物理化学实验思考题及参考答案Word格式文档下载.docx
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物质的旋光能力用比旋光度来度量：
，可见溶液的旋光度与溶液中所含物质的旋光能力、溶液性质、溶液浓度、光源的波长、样品管长度及温度等均有关系。
6.在旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验中，测出速率常数与温度、溶液浓度、催化剂浓度和反应时间的长短有关吗？
蔗糖转化反应的速率常数与温度、催化剂浓度有关，与溶液浓度、反应时间的长短无关。
7.在旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验中，在混合蔗糖溶液和HCl液时，我们将HCl液加到蔗糖溶液里去，可以反过来混合吗？
不能，因为H+是催化剂，将反应物蔗糖加入到大量HCl溶液时，H+浓度很大，一旦加入则马上会分解产生果糖和葡萄糖，则在开始测量时，已经有大部分蔗糖产生了反应，记录t时刻对应的旋光度已经不再准确。
反之，将HCL溶液加到蔗糖溶液中去，由于H+的浓度小，反应速率小，计时之前所进行的反应的量很小。
8.在旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验中，开始时旋光度在单位时间内变化较快，随着时间的延长，旋光度在单位时间内变化愈来愈小，是否可得出这样的结论，即反应速率常数和反应速率随着时间的延长愈来愈小。
不能，反应速率常数与反应时间无关，只与温度、催化剂浓度有关，反应速率是随着时间的延长愈来愈小。
在旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验中，反应速率常数是以Ln（α0-α∞）对t作图得一直线，从直线斜率求得反应速率常数k0。
9.蔗糖的转化速率常数和哪些因素有关？
温度、催化剂的浓度及催化剂的种类有关。
10.在旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验中，用蒸馏水来校正旋光仪的零点，试问在蔗糖转化反应过程中所测定的旋光度t是否必须要进行零点校正？
因为蒸馏水无旋光性，故可用纯蒸馏水作零点校正。
在蔗糖转化反应过程中所测定的旋光度t可以不进行零点校，因反应速率常数是以Ln（α0-α∞）对t作图得一直线，从直线斜率求得反应速率常数k0，αt-α∞
可将系统的零点误差消除掉。
11.在旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验中，物质的比旋光度与光源的波长，旋光管的长短、温度和溶液浓度有关吗？
，比旋光度是物质本身的性质，仅与光源的波长和温度有关，而与旋光管的长短和溶液浓度无关。
12.在旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验中，测定t和是否要用同一根旋光管，为什么？
，由上式公式可知，溶液的旋光度与溶液中所含旋光物质的旋光能力、溶剂性质、溶液浓度、样品管长度及温度等均有关，当其他条件均固定时，溶液的旋光度才与浓度成正比关系，α＝βc。
13.在旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验中，如何测量？
将混合液的一半放入50-60℃的恒温水浴中恒温40min，取出冷至实验温度下测定其旋光度，在10-15min内读取5-7个数据，如在测量误差范围内，则取其平均值，即为值。
14.在旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验中，测量时，溶液没有冷至实验温度下就测定其旋光度，对结果有无影响？
有影响，因为溶液的旋光度与温度有关。
15.在旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验中，如何判断测量溶液的旋光度即为？
