物理化学实验-思考题答案

热力学部分实验105 燃烧热的测定1在燃烧热反应实验中，为什么要加几滴水？答：C、H化合物的燃烧反应热，要求其产物状态为CO2气体和液态水。如果氧弹内加几滴水，在反应前即为水和水蒸气平衡存在，而反应生成的水可几乎全部变为液态水，防止出现过饱和蒸汽，符合燃烧热定义的要求。2若氧气中含有少量氮气，是否会使实验结果引入误差？在燃烧过程中若引入误差，该如何校正？答：对于反应物不纯而导致的副反应，会使实验结果引入误差，要加以校正。如氧气中含有氮气，N2+O2=2NO, 2NO+O2=NO2, 3NO2+H2O=2HNO3+NO，反应放热影响燃烧热的测定。这时可收集硝酸，用酸碱滴定法计算其产生的热量，加以扣除。3使用氧气钢瓶应注意什么？答：氧气遇油脂会爆炸。因此氧气减压器、氧弹以及氧气通过的各个部件，各连接部分不允许有油污，如发现油垢，应用乙醚或其它有机溶剂清洗干净。除此之外还应远离热源，防晒，禁止剧烈磕碰。4在直接测量中，哪一个量的测定误差对WN和萘的qp的数值影响最大？答：温度T影响最大。5测燃烧热时，样品的量过多或过少对实验有什么影响？答：样品少，温差小，误差大；样品多，温差大，反应不能按等温过程处理。6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？这些热损耗实验结果有何影响？答：内筒和氧弹作为体系，而外筒作为环境。实验过程中有热损耗。有少量热量从内筒传到外筒，使得内筒水温比理论值低，而使得燃烧焓偏低。7不同气体钢瓶的颜色是什么？答：氧气蓝瓶黑字；氢气深绿瓶红字；氮气黑瓶黄字；氩气灰瓶绿字。8说出一种引入误差的可能方式？答：样品压的不实，导致燃烧不完全，产生炭黑。实验108 液体饱和蒸汽压的测定1为什么测定前必须将平衡管a、b段的空气赶净？怎样判断它已被赶净？答：在测量中，调节b、c液面相平，则加在c上的大气压值即为b管上方的气压值。如果b管上方混有空气，则测得的乙醇蒸汽压为实际乙醇蒸汽与空气的总值，引入误差。接通冷凝水，开启真空泵，沸腾3分钟左右可视为空气已排净。2在实验过程中，为什么要防止空气倒灌？为防止空气倒灌，在实验过程中，应注意哪些事项？答：如果倒灌，ab蒸汽中会含有空气，引入误差。为了防止倒灌，在调节空气活塞时，应使空气缓缓进入。3为什么要校正气压计所示大气压值？答：汞柱气压计原理为P=gh，但汞的与温度有关，g也随地点不同而异。因此以h表示大气压时，规定温度为0，g=9.80665m/s2，=13.5951g/cm3。所以，对于非标准态的情况下要矫正。4每个测量仪器的精度是多少？估计得到的结果应该有几位有效数字？答：恒温槽0.1K；气压计0.01kPa；平均摩尔气化热三位有效数字。5本实验所用的蒸汽压测量装置中，各部件的作用是什么？答：真空泵抽出空气，调解体系内压力。缓冲瓶防止倒吸，保护真空泵。干燥管除去水分，减少对泵的伤害。压力计测量气压值。恒温槽控制调节体系温度保证测定特定温度下的饱和蒸汽压。冷凝管乙醇回流，防止乙醇沸腾被蒸干。6温度愈高，测出的蒸气压误差愈大，为什么？答：首先，因为本实验是假定Hm(平均摩尔汽化热)在一定范围内不变，但是当温度升得较高时，Hm的真值与假设值之间存在较大偏差，所以会使得实验结果产生误差。其次，(假定气体为理想气体)，PV=nRT。V是定值，随着T升高，n会变大，即使n不变，p也将变大，即分子运动加快，难以平衡。