大学物化实验思考题答案

物化实验大学物化实验思考题答案

液体饱和蒸气压的测定

1． 测定液测量体饱和蒸气压的方法有哪些？我院物理化学实验室采用的是什么方 法？ 答： (1)静态法：在某一温度下直接饱和蒸汽压。 (2)动态法：在不同外界压力下测定沸点。 (3)饱和气流法：使干燥的惰性气体通过被测物质，并使其为被测物质所饱和，然后测 定所通过的气体中被测物质蒸汽的含量， 就可根据道尔顿分压定律算出此被测物质的饱和蒸 汽压。

采用静态法测定乙醇的饱和压。

2．等压计 U 型管中的液体起什么作用？冷凝器起什么作用？为什么可用液体本身作 U 型管封闭液？

答：(1)U型管作用：①封闭气体，防止空气进行 U 型管两端液面上的压力是否相等。

(2) 将 U 型管内封闭液蒸气冷凝，防止其 “蒸干”

(3) 封闭液作用是封闭和作等压计用， 可用液体本身作封闭液。 若用其它液体作封闭液， 则平衡时a球上方的气体为封闭液蒸气和乙醇蒸气的混合气体，测定结果偏高。

3．开启旋塞放空气入体系内时， 放得过多应如何办？实验过程中为为什么要防止空气 倒灌？

答： (1 )必须重新排除净 AB 弯管内的空气。

(2)AB 弯管空间内的压力包括两部分：一是待测液的蒸气压

;另一部分是空气的压力。

测定时，必须将其中的空气排除后，才能保证 B 管液面上的压力为液体的蒸气压。

4．如果升温过程中液体急剧气化，该如何处理？ 答：缓慢放入空气，使系统压力慢慢升高，以保持等压计两液面平齐，以免使等压计 内的乙醇急剧沸腾，使液封量减少。

二．二元液系相图

1 ．在“二组分气液平衡相图的测定 ”实验中， 作标准溶液的折光率－组成曲线的目的是 什么？

答：从标准溶液的折光率－组成曲线上可以得出某沸点下的气相组成和液相组成。 2．在“二组分气液平衡相图的测定 ”实验中， 收集气相冷凝液的小槽的大小对实验结果 有无影响？

答：若冷凝管下方的凹形贮槽体积过大，则会贮存过多的气相冷凝液，其贮量超过了 按相平衡原理所对应的气相量， 其组成不再对应平衡的气相组成， 因此必然对相图的绘制产 生影响。

3 每次加入蒸馏瓶中的三氯甲烷或乙醇是否应按记录表规定精确计量？ 答：不一定。绘制沸点－组成图时，不必精确知道系统组成。需要精确知道的数据是 不同系统组成时的沸点、 气相组成和液相组成， 而气液两相组成可通过折光率－组成标准曲 线得到。

4．如何判定气－液两相已达到平衡？ 答：将液体缓慢加热，当液体沸腾回流一段时间，且体系温度计读数稳定时，可判定 气－液两相已达到平衡。

三．电动势的测定

1 ．为什么不能用伏特表测定原电池的电动势？ 答：电池的电动势不能用伏特计测量，其原因是：

（1）用伏特计测量，有电流流过电池，电池的内阻电压降使所测电动势偏低；

（2）有较大电流通过电极时，电极极化作用使电极电势偏离平衡电极电势，测得的电动 势小于电池的可逆电动势；

（3）有电流通过电池时，电池会发生化学反应使溶液的浓度改变，导致电动势的改变， 从而破坏了电池的可逆性。

2．对消法 （或补偿法）测电动势的原理是什么？画出该实验的测量线路图， 验中常用到哪些仪器？

答：（1）利用对消法（即补偿法）可以使电池在无电流（或极微弱电流）通过的条件 下测得两极间的电势差， 这时电池反应是在接近可逆条件下进行的， 这一电势差即为该电池 的平衡电动势。