16.在旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验中，何时开始计时？
为什么？
分别取50mL蔗糖水溶液和50mL4mol·
L-1HCL溶液于两个100mL锥形瓶中，并浸入恒温槽使恒温到实验的温度。
然后将HCl溶液全部倒入蔗糖溶液锥形瓶中（两瓶来回倒几次，使两者混合均匀），同时记下时间。
因为
成立的前提是t=0时，产物浓度为零。
17.在旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验中，实验结束后，能否直接将旋光收起来？
不能，实验结束时，应将旋光管洗净干燥，防止酸对旋光管的腐蚀。
2、最大泡压法测定溶液的表面张力
1、简述最大泡压法测定溶液的表面张力的实验原理。
实验装置如图83-4所示。
将被测液体装于测定管中，打开滴液瓶活塞缓缓放水抽气，系统不断减压，毛细管出口将出现一小气泡，且不断增大。
若毛细管足够细，管下端气泡将呈球缺形，液面可视为球面的一部分。
随着小气泡的变大，气泡的曲率半径将变小。
当气泡的半径等于毛细管的半径时，气泡的曲率半径最小，液面对气体的附加压力达到最大，如图5所示。
在气泡的半径等于毛细管半径时：
p内＝p外
气泡内的压力：
p内=p大气-2γ/r
气泡外的压力：
p外=p系统+ρgh
实验控制让毛细管端口与液面相切，即使h=0，p外=p系统
根据附加压力的定义及拉普拉斯方程，半径为r的凹面对小气泡的附加压力为
△pmax=p大气-p系统=p最大=2γ/r（6）
于是求得所测液体的表面张力为
（7）
此后进一步抽气，气泡若再增大，气泡半径也将增大，此时气泡表面承受的压力差必然减小，而测定管中的压力差却在进一步加大，所以导致气泡破裂从液体内部逸出。
最大压力差可用数字式压力差仪直接读出，K′称为毛细管常数，可用已知表面张力的物质来确定。
3、的大小与那些因素有关？
表面张力γ表示了液体表面自动缩小趋势的大小，其大小与液体的成分、溶质的浓度、温度及表面气氛等因素有关。
4、纯液体如何降低其表面自由能？
对于纯液体，纯液体表面层的组成与内部的组成相同，等温等压下，γ为定值，要使dG下降，只有降低A。
因此，纯液体降低表面自由能的唯一途径是尽可能缩小其表面积。
因此液滴通常成球形。
5、溶液如何降低其表面自由能？
对于溶液，等温等压下，要使dG下降，除了降低表面积外，因溶液的γ与溶液表面层的组成密切相关，还可由溶液自动调节不同组分在表面层中的数量使γ降低。
6、什么是溶液的表面吸附？
根据能量最低原则，当溶质能降低溶剂的表面张力时，溶质表面层中的浓度比溶液内部大；
反之，溶质使溶剂的表面张力升高时，溶质表面层中的浓度比内部的浓度低。
这种表面浓度与溶液内部浓度不同的现象叫做溶液的表面吸附。
7、水的表面张力因加入溶质形成溶液而改变，根据变化情况可将溶质分为几类？
答：
水的表面张力因加入溶质形成溶液而改变，根据变化情况可将溶质分为两类：
1）非表面活性物质
能使水的表面张力明显升高的溶质称为非表面活性物质。
如无机盐和不挥发的酸、碱等。
这些物质的离子有较强的水合作用，趋向于把水分子拖入水中，非表面活性物质在表面的浓度低于在本体的浓度。
如果要增加单位表面积，所作的功中还必须包括克服静电引力所消耗的功，所以表面张力升高。
2）表面活性物质
加入后能使水的表面张力明显降低的溶质称为表面活性物质。
这种物质通常含有亲水的极性基团和憎水的非极性碳链或碳环有机化合物。
亲水基团进入水中，憎水基团企图离开水而指向空气，在界面定向排列。
表面活性物质的表面浓度大于本体浓度，增加单位面积所需的功较纯水小。
非极性成分愈大，表面活性也愈大。
但习惯上，只把那些溶入少量就能显著降低溶液表面张力的物质，称为表面活性剂。
8、表面活性物质在水溶液的表面是如何排列的？
表面活性物质分子都是由亲水性的极性基团和亲油性的非极性基团所构成，它们在水中的排列情况随其浓度不同而异，浓度小时，分子可以平躺在表面上；