7测定蒸气压的方法除本实验所介绍的静态法外，还有动态法，气体饱和法等。以静态法准确性较高。静态法以等压管的两臂液面等高来观察平衡，较为灵敏，但对较高温度下的蒸气压的测定，由于温度难于控制而准确度较差。动态法是利用当液体的蒸气压与外压相等时液体沸腾的原理。故测定不同外压下的沸点就可求出不同温度下的蒸气压。它的优点是对温度的控制要求不严。动态法的优点是对温度的控制要求不高，对于沸点低于100的液体，如四氮化碳、丙酮、氯仿、乙酸乙酯、乙酸等亦可达到一定的精确度。饱和气流法：使干燥的惰性气流通过被测物质，并使其为被测物质所饱和，分析混合气体中各组分的量及总压，就可根据分压定律算出被测物质的饱和蒸气压。饱和气流法不仅可测液体的饱和蒸气压，亦可测定固态易挥发物质，如碘的蒸气压。它的缺点是通常不易达到真正的饱和状态，因此实测值偏低。故这种方法通常只用来求溶液蒸气压的相对降低。实验109 二组分体系的气-液平衡相图1沸点仪中的小球E体积过大或过小对测量有何影响？答：过大冷凝出来的液体过多，体系偏向分馏，影响测量结果。过小液体量不足，不够实验三次取用。2平衡时，气液两相温度应该不应该一样？实际是否一样？怎样防止有温度差异？答：应该相同；实际不相同；平衡加热回流几分钟，冷凝时用滴管吸冷水淋洗小球，进行充分混合回流。3如不恒温，对折光率数据的影响如何？答：温度不同导致折光率不同。4纯物质的折射率和哪些因素有关？答：与物质本性、温度、折射光波长有关。5测定环已烷-异丙醇折光率时，虽然温度、波长等条件没有改变，但测量重复性差，为什么？答：测混合液，若其中一组分挥发性强，测量过程中，体系组成不断变化，折光率数据将很难重复，所以要求测量速度尽可能快。6. 过热现象对实验产生什么影响？如何在实验中尽可能避免？答：过热现象使得溶液沸点高于正常沸点。在本实验中，所用的电热丝较粗糙，吸附的空气作为形成气泡的核心，在正常沸点下即可沸腾，可避免过热现象。7本实验在测环己烷、异丙醇体系沸点时，为什么沸点仪不需要洗净、烘干？答：实验只要测不同组成下的沸点、平衡时气相及液相的组成即可。体系具体总的组成没必要精确。实验112 分解反应平衡常数的测定1. 真空泵在停止工作前为什么要先通大气？装置中两个缓冲瓶各起什么作用?答：真空泵在停止工作之前，处于极低压状态，先停泵会导致液体倒吸。2瓶防止泵油倒吸到真空泵。8瓶使空气平缓进入系统中，也防止泵油进入冷凝塔。2试述本试验检测装置检漏方法？答：旋转活塞，使泵与压力计相通而与大气和样品隔绝，开泵，抽气，达到平衡时，体系与大气及泵隔断。观察管内液面高度，在五分钟内保持稳定不变，可以认为不漏气。3当将空气缓缓放入系统时，如放入空气过多，将有何种现象出现？怎样克服？答：如果空气放入过多，等压管中有一端液面会明显偏高，两端液面高度不相同，此时可停止通大气，打开真空阀缓慢减压抽气，是两端液面平衡。如果抽气过多，可关闭真空泵重新通入空气使液面平衡。4答：标准状态是标准压力p和温度T下气体为纯理想气体的状态。不可以，因为lnKp不一定等于lnKp。动力学部分实验121 蔗糖酸催化转化反应1蔗糖酸转化反应的速率与哪些因素有关？其反应速率常数又与哪些因素有关？答：反应速率与反应速率常数、氢离子浓度、蔗糖浓度有关。反应速率常数与反应物性质、浓度、温度、催化剂、压强有关。2=AC，比例常数A与哪些因素有关？与哪些因素有关？【】D20与哪些因素有关？答：A与温度、光源、物质本性和旋光管长度有关。与浓度、温度、光源、物质本性和旋光管长度。