基础化学实验III物理化学部分文档格式.docx
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（偏微分）。
该切线在纵坐标上的截矩，即为该浓度溶液的微分溶解热。
在两个浓度之间积分溶解热的差值，就是积分冲淡热。
硝酸钾在水中溶解过程是个吸热过程，一定量的硝酸钾溶解在水中会使得水的温度下降。
用一个电热丝对溶液进行加热，在温度回到加入硝酸钾前原来温度值时，这段时间所消耗的电能为：
Q=I2Rt=IVt
单位为焦。
这个电能即等于要测定的积分溶解热。
仪器，试剂
溶解热测定装置：
含恒流源、测定装置，温差测量仪
天平，保干器，称量瓶，台秤，小毛刷，硝酸钾（研细，烘干）等。
实验步骤
1．称样
取8个称量瓶，先称空瓶，再各加入指定质量的硝酸钾。
粗称后至分析天平上准确称量。
（录像：
在台称上称取硝酸钾，并在分析天平上精确称量，数据记录如下表）
样品号
样品+瓶
空瓶
99秒次数
时刻
当前室温电流电压
2．称溶剂
在杜瓦瓶中称取216.2克水。
在台称上称取蒸馏水，置于测定装置上，加入搅拌子，盖上盖子）
3．联接装置
连接各电源线和测温线，打开搅拌器，打开温差仪，记下当前室温。
将各仪器连接装配好。
打开恒流仪电源，调节电流使功率约为2.5W，记下电压电流值。
观察温差仪测温值，当超过室温时按下温差仪上的采零按钮，再按下锁定按钮，并同时按下计时按钮开始计时。
连接仪器，打开搅拌器，打开温差仪，记录当前室温，将测温探头放到杜瓦瓶中，开启恒流电源、记下电流电压值、待温度升高至室温时按下采零、锁定、计时按钮）
4．测量
将第一份试样从瓶盖上的小孔倒入杜瓦瓶中，倒在外面的用小毛刷刷进杜瓦瓶。
监视温差仪，当数据过零时记下时间读数。
接着将第二份试样倒入杜瓦瓶中。
同样再到温差过零时读取时间值。
如此反复，直到所有样品均倒入并温差过零读出读数来。
将样品倒入杜瓦瓶中，观察温度下降，并至过零点，读取时间数值，并再次加样，注意记录99秒次数）
5．称量
称取八个称量瓶的质量，根据两次质量之差计算加入的硝酸钾的质量。
称取空称量瓶的质量）
6．结束整理
将杜瓦瓶中的溶液倒去（当心丢了搅拌子），洗净烘干，将加热器上的水擦干，留待下一组实验用。
倒去溶液，烘干杜瓦瓶，整理仪器）
7．数据处理
室温：
23.38℃
恒流源：
3.78V，0.669A
MKNO3=101.10
MH2O=18.016
指定n0处曲线上对应的Qs
指定n0处曲线切线在Qs轴上的截距
指定n0处曲线切线的斜率
两n0之间积分溶解热的差值
在EXCEL中处理数据，作图，求溶解热。
电流
电压
m硝酸钾
n硝酸钾
n0
t
Q
Qs
数据处理，绘图，实验报告格式）
液体饱和蒸气压的测定
1．理解液体饱和蒸气压的定义和气液两相平衡的概念，了解克劳修斯-克拉贝龙方程式
2．了解真空泵、气压计、真空表的构造，掌握其使用方法
3．学会用动态法测定液体的饱和蒸气压并求平均摩尔气化热
饱和蒸气压是指在一定温度下纯液体处于平衡状态时的蒸气压力。
液体分子从表面逃逸而成蒸气，蒸气分子又会因碰撞而凝结成液相，当两者达到平衡时，气相中该分子具有的压力就称为饱和蒸气压。
当液体处于沸腾状态时，其上方的压力即为其饱和蒸气压。
温度不同，分子从液体逃逸的速度不同，因此饱和蒸气压不同。
饱和蒸气压与温度的关系可用克-克方程来表示：
式中的p*即为饱和蒸气压，ΔvapHm为液体的摩尔气化热。
对该式进行积分，可得：
此式表示在一定温度范围内，液体饱和蒸气压的对数值与温度的倒数成正比。
如果测定出液体在各温度下的饱和蒸气压，在坐标系中以lnp*对1/T作图，可得一条直线，根据直线斜率可求出液体的摩尔汽化热。