浓度增大时，表面活性物质分子在溶液表面定向排列，分子的极性基团取向溶液内部，而非极性基团取向空间；
当浓度增至一定程度，溶质分子占据所有表面积，就形成了饱和吸附层。
再增大就会形成胶束。
9、溶液的表面吸附量是什么？
它与哪些因素有关？
其定义为：
单位面积表面层所含有溶质的物质的量比同量溶剂在本体溶液中所含溶质的物质的量的超出值。
它与温度，压力，溶液的表面张力及溶液的浓度有关。
10、如何求溶液的表面吸附量？
用吉布斯吸附等温式计算：
，由实验测定一组恒温下不同浓度c的表面张力，以对c作图，可得到γ-c曲线，将曲线上某指定浓度下的斜率dγ/dc带入吉布斯吸附等温式，即可求得该浓度下溶质在溶液表面的吸附量Γ。
11、什么是溶液的饱和吸附量？
如何求？
当浓度足够大时，则呈现一个吸附量的极限值，即
此时若再增加浓度，吸附量不再改变。
所以
称为饱和吸附量。
可以近似的看做是在单位表面上定向排列呈单分子层吸附时溶质的物质的量。
12、溶液的饱和吸附量与溶质分子的横截面积有何关系？
如何求溶质分子的横截面积？
求出
值，即可算出每个被吸附的表面活性物质分子的横截面积As。
则每个分子的截面积为：
式中L为阿伏加德罗常数。
13、测溶液的表面张力有哪些方法？
测定表面张力方法很多，如毛细管上升法、滴重法、吊环法、最大压力气泡法、吊片法和静液法等。
14.在最大泡压法测定溶液的表面张力的实验中，玻璃毛细管下端液面是高于、低于还是与溶液液面相切？
毛细管中下端液面应与溶液液面应相切。
15、液体表面层分子与液体内部的分子所处的环境是否一样？
界面两侧的环境不同；
液体内部分子的吸引力是对称的，各个方向的引力彼此抵销，总的受力效果是合力为零；
处在表面层的分子受周围分子的引力是不均匀的，不对称的。
16、什么是表面张力？
什么是表面自由能？
两者有何区别和联系？
（1）在液气两相的界面上，液体分子所受液体内部分子的引力大于气体分子对它的引力，由此造成的使液体表面缩小的力叫表面张力。
（2）在液体的内部任何分子周围的吸引力是平衡的。
可是在液体表面层的分子却不相同。
因为表面层的分子，一方面受到液体内层的邻近分子的吸引，另一方面受到液面外部气体分子的吸引，而且前者的作用要比后者大。
因此在液体表面层中，每个分子都受到垂直于液面并指向液体内部的不平衡力（如图83-l所示）。
这种吸引力使表面上的分子向内挤，促成液体的最小面积。
要使液体的表面积增大就必须要反抗分子的内向力而作功，增加分子的位能。
所以说分子在表面层比在液体内部有较大的位能，这位能就是表面自由能。
（3）它们的共同点是：
都反映了表面分子受力不均匀的情况；
两者的数值相同，量纲相同通常用同一符号表示。
它们的不同点是：
两者的物理意义不同，表面自由能是指等温、等压、保持组成不变的条件下，可逆地增加单位表面积时，体系吉布斯自由能的增值。
表面张力是指表面层分子垂直作用于单位长度的边界上且与表面相切的收缩力。
两者的单位不同，表面自由能的单位是J·
m-2，而表面张力的单位是N·
m-1。
17、要做好最大泡压法测定溶液的表面张力实验的关键步骤有哪些？
要做好这个实验关键因素有：
正丁醇溶液浓度要准确配制，测定正丁醇溶液表面张力时按从稀到浓依次进行，玻璃器皿必须洗涤清洁，毛细管及测定管一定要用待测液润洗；
测定时毛细管一定要与液面保持垂直，端面刚好与液面相切；
控制好滴液瓶的放液速度，水的流速每次均应保持一致，尽可能使气泡呈单泡逸出，以利于△pmax读数的准确性；
温度应保持恒定，否则对γ的测定影响较大。
18、用最大泡压法准确测定溶液的表面张力需注意哪些问题？
用最大泡压法准确测定溶液的表面张力需注意以下问题：
（1）在测定有效数据之前一定要检查系统的气密性，否则数据不真实。
（2）连接压力计与毛细管及滴液瓶用的乳胶管中不应有水等阻塞物，否则压力无法传递至毛细管，将没有气泡自毛细管口逸出。