【】D20只与物质本性有关。3实验测出蔗糖转化反应级数为一级，可求得速率常数k，k的含义是什么？它与k有什么不同？已知k后，还需要知道哪些数据才能求k？答：一定温度下，单位浓度时的反应速率。定义都不同。水和氢离子的浓度以及其反应级数。4假若反应不能进行到底，由t、和t的数据能否求反应级数和k？为什么？答：能；见p368。5试剂加入顺序为将硫酸加入蔗糖溶液中，不能反过来滴加，因为氢离子为催化剂，滴加瞬间若体系中氢离子浓度过高，反应速率过快，不利于测定。实验122 乙酸乙酯皂化反应1答：浓度一定，电导与电极成正比，可用前者来检验。2氢氧化钠和乙酸乙酯的初始浓度为什么要相等？若不等能否进行实验测定呢？答：当二者浓度相等时，可表示为单组元的二级反应，推导简便。不等时也可测定，但需要进行推导。3在保持电导与离子浓度成正比关系的前提下，氢氧化钠和乙酸乙酯的浓度高一些好还是低一些好？为什么？答：高一些好，这样使误差较小，灵敏度高，变化明显。4反应开始后不久，发现电导池的铂黑有脱落，此时应停止试验还是继续下去？为什么？答：停止试验；因为此时电导池的常数会发生变化。实验123 丙酮碘化反应1分析实验所得D-t线的形状并说明原因。答：丙酮和氢离子大大过量，可看作一常数，并且I2级数为0，所以反应速率不随时间变化为一常数。所以D-t线为一条直线。2反应速率常数k的物理意义。答：在一定温度下，相关组元取单位浓度时的反应速率。3答：由于氢离子大大过量，可看作一常数，并入速率常数项。4试验中若开始计时晚了，就本实验而言，对实验结果有无影响？为什么？对一般动力学实验而论，情况又该怎样?答：对于本实验没有影响。对一般动力学而言，由于外推t=0会发生变化。5若盛蒸馏水的比色皿没有洗干净，对测定结果有什么影响？答：在调0时会有吸收，使起点偏高。测定结果时测量值D偏低。6选取各反应物的初始浓度时应考虑哪些情况？答：丙酮和氢离子大大过量，使反应速率适中。实验124 溶液中的离子反应1碘钟法在什么条件下适用？答：在反应一中可以生成碘，反应二中可以消耗碘，并且反应二的速率要远大于反应一的速率。同时反应过程中不能有其余颜色干扰。电化学部分实验115 电解质溶液电导的测定1测定电解质溶液的电阻为什么需要选择1000Hz的频率，频率太高会怎样？答：采用1000Hz的交变电流，使正负快速交替变化，防止两极产生极化现象。频率过高，则电路各部分间产生互感，对测定影响较大。2强电解质溶液是全部电离的，为什么所测得的m随浓度下降而上升？这说明什么？答：电解质溶液中离子之间存在相互作用，对离子的运输产生一定的限制和障碍，而在无限稀释的溶液中，实际用于电导的离子比例增加，则m随浓度下降而上升。实验116 电动势的测定1当Zn电极表面有Fe、Ag、Cu等杂质时，对电极电位有何影响？答：形成原电池，加速锌电极的腐蚀。使平衡电位变正。2在测量时，如果检流计光点总是向一个方向偏，可能是什么原因在造成的？答：工作电源电压不足；工作电源电极接反；测量线路接触不良。实验117 氢阴极析出极化曲线的测定1 如何将所测得的相对于饱和甘汞电极的电极电位换算至相对于标准氢电极电位？答：SCE(VS,SHE)为已知，则有（VS.SHE）=SCE(VS,SHE)+(VS,SCE)2 测量氢阴极析出极化曲线为什么要进行较长时间的预极化？答：测定时，开始不太稳定，需经过较长时间预极化之后测得的曲线的重复性和准确性会较高，同时也为了避免电极表面吸附的氧气和溶液中溶解的氧气干扰，故应在实验前进行较长时间的预极化，使电极获得稳定的表面状态。