物化实验考试.docx

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物化实验考试

1金属相图实验原理

测绘金属相图常用的实验方法是热分析法，其原理是将一种金属或两种金属混合物熔融后，使之均匀冷却，每隔一定时间记录一次温度，表示温度与时间关系的曲线称为步冷曲线。

当熔融体系在均匀冷却过程中无相变化时，其温度将连续均匀下降得到一平滑的步冷曲线；当体系内发生相变时，则因体系产生的相变热与自然冷却时体系放出的热量相抵消，步冷曲线就会出现转折或水平线段，转折点所对应的温度，即为该组成体系的相变温度。

利用步冷曲线所得到的一系列组成和所对应的相变温度数据，以横轴表示混合物的组成，纵轴上标出开始出现相变的温度，把这些点连接起来，就可绘出相图。

二元简单低共熔体系的步冷曲线及相图如图2-5-1所示。

用热分析法测绘相图时，被测体系必须时时处于或接近相平衡状态，因此必须保证冷却速度足够慢才能得到较好的效果。

此外，在冷却过程中，一个新的固相出现以前，常常发生过冷现象，轻微过冷则有利于测量相变温度；但严重过冷现象，却会使转折点发生起伏，使相变温度的确定产生困难。

见图2-5-2。

遇此情况，可延长dc线与ab线相交，交点e即为转折点。

图2-5-1根据步冷曲线绘制相图图2-5-2有过冷现象时的步冷曲线

2凝固点降低下降

当稀溶液凝固析出纯固体溶剂时，则溶液的凝固点低于纯溶剂的凝固点，其降低值与溶液的质量摩尔浓度成正比。

即：

ΔT=Tf*-Tf =KfmB                                      

（1）

式中，Tf*为纯溶剂的凝固点，Tf为溶液的凝固点，mB为溶液中溶质B的质量摩尔浓度，Kf为溶剂的质量摩尔凝固点降低常数，它的数值仅与溶剂的性质有关。

若称取一定量的溶质WB（g）和溶剂WA（g），配成稀溶液，则此溶液的质量摩尔浓度为：

（2）

式中，MB为溶质的分子量。

将该式代入

（1）式，整理得:

             （3）

若已知某溶剂的凝固点降低常数Kf值，通过实验测定此溶液的凝固点降低值ΔT，即可计算溶质的分子量MB。

注意：

当溶质在溶液里有解离、缔合、溶剂化或形成配合物等情况时，不适用上式计算，一般只适用于强电解质稀溶液。

图5-1纯溶剂步冷曲线示意图          图5-2溶液步冷曲线示意图

凝固点测量原理：

纯溶剂的凝固点是它的液相和固相共存时的平衡温度。

若将纯溶剂缓慢冷却，理论上得到它的步冷曲线如图5-3中的a，但实际的过程往往会发生过冷现象，液体的温度会下降到凝固点以下，待固体析出后会慢慢放出凝固热使体系的温度回到平衡温度，待液体全部凝固之后，温度逐渐下降，如图5-3中b。

溶液的凝固点是该溶液的液相与纯溶剂的固相平衡共存的温度。

溶液的凝固点很难精确测量，当溶液逐渐冷却时，其步冷曲线与纯溶剂不同。

如图5-3中c、d。

由于有部分溶剂凝固析出，使剩余溶液的浓度增大，因而剩余溶液与溶剂固相的平衡温度也在下降，就会出现c曲线的形状，通常也会有稍过冷的d曲线形状。

此时可以将温度回升的最高值近似的作为溶液的凝固点。

测量过程中过冷的影响：

在测量过程中，析出的固体越少越好，以减少溶液浓度的变化，才能准确测定溶液的凝固点。

若过冷太甚，溶剂凝固越多，溶液的浓度变化太大，就会出现图5-3中e曲线的形状，使测量值偏低。

在过程中可通过加速搅拌、控制过冷温度，加入晶种等控制.