将该直线外推到压力为常压时的温度，即为液体的正常沸点。
测定液体饱和蒸气压的方法有三种，分别为动态法、静态法和饱和气流法。
动态法是指在连续改变体系压力的同时测定随之改变的沸点；
静态法是指在密闭体系中改变温度而直接测定液体上方气相的压力；
饱和气流法是在一定的液体温度下，采用惰性气体流过液体，使气体被液体所饱和，测定流出的气体所带的液体物质的量而求出其饱和蒸气压。
本实验采用动态法进行测量。
用于动态法测定的仪器称为饱和蒸气压测定仪，它是由真空系统、平衡管、蒸馏装置、真空表等部分组成。
在蒸馏装置中加入要测定饱和蒸气压的液体后，将系统抽真空，对液体加热。
当液体沸腾时，同时读出体系的真空度和液体的温度（液体的饱和蒸气压为大气压读数值加真空度表的表压读数值，液体的温度即为沸点）。
通过放气阀放入空气使体系真空度减小，此时液体将不再沸腾，继续加热至沸腾，又可读出一组沸点-饱和蒸气压数据。
如此不断提高系统压力可得到一系列温度-压力数据。
根据克-克方程，绘制lnp*对1/T关系图，可求出摩尔汽化热。
仪器和试剂
饱和蒸气压测定仪、真空泵、气压计、蒸馏水
饱和蒸气压测定仪各部分介绍）
在三口烧瓶中装入约为烧瓶体积三分之二的蒸馏水，装配好蒸馏系统，打开冷凝水，关闭放气阀和平衡管上的放空阀，打开抽气阀。
装配装置，开冷凝水，开始抽真空）
开启真空泵，将三通阀转向抽真空状态，将系统真空度抽到-0.095MPa以上，关闭抽气阀，检查系统是否漏气。
当系统不漏气时，将三通阀转向放空状态，关闭真空泵。
真空度上升至-0.95以上，关闭抽气阀，检验气密性，旋转三通，关闭真空泵）
打开蒸馏装置加热电源，对体系加热，当液体接近沸腾时，适当调小加热电流，使液体慢慢到达稳定的沸腾状态，同时读下液体温度与真空度。
加热至沸，读温度、真空度值，记录数据）
停止加热，缓缓打开放气阀，使体系的真空度减小约0.01MPa，关闭放气阀，继续加热，同上法读取另一组压力-温度数据。
放气，真空度表变化，继续加热至沸，读数记录）
反复多次测定，直至体系压力为大气压，将放空阀打开，测定在此大气压力下的沸点。
另外，要读取实验时的大气压数值。
真空表至零，打开放空阀，继续加热至沸，读数记录）
实验结束后倒去三口烧瓶中的水，关闭冷凝水。
结束整理）
实验注意事项
1．真空装置，使用要小心防止出事故；
2．真空阀的转动，两手操作；
3．真空表的读取（注意表面刻度上每小格为0.0005Mpa），注意镜面反射式表头的计数方法；
4．蒸馏装置装配时注意保证气密性；
5．放气速度不能太快，一旦放过，如要再抽真空，则要等到冷却后才能进行，否则会使液体暴沸；
6．注意了解真空泵的结构和工作原理；
实验数据记录与处理
大气压：
1020.8KPa
沸点
真空度
处理：
T
p
p*
lnp*
T（K）
1/T
作图：
斜率：
求ΔvapHm
凝固点降低法测定摩尔质量
一、实验目的及要求
1．用凝固点降低法测定萘的摩尔质量；
2．加深对稀溶液依数性的理解；
3．学会使用凝固点降低实验装置。
二、实验原理
非挥发性溶质二组分溶液，其稀溶液具有依数性，凝固点降低就是依数性的一种表现。
根据凝固点降低的数值，可以求溶质的摩尔质量。
对于稀溶液，如果溶质和溶剂不生成固溶体，固态是纯的溶剂，在一定压力下，固体溶剂与溶液成平衡的温度叫做溶液的凝固点。
溶剂中加入溶质时，溶液的凝固点比纯溶剂的凝固点低。
其降低值ΔTf与溶质的质量摩尔浓度b成正比。
ΔTf=Tf0－Tf=Kfb
（1）
式中：
Tf0为纯溶剂的凝固点；
Tf为浓度为b的溶液的凝固点；
Kf为溶剂的凝固点降低常数。
若已知某种溶剂的凝固点降低常数Kf，并测得溶剂和溶质的质量分别为mA，mB的稀溶液的凝固点降低值ΔTf，则可通过下式计算溶质的摩尔质量MB。