实验119 方波脉冲电流镀锌胶体化学部分实验126 气体溶液界面上的吸附1本实验选用的毛细管的半径大小对实验测定有何影响？若毛细管不清洁会不会影响测定结果？答：由=r/2*p，若毛细管半径增大，则需克服的表面张力不变，那么p就会减小；反之，毛细管半径减小，p增大。会影响，随着实验的进行，不清洁度降低，半径增大，数据趋小。2实验中有时发生毛细管端口几个气泡同时冒出的现象，这对结果有无影响？为什么会出现这种现象？答：使结果偏大；只有当毛细管口锋利，滴水速度、气体溢出趋向平衡，毛细管口保持静止才能使气泡一个个冒出。3试验中，假若毛细管口与待测液面不是恰好接触，而是插入液面一段距离，这会给测定带来什么影响？答：会引入510Pa的误差，使测得的p增大，对不同组分影响不同。4为什么选择正丁醇？答：不可选长链物质，以防打结；不可选短链物质，无表面活性作用。可选物质有丁、戊、己可选，但后两者毒性较大。5将水换位5%NaCl溶液也可测定，作为溶剂，效果更好。因为氯化钠溶液中离子强度较大，使表面活性剂排列有序性增加。实验127 粘度法测定高聚物的相对分子质量1 答:略。2 在乌氏粘度计中B管的作用是什么？能否将B管去掉，为什么？答：在测量液面下降时，使B与大气相通，空气会进入D，将U型管与毛细管部分的液体隔开，使得被测液上下都有大气压，仅在自身重力作用下克服粘滞力流动。若去掉B，则液体流动时与下球中液体保持了相通，作用力是两夜面高度差引起的压力，因此不符合泊塞勒原理的推导前提。不可以去掉。3 设计乌氏粘度计时，毛细管的粗细和长短，F球和E球的大小应根据什么因素来考虑？答：毛细管越粗流的越快，越长压差越大流的越快。使毛细管又细又短，可使误差减小，但易堵塞。F球保证抽液时有足够体积使D中无液体。E球使抽液后F中有液体。4 拜托，都很重要，一个成功的实验每一步都要仔细，所谓细节决定成败！5 使毛细管堵塞的原因？答：实验仪器洗不干净，烘干后残留杂质。溶液配制时的残留物。吸耳球中的胶粒。6 说出一种引入误差的原因？答：粘度计要求绝对垂直，但由于底座发生歪斜，且恒温槽底部为弧形，无法垂直。所以每次应保证粘度计位置固定，朝向不变。实验128 电泳1a、b两种AgI溶胶胶粒的电泳方向是否一致？为什么？答：不一致；a溶胶由于硝酸银过量，胶粒吸附银离子带正电，向负极电泳。B溶胶由于碘化钾过量，胶粒吸附碘离子带负点，向正极电泳。2氢氧化铁溶胶胶粒带何种电荷？为什么？答：带正电；胶粒伸出羟基，吸附氢离子和铁离子，从而带正电。3 测电位时，为什么要控制所用的辅助液的电导率与待测溶胶的电导率相等？根据什么条件选择作为辅助液的物质？答：防止胶粒凝聚，防止电位梯度突变。组成、浓度相同。4 为什么每个人测得的电位不同？答：所用溶液不同；所加辅助液不一定与溶胶所对应；电极形状不同使电荷分布状态不同。实验129 水溶液表面活性剂的临界胶束浓度测定1 若要知道所测得的临界胶束浓度是否准确，可用什么方法验证？答：在CMC点上，溶液的表面张力、浓度、光学性质、等其他性质都会出现明显的转折，故可通过测定这些性质来检验。2非离子型表面活性剂能否用本实验方法测定临界胶束浓度？为什么？若不能，则可用何种方法测定?答：不能。非离子型表面活性剂在溶液中电离能力差，其电导率不会明显变化，不容易受到溶液浓度影响，因此也不会出现拐点。可通过研究其他性质，如渗透压等来测定其临界浓度。