AB弯管内；？②作等压计用，以显示

并指出实

（2）电路图

（ 3）UJ— 25 型高电势电位差计、检流计、工作电池、标准电池、待测电池、正负电 极和温度计

3．电位差计、标准电池、检流计及工作电池各有什么作用？ 答：电位差计：利用补偿法测定被测电极电动势； 标准电池：提供稳定的已知数值的电动势 EN ，以此电动势来计算未知电池电动势。 检流计：指示通过电路的电流是否为零； 工作电池：为整个电路提供电源，其值不应小于标准电池或待测电池的值。 4．测电动势为何要用盐桥？如何选用盐桥以适合不同的体系？ 答：（1）对于双液电池电动势的测定需用盐桥消除液体接界电势。 （2）选择盐桥中电解质的要求是：①高浓度（通常是饱和溶液）

液中的物质发生反应，如原电池溶液中含有能与

；②电解质正、负离

子的迁移速率接近相等； ③不与电池中的溶液发生反应。 具体选择时应防止盐桥中离子与原 电池溶

Cl-作用而产生沉淀的 Ag+、Hg离

子或含有能与 K+离子作用的CIO —离子，则不可使用 KCI盐桥，应选用KNO3或NH4NO3 盐桥。

5．在测定电动势过程中，若检流计的指针总往一个方向偏转，可能是什么原因？ 答：若调不到零点，可能的原因有：

（ 1）电池（包括工作电池、标准电池和待测电池）的正负极接反了； （ 2）电路中的某处有断路；

（ 3）标准电池或待测电池的电动势大于工作电池的电动势，超出了测量范围。 四．蔗糖水解 1． 本实验是否一定需要校正旋光计的读数？

答： 不一定。数据处理时利用 对 作图得直线，在同一台旋光仪测定时， 的差值与旋 光计的零点校正无关。

2．为什么配蔗糖溶液可用粗天平衡量？ 答：本实验只需要记录 3 .如何测定a?

答：将剩余的混合液置于 55C左右的水浴中温热 却至实验温度，测其旋光度，此值即可认为是 a?。

4.

本实验的关键步骤是什么？如何减少误差？

答（1） 温度对反应速度影响较大，所以整个过程应保持恒温。用水浴加热反应液测

30分钟，以加速水解反应，然后冷

art数据，根据 作图求得反应速率常数 k，数据处理时不需

要知道蔗糖溶液的精确初始浓度，故配蔗糖溶液可用粗天平衡量蔗糖。

a?

时，温度不宜过高， 以免产生副反应，溶液变黄， 加热过程应同时避免溶液蒸发使糖的浓度 改变，从而影响 ac的测定。

(2)由于反应初始阶段速率较快，旋光度变化大，一定要注意时间的准确性。 (3)

根据反应温度，可适当增加 HCl 的浓度，以缩短反应时间。

五．乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定

1． 配制乙酸乙酯溶液时，为什么在容量瓶中事先加入适量的蒸馏水？ 答：避免乙酸乙酯挥发。在容量瓶中事先加入适量的蒸馏水，可以使加入的乙酸乙酯 很快溶于水中形成溶液，减少了乙酸乙酯的损失。

2．为什么要使两种反应物的浓度相等？如何配制指定浓度的乙酸乙酸溶液？

答：(1) 为了处理问题方便， 在设计这个实验时将反应物 CH3COOC2H5 和 NaOH 取相 同的初浓度 a 作为起始浓度。在此条件下存在下式： ，以 对 作图可得一直线，其斜率等 于，由此可求得反应速率常数 。

(2) 找出室温下乙酸乙酯的密度， 进而计算出配制 100mL 与 NaOH 同浓度的乙酸乙酯 水溶液所需的乙酸乙酯的毫升数 V ，然后用 1mL 移液管吸取 VmL 乙酸乙酯注入 100mL 容 量瓶中，稀释至刻度即可。