图5-3步冷曲线示意图

3液体饱和蒸汽压的测定

一、实验原理

在一定的温度下，真空密闭容器内的液体能很快和它的蒸汽相建立动态平衡，即蒸汽分子向液面凝结和液体中分子从表面逃逸的速率相等。

此时液面上的蒸汽压力就是液体在此温度下的饱和蒸汽压力。

液体的饱和蒸汽压与温度有关：

温度升高，分子运动加速，因而在单位时间内从液相进入气相的分子数增加，蒸汽压升高。

蒸汽压随着绝对温度的变化可用克拉贝龙—克劳修斯方程式来表示：

式中P为液体在温度T时的饱和蒸汽压（Pa），T为热力学温度（K），△Hm为液体摩尔气化热（J·mol－1），R为气体常数。

如果温度变化的X围不大，△Hm可视为常数，将上式积分可得：

＝－

＋C

式中C为积分常数，此数与压力P的单位有关。

由上式可见，若在一定温度X围内，测定不同温度下的饱和蒸汽压，以

对

作图，可得一直线，直线的斜率为m=－

，而由斜率可求出实验温度X围内液体的平均摩尔气化热△Hm

静态法，即在不同温度下直接测量液体的饱和蒸汽压。

通常是用平衡管（又称等位计）进行测定的。

平衡管由一个球管与一个U形管连接而成（如图所示），待测物质置于球管内，U形管中放置被测液体，将平衡管和抽气系统、压力计连接，在一定温度下，若小球液面上方仅有被测物质的蒸汽，则当U形管中的液面在同一水平时，表明U形管两臂液面上方的压力相等，记下此时的温度和压力，则压力计的示值就是该温度下液体的饱和蒸汽压，或者说，所测温度就是该压力下的沸点。

二、测量方法

1.从气压计读取大气压，并记录。

2.装样。

将乙醇溶液通过等压计的加样口装入等压计，使试样球内的乙醇越占小球体积的2/3，同时保证U型管内含有一定量的乙醇，将等压计放入恒温水槽中，然后按图连接好仪器。

3.打开饱和蒸汽压测定教学实验仪电源开关，预热5min后，调量纲旋钮至“kPa”档。

使饱和蒸汽压测定教学实验仪通大气，在按下“清零”键。

4.检查系统是否漏气。

将进气阀、阀2打开，阀1关闭。

抽气减压至压力计显示压差为-50KPa时关闭进气阀和阀2，如压力计示数能在3-5min内维持不变，则系统不漏气。

5.测定温室下乙醇的饱和蒸汽压。

确信系统不漏气后，关闭阀1，打开阀2，开启真空泵约5分钟，将系统中的空气抽出，这时试样球与U型管之间的空气显气泡状通过U型管中的液体逸出。

当发现气泡成串逸出时，可迅速关闭抽气阀门（若沸腾不能停止，可缓缓打开气阀，使少许空气进入系统），至乙醇开始沸腾，关闭阀2，待乙醇沸腾1~2分钟后，缓缓打开阀1放入空气，直至等压计U型管两端液面齐平，迅速关闭旋塞，记录此时恒温槽的温度，及饱和蒸汽压教学实验仪上的压差值。

计算出所测温度下的饱和蒸汽压，并与标准数据比较，误差较大时，需重复此步骤。

6.每次使恒温槽升温5℃，重复步骤5的操作，测定乙醇在不同温度下的蒸汽压，要求记录6~8组（25、30、35、40、45、50℃）温度~饱和蒸汽压数据。

7.再测量一次大气压，取前后2次大气压的平均值作为实验时的大气压。

8.实验结束后打开阀门，关闭教学试验仪、恒温水槽的开关，将系统排空，然后关闭真空泵。

（1）为什么平衡管a和c中的空气要赶净?

怎样判断空气己被赶净?

实验中为什么要防止空气倒灌?

