基础实验部分 2018/12/27.

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1 基础实验部分 2018/12/27

2 实验一恒温水浴的组装及其性能测试 实验一恒温水浴的组装及其性能测试 一、实验目的 1.了解恒温水浴的构造及其工作原理，学会其装配技术
2.测绘恒温水浴的灵敏度曲线 3.掌握贝克曼(Beckmann)温度计的使用方法 二、实验原理 恒温水浴的装置如图1－1所示。各部件的构造、作用及要求等详见仪器Ⅱ－4，恒温槽的工作原理是通过温度调节器(水银接点温度计)和继电器对加热器的自动调节来实现恒温的(仪器Ⅱ－4)。恒温水浴通常以蒸镏水为工作介质。 衡量恒温水浴槽品质优劣的标志是恒温水浴的灵敏度、又称恒温水浴的精度，灵敏度S通常以实测的最高温度值tmax和最低温度值tmin之差的一半来表示： 2018/12/27

3 实验一恒温水浴的组装及其性能测试 S值愈小，表示该恒温水浴性能愈好，测定灵敏度(S)的方法是：在设定温度ts下，采用贝克曼温度计来观察恒温水浴温度随时间的变化情况，以温度为纵坐标，与温度相应的时间为横坐标，绘制灵敏度曲线，通过对曲线的分析，可以对恒温水浴的灵敏度作出评价。较典型的灵敏度曲线如图1－2所示，其中(a) 表示灵敏度较高；(b) 表示灵敏度较低；(c) 表示加热器功率太大；(d) 表示加热器功率太小或散热太快。 影响恒温水浴灵敏度(即精确度)的因素很多，例如，搅拌器的性能(转速、形状)，加热器的功率大小，继电器的物 2018/12/27

4 实验一恒温水浴的组装及其性能测试 因此，在组装恒温水浴时应遵循以下几点：(1) 根据控制温度ts的高低，选择合适的加热器功率、继电器及搅拌器等部件。(2) 开动搅拌器，确定水流动方向后，停止搅拌。然后根据水先经过加热器再经过温度控制器的原则安装这两个元件。(3) 加热器和搅拌器应放得较近, 以使热量放出立刻能传到恒温槽之各区域，温度调节器应放在它们的附近(这－区域温度变化幅度最大)。 三、实验仪器与试剂 玻璃缸 10dm3或20dm3 (1个) 加热器250W、500W (各1支) 水银接点温度计0-100℃ (1支) 调压变压器2kVA (1台) 1/10水银温度计0-100℃ (1支) 贝克曼温度计(1支) 搅拌器(带变速)40W (1台) 型继电器(1台) 5-10倍放大镜(1个) 秒表(1只) 2018/12/27

5 实验一恒温水浴的组装及其性能测试 2018/12/27

6 实验一恒温水浴的组装及其性能测试 四、实验步骤 1.组装恒温水浴。将蒸馏水灌入容积的4/5处. 进行接线和装配.
2.将贝克曼温度计的水银柱调至刻度2.5℃左右。 3.调节恒温水浴至设定温度。若设定温度为25℃。 4.恒温水浴各区域精确度比较。待浴槽在25℃下恒温5min后，在槽内选取具有代表性的5个点，用贝克曼温度计观察这些点温度变化。记下温度变化的最大和最小值。 5.恒温水浴灵敏度曲线的测定。选取恒温性能最差的一点利用功率不同的加热器测定25℃下恒温水浴槽的灵敏度曲线。每隔一定时间(如2min)记录一次贝克曼温度计的读数，每条灵敏度曲线作5-6个峰即可。实验完毕，切断电源，拆下接线及各部件。 2018/12/27

7 实验一 恒温水浴的组装及其性能测试 五、数据处理及讨论 1.图示恒温水浴内各部件的布局，并在图中标明所选五个点的位置。
2.用表列出五个点最高与最低温度及相应的平均温度、平均最高和最低温度之差值。对恒温水浴精确度进行评价。 3.列出贝克曼温度计读数与时间的数据表，绘制加热器的灵敏度曲线，并讨论加热器功率对恒温水浴灵敏度的影响。 六、问题思考 1. 说明恒温槽主要构造及其作用和恒温槽的恒温原理。 2. 影响恒温水浴灵敏度因素有哪些？ 试作简要分析。 3. 提高恒温水浴的即灵敏度 ，应采取那些措施？ 4. 组装恒温槽应注意哪些问题？ 2018/12/27