MB=KfmB/ΔTfmA
（2）
式中Kf的单位为K•kg•mol-1。
凝固点降低值的大小，直接反映了溶液中溶质有效质点的数目。
如果溶质在溶液中有离解、缔合、溶剂化和配合物生成等情况，这些均影响溶质在溶剂中的表观分子量。
因此凝固点降低法也可用来研究溶液的一些性质，例如电解质的电离度、溶质的缔合度、活度和活度系数等。
纯溶剂的凝固点为其液相和固相共存的平衡温度。
若将液态的纯溶剂逐步冷却，在未凝固前温度将随时间均匀下降，开始凝固后因放出凝固热而补偿了热损失，体系将保持液一固两相共存的平衡温度而不变，直至全部凝固，温度再继续下降。
其冷却曲线如图1中1所示。
但实际过程中，当液体温度达到或稍低于其凝固点时，晶体并不析出，这就是所谓的过冷现象。
此时若加以搅拌或加入晶种，促使晶核产生，则大量晶体会迅速形成，并放出凝固热，使体系温度迅速回升到稳定的平衡温度；
待液体全部凝固后温度再逐渐下降。
冷却曲线如图1中2。
图1纯溶剂和溶液的冷却曲线
溶液的凝固点是该溶液与溶剂的固相共存的平衡温度，其冷却曲线与纯溶剂不同。
当有溶剂凝固析出时，剩余溶液的浓度逐渐增大，因而溶液的凝固点也逐渐下降。
因有凝固热放出，冷却曲线的斜率发生变化，即温度的下降速度变慢，如图1中3所示。
本实验要测定已知浓度溶液的凝固点。
如果溶液过冷程度不大，析出固体溶剂的量很少，对原始溶液浓度影响不大，则以过冷回升的最高温度作为该溶液的凝固点，如图1中4所示。
图2外推法求纯溶剂和溶液的凝固点
确定凝固点的另一种方法是外推法，如图2所示，首先记录绘制纯溶剂与溶液的冷却曲线，作曲线后面部分（已经有固体析出）的趋势线并延长使其与曲线的前面部分相交，其交点就是凝固点。
三、仪器与试剂
仪器：
凝固点下降实验仪（包括凝固点管；
凝固点管塞；
凝固点管的套管；
小搅拌杆；
大搅拌杆；
水浴缸；
水浴缸盖等）、精密数字温差仪。
试剂：
冰块、环己烷、萘。
四、实验步骤
1．安装实验装置
检查测温探头，要求洁净，可以用环己烷清洗测温探头并晾干。
冰水浴槽中准备好冰和水，温度最好控制在3.5℃左右。
用移液管取25.00ml（或用0.01g精度的天平称量20.00g左右）分析纯的环己烷注入已洗净干燥的凝固点管中。
注意冰水浴高度要超过凝固点管中环己烷的液面。
将精密电子温差仪的测温探头擦干、插入凝固点管中，注意测温探头应位于环己烷的中间位置。
检查搅拌杆，使之能顺利上下搅动，不与测温探头和管壁接触摩擦。
2．环己烷凝固点的测定
先粗测凝固点，将凝固点管直接浸入冰水浴中，平稳搅拌使之冷却，当开始有晶体析出时，放入外套管中继续缓慢搅拌，温差仪每6s鸣响一次，可依此定时读取温度值。
待温度较稳定温差仪的示值变化不大时，也就是环己烷的近似凝固点。
取出凝固点管，用手微热，使结晶完全熔化（不要加热太快太高）。
然后将凝固点管放入冰水浴中，均匀搅拌。
当温度降到比近似凝固点高0.5K时，迅速将凝固点管从冰水浴中拿出，擦干，放入外套管中继续冷却到比近似凝固点低0.2～0.3K，开始轻轻搅拌，此时过冷液体因结晶放热而使温度回升，此稳定的最高温度即为纯环己烷的凝固点。
使结晶熔化，重复操作，直到取得三个偏差不超过±
0.005K的数据为止。
3．溶液凝固点的测定
用分析天平称量压成片状的萘0.06~0.10g，小心地从凝固点支管加入凝固点管中，搅拌使之全部溶解。
同上法先测定溶液的近似凝固点，再准确测量精确凝固点，注意最高点出现的时间很短，需仔细观察。
测定过程中冷度不得超过0.2K，偏差不得超过0.005K。
注意：
判断样品管中是否出现固体，不是直接观察样品管里面，而是从记录的温度数据上判断，即温度由下降较快变为下降较慢的转折处。
