，用旋转的办法把小坩锅埋入到大坩锅的沙中，埋入的深度应保证沙比样品高，或至少一样高。,样品埋入方法： 小坩锅放入被测样品，大坩,样品加热及保温：,在样品表面覆盖少许石墨，插好热电偶，围好保温砖，插上电炉插头，开始加热。,样品加热及保温： 在样品表面覆盖少许石,何时停止加热？,纯,Pb,、纯,Sn,、含锡,61.9%,（低共熔物）三个样品，如果出现转折点，则停止加热。,含锡,20%,、含锡,30%,、含锡,80%,三个样品，如果出现转折点，再升高,50,后，则停止加热。,何时停止加热？ 纯Pb、纯Sn、含锡61,何时停止实验？,纯,Pb,、纯,Sn,、含锡,61.9%,三个样品，在作完水平线段后又继续降温，表明样品已完全凝固，即可停止测量。,含锡,20%,、含锡,30%,、含锡,80%,三个样品，出现了转折点，并在作完水平线段后又继续降温，表明样品已完全凝固，即可停止测量。,何时停止实验？ 纯Pb、纯Sn
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