答：

1、因为测定纯液体的饱和蒸汽压要求平衡共存的气体为纯蒸汽，因此要把空气赶干净。

2、因为对纯液体，外压一定，沸点一定，可通过沸点的差异判断，若系统混有空气，则沸点读数会偏低。

若两次沸点测定结果在误差允许X围内，可认为空气已经赶干净。

3、在整个实验过程中防止空气倒灌同样是由于要保证纯蒸汽的原因。

（2）如果在等压计Ⅰ球与Ⅲ管间有空气，对测定沸点有何影响？

其结果如何？

怎样判断空气已被赶净？

答：

（1）①空气会进入Ⅰ球与Ⅲ管之间的空间，影响测量；②会使Ⅱ、Ⅲ组成U型管内液体进入Ⅰ球内。

（2）在Ⅰ球与Ⅲ管间有空气会使所测蒸汽压降低，导致所测沸点降低。

（3）应使Ⅰ球内液体沸腾3--5分钟，可认为其中空气已被赶净。

（3）能否在加热情况下检查是否漏气？

答：

不能。

加热过程中温度不能恒定，气－液两相不能达到平衡，压力也不恒定。

漏气会导致在整个实验过程中体系内部压力的不稳定，气－液两相无法达到平衡，从而造成所测结果不准确。

（4）为什么要检查漏气？

系统漏气对实验结果产生什么影响？

答：

系统漏气较为严重则试验中压力不断下降，系统无法稳定，导致实验无法进行。

若是轻微漏气，则测得压力会比实际压力稍小一点，即沸点要高一点，从而使得计算出的蒸发焓偏小。

（5）.怎样根据压力计的读数确定系统的压力？

答：

由于压力计的读数是系统内的压力与外压的差值，所以

（6）如何防止U型管中的液体暴沸？

答：

升温时可预先漏入少量空气，以防止U型管中的液体暴沸。

但漏入空气必须缓慢，否则U型等位计的液体将冲入试液球中。

4测定络合物组成和不稳定常数

一、PH计的使用方法

（1）打开电源，预热30分钟。

（2）调节控温扭，使旋钮指示的温度至室温。

（3）将复合电极用去离子水冲洗干净，并用滤纸擦干。

（4）定位：

将PH6.86标准溶液2～5ml倒入已用水洗净并擦干的塑料烧杯中，洗涤烧杯和复合电极后，倒掉，再加入20mlPH6.86标准溶液于塑料烧杯中，将复合电极插入于溶液中，用仪器定位旋钮，调至读数6.86，直到稳定。

（5）调完后，决不能再动定位旋钮。

将复合电极用去离子水洗净，用滤纸擦干，将PH4.00标准溶液2～5ml倒入另一个塑料烧杯中，洗涤烧杯和复合电极后倒掉，再加入20mlPH4.00标准溶液，将复合电极插入溶液中，读数稳定后，用斜率旋钮调至PH4.00。

应该注意斜率钮调完后，决不能再动。

（6）将复合电极插入待测溶液中，读取PH值，即为待测液PH值。

二、等摩尔法的意义及算法（硫酸铜和磺基水杨酸）

在维持金属离子Ｍ和配位体Ａ总浓度不变的条件下，取相同浓度的Ｍ溶液和Ａ溶液配成一系列ＣM／（ＣM＋ＣA）不同的溶液，这一系列溶液称为等摩尔系列溶液。

（1）络合物不稳定常数的计算

在ΔＤ－ＣＭ／（ＣＭ＋ＣＡ）图上通过ＣＭ／（ＣＭ＋ＣＡ）为0和1.0处分别作曲级的切线，两切线交于一点，从图上找到该点相应的光密度Ｄ0以及曲线上极大点的光密度Ｄ，由Ｄ0和Ｄ计算解离度α。

α＝（Ｄ0－Ｄ）／Ｄ0

（2）络合物的不稳定常数为Ｋ不稳＝Cα2／（1－α）

（3）绝对误差＝K测量—K文献相对误差=绝对误差/K文献

（4）络合反应的标准自由能变化的计算ΔＧӨ＝－ＲＴln（1／Ｋ不稳）

5溶解热的测定

一、注意事项：

（1）仪器要先预热，以保证系统的稳定性。

在实验过程中要求I、V也即加热功率保持稳定。

（2）实验开始前，插入测温探头时，要注意探头插入的深度，防止搅拌子和测温探头相碰，影响搅拌。

另外，实验前要测试转子的转速，以便在实验室选择适当的转速控制档位。

实验过程中，保持转子转速恒定。

（3）加样要及时并注意不要碰到杜瓦瓶，加入样品时速度要加以注意，若速度过快，将导致转子陷住不能正常搅拌，影响硝酸钾的溶解；若速度过慢，一方面会导致加热过快，温差始终在零以上，无法读到温差过零点的时刻，另一方面可能会造成环境和体系有过多的热量交换。