重复本步骤1次。
4．结束整理
关闭仪器电源，断开各电源连接线，折卸凝固点实验装置，将凝固点管洗净后用蒸馏水荡洗，置于烘箱中烘干。
凝固点装置的其它部件放入仪器箱内。
五、注意事项
1．实验时应将测温探头擦干后再插入凝固点管。
不使用时注意妥善保护测温探头。
2．加入固体样品时要小心，勿粘在壁上或撒在外面，以保证量的准确性。
3．熔化样品和溶解溶质时切勿升温过高，以防超出温差仪量程。
六、数据记录与处理
1．数据记录
________℃；
_________Pa。
溶剂
溶液
时间
温度
2．数据处理
根据公式ρ/（g•cm-3）=0.7971-0.8879×
10-3t/℃计算室温t℃时环己烷的密度。
根据所记录的时间～温度数据，绘制纯溶剂和溶液的步冷曲线。
根据测得的环己烷和溶液的凝固点，计算萘的摩尔质量。
七、思考题
1．何为稀溶液的依数性？
2．何为过冷现象？
如何控制溶液的过冷程度？
3．在精确测定凝固点时为什么要急速搅拌？
4．在测定时如何确定所加入的溶质质量？
燃烧热的测定
1．掌握燃烧热的定义，了解恒压燃烧热与恒容燃烧热的差别及相互关系；
2．了解热量计中主要部分的作用原理，掌握氧弹热量计的实验技术；
3．利用氧弹热量计测定萘的燃烧热；
4．学会雷诺图解法校正温度改变值。
1、燃烧与量热
根据热化学的定义，1mol物质完全氧化时的反应热称作燃烧热。
所谓完全氧化，对燃烧产物有明确的规定。
譬如，有机化合物中的碳氧化成一氧化碳不能认为是完全氧化，只有氧化成二氧化碳才可以认为是完全氧化。
燃烧热的测定，除了有其实际应用价值外，还可以用于求算化合物的生成热、键能等。
量热法是热力学的一个基本实验方法。
在恒容或恒压条件下可以分别测得恒容燃烧热Qv和恒压燃烧热Qp。
由热力学第一定律可知，Qv等于体系内能变化△U；
Qp等于其焓变△H。
若把参加反应的气体和反应生成的气体都作为理想气体处理，则它们之间存在以下关系：
ΔH=ΔU+Δ（pV）
Qp=Qv+ΔnRT
式中，Δn为反应物和生成物中气体的物质的量之差；
R为气体常数；
T为反应时的热力学温度。
2、氧弹热量计
热量计的种类很多，本实验所用氧弹热量计是一种环境恒温式的热量计。
其它类型的热量计可参阅复旦大学主编的物理化学实验教材技术部分第一章第Ⅳ节。
氧弹热量计的安装如图1和图2所示。
图1氧弹热量计安装示意图图2氧弹剖面图
氧弹热量计的基本原理是能量守恒定律。
样品完全燃烧所释放的能量使氧弹本身及其周围的介质的热量计有关附件的温度升高。
测量介质在燃烧前后温度的变化值，就可求算该样品的恒容燃烧热。
其关系式如下：
-QvW2/M-mQm=（W水c水+c计）ΔT
式中,W2和M分别为样品的质量和摩尔质量；
QV为样品的恒容燃烧热；
m和Qm是引燃用铁丝的质量和单位质量燃烧热，W水和c水是以水作为测量介质时，水的质量和比热容；
c计称为热量计的水当量，即除水之外，热量计升高1℃所需的热量；
ΔT为样品燃烧前后水温的变化值。
为了保证样品完全燃烧，氧弹中须充以高压氧气或其它氧化剂。
因此氧弹应有很好的密封性能，耐高压且耐腐蚀。
氧弹放在一个与室温一致的恒温套壳中。
盛水桶与套壳之间有一个高度抛光的挡扳，以减少热辐射和空气的对流。
3、雷诺温度校正图
实际上，热量计与周围环境的热交换无法完全避免，它对温差测量值的影响可用雷诺（Renolds）温度校正图校正。
具体方法为：
称取适量待测物质，估计其燃烧后可使水温上升1.5～2.0℃。
预先调节水温低于室温（外桶温度）1.0℃左右。
按操作步骤进行测定，将燃烧前后观察所得的一系列水温和时间关系作图。
得一曲线如图3。
图中H点意味着燃烧开始，热传入介质；