（3）测定时毛细管及测定管应洗涤干净，以玻璃不挂水珠为好，否则，气泡可能不呈单泡逸出，而使压力计读数不稳定，如发生此种现象，毛细管应重洗。
（4）测定时毛细管一定要与液面保持垂直，端面刚好与液面相切，若毛细管末端插入到溶液内部，则气泡外的压力：
p外=p系统+ρgh，此时因为h不等于0，在气泡的半径等于毛细管半径时：
p内=p大气-2γ/r＝p外=p系统+ρgh
△pmax=p大气-p系统=ρgh+2γ/r
计算公式将只能采用
（5）控制好滴液瓶的放液速度，水的流速每次均应保持一致，尽可能使气泡呈单泡逸出，以利于读数的准确性。
（6）数字微压差仪上显示的数字为实验系统与大气压之间的压差值。
要读取最大压力差数值，因为△pmax与毛细管的半径r是对应的，只有这样才能获得一致的数据。
（7）正丁醇溶液要准确配制，使用过程中防止挥发损失。
测定正丁醇溶液表面张力时按从稀到浓依次进行，毛细管及测定管一定要用待测液润洗，否则测定的数据不真实。
毛细管的清洗方法：
将毛细管在下次被测溶液中沾一下，溶液在毛细管中上升一液柱，然后用洗耳球将溶液吹出，重复3～4次。
（8）温度应保持恒定，否则对γ的测定影响较大。
19、在最大泡压法测定溶液的表面张力实验中，测量液体表面张力时为什么要读取最大压力差？
因为γ=r/2×
△pmax，只有气泡的半径等于毛细管的半径时，气泡的曲率半径最小，液面对气体的附加压力达到最大，所以读取最大压差。
20、在最大泡压法测定溶液的表面张力实验中，测量液体表面张力时滴水过快，对测量结果有何影响？
有影响，若测量液体表面张力时滴水过快就会使测定管中出气泡不是呈单个冒出，出泡速率快将使表面活性物质来不及在气泡表面达到吸附平衡，也将使气体分子间摩擦力和流体管壁间的摩擦力增大，这将造成压力差增大，使表面张力测定值偏高。
21、在最大泡压法测定溶液的表面张力实验中，测量表面张力时毛细管末端插入到溶液内部进行测量行吗？
不行！
如果将毛细管末端插入到溶液内部进行测量，则气泡外地压力：
△pmax=p大气-p系统=ρgh+2γ/r
计算公式将只能采用公公式
公式,那么在实验操作时，就需要测量h，使实验变繁琐，不可取。
22、在最大泡压法测定溶液的表面张力实验中，表面张力仪的清洁与否和温度的不恒定对测量数据有何影响？
若表面张力仪不干净，则气泡可能不成单泡冒出，使压力计读数不稳定，给实验带来较大的误差，同时表面张力仪不干净会影响溶液的表面张力。
因为表面张力与温度有很大的关系，如温度不恒定则对表面张力的测量会带来较大的误差。
23、在最大泡压法测定溶液的表面张力实验中，为什么要求从毛细管中逸出的气泡必须均匀而间断？
因为毛细管中逸出的气泡必须均匀而间断，使得所测最大压差准确。
如抽气太快，气泡的形成与逸出快而不稳定，将会使最大压差的读数不稳定，给实验带来较大的误差，可以通过控制滴液的速度快慢来控制出泡速度。
24、在最大泡压法测定溶液的表面张力实验中，如何控制出泡速度？
若出泡速度太快对表面张力测定值有何影响？
本实验控制出泡速率是通过控制滴定管中液体滴定速度来实现。
若出泡速率快太将使表面活性物质来不及在气泡表面达到吸附平衡，也将使气体分子间摩擦力和流体管壁间的摩擦力增大，这将造成压力差增大，使表面张力测定值偏高。
25、在最大泡压法测定溶液的表面张力实验中，哪些因素影响表面张力的测定？
应当如何减小或消除这些因素的影响？
影响因素有：
（1）系统的气密性；
（2）毛细管及测定管是否清洗干净；
（3）滴液瓶的放液速度；
（4）读取数字微压差仪上压差值；
（5）正丁醇溶液浓度是否准确配置。
减小或消除这些因素的方法有：
26.玻璃毛细管插入不同的溶液中，毛细管中的液面高于、低于还是与溶液液面相平？
实际上，这里既涉及到润湿的问题，又涉及弯曲表面附加压力的问题，而这两个问题都与表面张力有关。
能润湿，则形成凹面，产生一指向溶液外部的附加压力，使毛细管中的液面高于溶液液面；
如果接触角为90°
，则形成平面，不产生附加压力，毛细管中的液面与溶液液面相平；