3．为什么要使两溶液尽快混合完毕？开始一段时间的测定时隔期为什么要短？

答： (1)实验过程中，要记录不同反应时间时体系的电导率，因此两溶液要尽快混合， 且在混合

时开始按下秒表计时。

(2)反应在开始一段时间内，体系的电导率下降较快，因此这段时间测定的时间间隔期 要短。 4．为何本实验要在恒温条件下进行， 而且乙酸乙酯和氢氧化钠溶液在混合前还要预先 恒温？ 答：温度对反应速率常数 k 影响很大，故反应过程应在恒温条件下进行。 5．本实验注意事项：

答： (1)本实验需用电导水，并避免接触空气及灰尘杂质落入。 要防止空气中的 CO2 气体进入。

(3)乙酸乙酯溶液和 NaOH 溶液浓度必须相同。 动作要迅速，以减少挥发损失。

六．表面张力的测定

1 在表面张力测定的试实验中，为什么毛细管尖端应平整光滑，安装时要垂直并刚好 接触液面？ 答：(1)气泡形成半球形时曲率半径

R和毛细管半径r相等达最小值，附加压力达最大

值，由公式 可求出被测液体的表面张力。故为得到半球形气泡，毛细管尖端应平整光滑。 (2)如果毛细管尖端插入液下，会造成压力不只是液体表面的张力，还有插入部分液体的压 力。

2．本实验的关键在什么地方，如何减少误差？

答： (1 )仪器系统不能漏气。 (2)所用毛细管必须干净、干燥，应保持垂直，其管口刚 好与液面相切。

(3)读取压力计的压差时，应取气泡单个逸出时的最大压力差。

(4)乙酸乙酯溶液需临时配制，配制时

(2)配好的 NaOH 溶液

1. 测电动势为何需要用盐桥？如何选用盐桥以适合不同的体系？、

KCL盐桥为例说明，由于在盐桥和俩溶液的接界处，因

答：①盐桥用于消除液接电势，以

为 KCL 的浓度元大于俩旁溶液中电解质的浓度，界面上主要是 K+ 和 Cl —离子互通式想溶 液扩散。又因K+和CL —的运动速度很接近，迁移数几乎相同，根据液接电势的共识的它 的值接近为零，且不予俩溶液发生化学反应。

②盐桥选用原则：a.浓度要较大b.正?负离子的迁移速率要基本相同 测液发生化学反应 2.

饱和蒸汽压测定的原理

lgP=

液体蒸汽压随温度而变，其变化可用克劳修斯—克拉佩龙方程式表示

-△ HVm/2.303R+C其中△ HVm是液体的摩尔气化热， T和P是两相平衡时的温度和压力， 温度越高，饱和蒸汽压越大。 3.

由热力学第一定律可知，衡容燃烧热QV等于内能变化△ U恒压燃烧值等于焓变 △ H对

Qp=Qvfk nRT ,

0.5 s 1.0C?

为反应前后反应物和生成物中气体的

于理想气体：△ H=A u+A ( pv) 4.

c.选用要求是不能与待

物质的量之差,T是反应热的热力学温度.

进入卡计的水温为什么要求比室温低

答：因为当水温的变化从低于室温到室温再到高于室温时我们能够利用雷诺温度校正图更为 准确地测出温差 At当水温高于室温，水一直会向环境辐射能量，实验将难于准确测出 当水温低于1.0C时，通过计算水温将一直低于室温， 上述综合可得，水温比室温要低

0.5s 1.0C !在仪器设计与制造中，已考虑使量热体系和环

At

环境向其辐射热量也难以准确地测出，

境的热交换作用减到最小， 但无法完全避免， 这种热交换对温差测量值的影响可用雷诺温度 校正图校正。用雷诺温度校正图可以较客观地表示由于样品燃烧促使卡计温度升高的数值。 5.

为什么冰浴的温度控制在 1C左右？太高太低对实验有什么影响？

答：因为冰浴的温度控制在 1C左右，即能对苯起到冷却的效果，有不使之快速达到过冷却 状态，当温度太高时，不能使其冷却凝固，将导致实验失败，当温度太低时，容易出现过冷 却现象难