D点为观察到的最高温度值；
从相当于室温的J点作水平线交曲线于I，过I点作垂线ab，再将FH线和GD线延长并交ab线于A、C两点，其间的温度差值即为经过校正的ΔT。
图中AA′为开始燃烧到温度上升至室温这一段时间△t1内，由环境辐射和搅拌引进的能量所造成的升温，故应予扣除。
CC′为由室温升高到最高点D这一段时间△t2内，热量计向环境的热漏造成的温度降低，计算时必须考虑在内。
故可认为，AC两点的差值较客观地表示了样品燃烧引起的升温数值。
图3雷诺温度校正图图4绝热良好情况下的雷诺校正图
在某些情况下，热量计的绝热性能主良好，热漏很小，而搅拌器功率较大，不断引进的能量使得曲线不出现极高温度点，如图4。
校正方法相似。
氧弹量热计、氧弹、压片机、精密温差仪、氧气钢瓶、充气机、天平、万用表。
苯甲酸、萘、点火铁丝。
1．压片
用台秤称取大约0.8~1.0g苯甲酸（勿超过1.1g），在压片机上压成圆片。
样片压得太紧，点火时不易全部燃烧；
压得太松，样品容易脱落。
再用分析天平精确称量。
2．装样、充氧
拧开氧弹盖，将氧弹内壁擦干净，特别是电极下端的不锈钢丝更应擦干净。
搁上金属小皿，小心将样品片放置在小皿中部。
取引燃铁丝，在直径约3mm的玻璃棒上,将其中段绕成螺旋形约5～6圈。
将螺旋部分紧贴在样片的表面，固定在电极上。
用万用电表检查两电极间电阻值，一般应不大于20Ω，旋紧氧弹盖。
氧气钢瓶上装好减压阀并与氧弹连接，打开钢瓶阀门，使氧弹中充入2MPa的氧气。
钢瓶和气体减压阀的使用方法分别参见复旦大学主编的物理化学实验教材绪论第二节和仪器二。
再次用万用表检查两电极间的电阻，如阻值过大或电极与弹壁短路，则应放出氧气，开盖检查。
3．测量苯甲酸标样
测量外桶水温，将氧弹放入内水桶中央，打开搅拌，加水使水面淹没氧弹，用碎冰块调节桶内水温低于外桶0.8~1.0℃，把氧弹两电极用导线与点火装置连接，放置温差仪探头，盖上盖子。
设置温差仪的循环时间为15s，然后按采零、锁定按钮，并记录内桶水温。
在计时器每循环一次时记录温差值。
待温度稳定上升后，按下点火按钮，样品点火成功后，注意观察温差变化，直到温差达到最高点后又下降，温差继续下降五分钟后可以结束此次测量。
实验结束后，小心取下温度计，拔下电极，再取出氧弹，打开出气口放出余气。
旋开氧弹盖，检查样品燃烧是否完全。
氧弹中应没有明显的燃烧残渣。
若发现黑色残渣，则应重做实验。
测量燃烧后剩下的铁丝质量（注意，剩余铁珠应去掉，不在计算范围之内，为什么？
）。
4．测量萘的燃烧热
称取0.6g左右的萘,同上述方法进行测定。
实验结束后应清洗并擦干氧弹和盛水桶。
1．样品压片不要过于疏松；
装样时，燃烧丝不能与坩埚壁接触，防止短路；
安装引火丝时，氧弹盖应放在氧弹架上，以免碰断引火电极；
2．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，更不允许使用润滑油，如发现有油垢，应用乙醚或其它有机溶剂清洗干净；
3．氧弹充气时要注意安全，减压阀指针在1-2MPa，不可超过3Mpa，充氧时，注意保证氧弹不漏气；
4．电极顶端应保持干燥，将氧弹放入内桶时，水位溢过氧弹盖即可，不要超过电极引线的绝缘位置；
5．测定过程中应根据温差仪的讯响及时记录数据，注意记录的是温差，而不是实际温度；
6．坩埚在每次使用后，必须清洗和除去碳化物及粘着的污点；
使用后应将氧弹内部擦干净，以免引起弹壁腐蚀而使耐压下降。
_________Pa；
外桶水温：
________℃。
测定苯甲酸时的温度-时间变化关系：
计时器循环次数
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