不能润湿，则形成凸面，产生一指向溶液内部的附加压力，使毛细管中的液面低于溶液液面，如玻璃毛细管插入汞中。
3、固体在溶液中的吸附
1.简述测定活性炭在醋酸水溶液中对醋酸的吸附求出活性炭比表面的实验原理。
根据固体对气体的单分子层吸附理论，认为固体表面的吸附作用是单分子层吸附，即吸附剂一旦被吸附质占据之后，就不能吸附。
Γ∞为饱和吸附量，即固体完全被吸附质占据，再假定吸附质分子在吸附剂表面上是直立的，每个醋酸分子所占的面积以0.243nm2计算，则吸附剂的比表面
，则只要求出Γ∞，就可以求出吸附剂的比表面。
固体在溶液中吸附量：
，固体在溶液中吸附符合兰格缪尔吸附等温式：
重新整理可得：
，以
对c作图，得一直线，由直线的斜率可求得Г∞，
2.在固体在溶液中的吸附实验中，为了节省时间，如果震荡机一次放不下全部样品，那么，你认为应先放浓度低的还是浓度高的样品去震荡？
应该先放浓度低的样品去振荡。
因为在一定的浓度范围里，随着浓度的增大吸附越容易达到平衡，先放浓度小的溶液振荡可节约时间。
3.在固体在溶液中的吸附实验中，对滴定用的锥形瓶作如下的处理：
（1）洗涤后锥形瓶没吹干，
（2）用待测液洗涤锥形瓶两次，问对实验有何影响？
（1）中的情形对实验没有影响，因为在滴定时，只与物质的量有关，而与浓度是无关的。
（2）中的情形对实验是有影响的，将会使实验的结果偏大，用待测液洗涤会使锥形瓶中的物质的量增大。
4.在固体在溶液中的吸附实验中，如何判断吸附平衡的达到？
答:
取少许滴定，前后两次取样量相同，滴定消耗试剂的量在误差允许的范围内，则可判定已经达到了平衡。
5.固体在溶液中的吸附实验中，活性碳在HAc水溶液中对HAc的吸附达到平衡后溶液的浓度会怎样？
达到平衡后溶液的浓度将降低到某一值后不再随时间的改变而改变。
6.在固体在溶液中的吸附实验中，吸附作用与那些因素有关？
在固体在溶液中的吸附实验中，吸附作用与下列因素有关：
（1）温度，固体在溶液中吸附是放热过程，因此，一般温度升高，吸附量减少。
（2）溶解度，溶解度越小的溶质越易被吸附。
（3）吸附剂、溶质和溶剂的性质，吸附服从相似相吸的原则。
（4）界面张力，界面张力越低的物质越易在界面上吸附。
7.固体吸附剂吸附气体与从溶液中吸附溶质有何不同？
与气体吸附比较，溶液吸附更复杂，因为溶液中各种组分，包括溶剂、溶质、电解质溶液中的各种离子和分子，均会在固—液界面上竞相吸附，存在一系列的可能互相关联的吸附平衡。
其次溶液吸附较气体吸附要慢很多，因为被吸附组分必须通过扩散穿越一个相当厚度的溶剂层方能到达固面。
8.试比较弗罗因德利希吸附等温式与兰缪尔吸附等温式的优缺点？
弗罗因德利希吸附等温式是经验公式，比较简单易求，只适用于一些浓度适中的溶液；
兰缪尔吸附等温式适用的范围较广，能求出吸附剂的比表面积，但是比实际值小一点。
9.在固体在溶液中的吸附实验中，如何加快吸附平衡的到达？
如何判定平衡已经到达？
振荡，适当的升高温度可加快吸附平衡的到达。
取少许滴定，前后两次取样量相同，滴定消耗试剂的量在误差允许的范围内，则可判定已经达到了平衡。
10.在固体在溶液中的吸附实验中，引入误差的主要因素是什么？
醋酸的挥发，实验过程并非是用蒸馏水，而是用自来水，其中溶有少量的CO2，还有滴定的读数误差以及系统误差等这些都是引入误差的因素。
11.根据兰格缪尔单分子层吸附的模型计算的比表面积，比实际值大还是小？
根据兰格缪尔单分子层吸附的模型计算的比表面积，往往要比实际数值小一些。
原因有二：
一是忽略了界面上被溶剂占据的部分；
二是吸附剂表面上有小孔，醋酸不能钻进去，故这一方法所得的比表面一般偏小。
不过这一方法测定时手续简便，又不要特殊仪器，故是了解固体吸附剂性能的一种简便方法。
12.在配制50mL醋酸溶液时，要随时盖好瓶塞，为什么？
因为醋酸易挥发，随时盖好瓶塞以防醋酸挥发。
13.从锥形瓶里取样分析时，若不小心吸入了少量的活性
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