（4）实验是连续进行的，一旦开始加热就必须把所有的测量步骤做完，测量过程中不能关掉各仪器点的电源，也不能停止计时，以免温差零点变动及计时错误。

（5）本实验应确保样品完全溶解，因此，在进行硝酸钾固体的称量时，应选择粉末状的硝酸钾。

二、什么时候加入第一份硝酸钾，为什么？

答：

实验开始时体系设定温度比环境温度高0.5℃是为了体系在实验过程中能更接近绝热条件，减小热损耗，

6液相平衡（按照铁离子和硫氢根离子1:

1结合计算）

一、光密度的测量方法及操作步骤（72型分光光度计）

1.接通电源，打开仪器开关，掀开样品室暗箱盖，预热20分钟。

2.根据所需波长转动波长选择钮。

3.将空白液及测定液分别倒入比色杯3/4处，用擦镜纸擦清外壁，放入样品室内，使空白管对准光路。

4.在暗箱盖开启状态下调节零点调节器，使读数盘指针指向t=0处。

盖上暗箱盖，调节“100”调节器，使空白管的t=100。

5.指针稳定后逐步拉出样品滑竿，分别读出测定管的光密度值，并记录。

6、比色完毕，关上电源，取出比色皿洗净，样品室用软布或软纸擦净。

二、空白比色皿和空白试剂的问题？

三、计算

对1号容量瓶Fe3+离子与S—离子反应达平衡时，可认为S—全部消耗，此平衡时硫氰合铁离子的浓度即为反应开始时硫氰酸根离子的浓度。

即有：

[FeS2+]平

（1）=[S-]始

以1号溶液的光密度为基准，则对应2、3、4号溶液的光密度可求出各光密度比，而2、3、4号各溶液中[FeS2+]平、[Fe3+]平、[S-]平可分别按下式求得：

[FeS2+]平=光密度比×[FeS2+]平

（1）=光密度比×[S-]始

[Fe3+]平=[Fe3+]始—[FeS2+]平

[S-]平=[S-]始—[FeS2+]平

7难溶盐溶解度的测定

一、需要多次煮沸的原因

答：

为了除去可溶性杂质，防止所测电导率偏大

二、测量电导率的仪器及使用时注意事项

答：

超级恒温槽一套；

DDS—307型电导率仪一台；

电导电极（镀铂黑）一支；

电导率测定仪使用方法

1、检查一下指针是否指零，如果不指零调节电导率仪上的调零旋钮，

2、将电导率仪调节到校正档，指针指向最大刻度，

3、按照电极常数调节旋钮，测量时调节到测量档。

电导率测定仪注意事项

1．电极的引线不能潮湿，否则将测不准。

2．高纯水被盛入容器后应迅速测量，否则电导率降低很快，因为空气中的溶入水里变成碳酸根离子。

3．盛被测溶液的容器必须清洁，无离子玷污

4.测定待测离子的电导时需快速，方防止空气中的气体溶于水产生误差。

为确保测量精度，电极使用前应用于小0.5μS/cm的去离子水（或蒸馏水）冲洗二次，然后用被测试样冲洗后方可测量。

注意：

仪器测量后显示的值已折算到25℃的电导值。

如不需补偿、拔去温度电极仪器显示25℃，测得的值就是当时溶液的电导值。

三、为何测量的数据会一直跳动及如何处理：

把溶液冷却到室温?

四、实验注意事项实验注意事项

（1）配制溶液需用电导水（电导率小于1us/cm）。

处理方法是，向蒸馏水中加入少量高锰酸钾，用硬质玻璃烧瓶进行蒸馏。

（2）饱和溶液必须经三次煮沸制备，以除去可溶性杂质。

（3）温度对电导有较大影响，所以测电导率时必须在恒温槽中恒温后方可测定。

（4）铂黑电极上的溶液不能擦，用滤纸吸，以免破坏电极表面积。

电极不用时，应保存在蒸馏水中不可使之干燥，防止电极干燥老化。

（5）测水及溶液电导前，电极要反复冲洗干净，特别是测水前。

8有效数字

有效数字的取舍

四舍六入五留双

有效数字的运算

加减运算中，以小数点后数位最少的数字为基准，乘除运算中以有效数字最少的数字为基准。

9作图

坐标尺寸的选择、坐标轴的标识

横轴自变量，纵轴因变量

适当选择坐标比例，以表达出全部有效数字为准

描点时，应准确而清晰的画出数据点

作曲线时应尽量多通过所描的点，但不要强行把所有点都附于曲线上

描点方法、曲线拟合