8 实验二燃烧热的测定 实验二 燃烧热的测定 一、实验目的 1.用氧弹卡计测定萘的燃烧热，掌握氧弹卡计量热的基本原 理及实验技术
实验二 燃烧热的测定 一、实验目的 1.用氧弹卡计测定萘的燃烧热，掌握氧弹卡计量热的基本原 理及实验技术 2.明确摩尔燃烧焓的概念，了解恒压摩尔燃烧焓ΔcHm和恒容摩尔燃烧焓ΔcUm的差别及相互关系 3.学会使用奔腾公式和雷若图解法校正不同温度改变值 二、实验原理 根据化学热力学，所谓物质的燃烧焓是指在一定的条件下，物质完全燃烧时所放出的热量，所以又称为摩尔燃烧焓或摩尔燃烧焓热。需要注意的是“完全燃烧”是对燃烧产物有明确的规定。通过燃烧焓的测定，不仅可以求算化合物的生成焓、键焓，还具有判别工业用燃料的质量等实际应用。 2018/12/27

9 实验二燃烧热的测定 一般说来，燃烧热的测定可有两种不同的条件，一是在恒压条件下测量，测量得到恒压燃烧热Qp，二是在恒容条件下测量，测量得到恒容燃烧热Qv。根据热力学第一定律在不做其它功的条件下Qp＝ΔH、Qv＝ΔU，对于同一反应若把参加反应的气体和生成的气体都作为理想气体处理，则ΔcHm和ΔcUm应有如下关系： ΔcHm ＝ ΔcUm＋ ∑νBRT 式中νB中是化学反应方程中气体物质B的化学计量数，对于反应物νB取负值，对生成物νB取正值。 测定热效应的仪器称作热量计。热量计的种类很多，本实验选用的是WHR--15微机型氧弹式热量计，它是一种视为环境恒温式热量计图2－1为热量计安装示意图，图2－2为氧弹剖面图。氧弹热量计的基本原理是能量守恒定律，样品完全燃烧时所放出的 2018/12/27

10 实验二燃烧热的测定 图2－1 热量计安装示意图图 图2－2 氧弹剖面图 2018/12/27

11 实验二燃烧热的测定 热量使得氧弹本身及其周围得介质和热量计有关的附件温度升高，测量整个体系在燃烧前后温度的变化值，根据体系的热容，就可以计算出代测样品的恒容摩尔燃烧焓。 为了保证样品完全燃烧，氧弹中必须充以高压氧气或其它氧化剂，因此氧弹因有很好的密封性能，耐高压和耐腐蚀，氧弹应放在一个与室温基本一致的恒温套壳中，盛水桶和恒温套壳之间有一个高度抛光的挡板，以减少热辐射与空气的对流。 三、实验仪器与试剂 WHR--15微机型氧弹式热量计(1套) 点火丝(15－18cm) HR--15B多功能控制箱(1套) 氧气钢瓶(1套)充氧器(1套) 干燥器(1个) 压片机(1台) 2018/12/27

12 实验二燃烧热的测定 四、实验步骤 1.测量体系得热容C体
⑴样品制作 用台秤称取标准苯甲酸约1g左右,用压片机压片，稍压得紧些，在分析天平上准确称其质量。 ⑵装样并充气 首先用10～15cm左右的棉线捆扎样品，在将一根点火丝从棉线和样品间穿过，最后都绕成十字架型，并将点火丝两端固定在两个电极上，点火丝和样品均勿接触坩锅。拧紧氧弹上的盖，使氧弹中充人1.6～2.0MPa的氧气,放开操纵手柄。 ⑶测量 将装有样品并充气的氧弹放入已装有3000mL蒸馏水的量热容器中，若要求精确测量，则应将蒸馏水的温度调至比室温低0.7～1.0℃，在两电极接上点火丝，将测温探头插入内桶，使其末端处于氧弹高度1／2处，盖上盖子。 2018/12/27

13 实验二燃烧热的测定 ⑷最后处理 小心的取出测温探头，再取氧弹，放出氧弹内的氧气，旋开氧弹盖，检查样品是否完全燃烧，若氧弹内有黑色残渣，则应重做实验。最后倒出氧弹内的水，用毛巾、酒精、电吹风处理热量计各部件，确保干燥，以防生绣。 2. 萘的燃烧热测定 称取0.5～0.7g左右的萘，同上述方法进行测定。 五、实验数据处理 1.的测定结果按下式计算： 2018/12/27

14 实验二燃烧热的测定 式中:ΔcUm（苯甲酸）＝3231.56kJ·moL-1， Q铁丝＝－2.9J·cm-1·l铁丝
Q棉线 ＝ kJ·g-1·m棉线 T: 直接观测到的燃烧阶段温度开始下降时的第一个温度 T0 :直接观测到的点火时的温度（初期的最后一个温度） △T:温差校正值 ⒉萘的恒容燃烧热按下式计算 2018/12/27

15 实验二燃烧热的测定 ⒊由ΔcUm计算萘的恒压燃烧热ΔcHm值。 六、问题思考
⒈在这一实验中哪些为体系？哪些为环境？有无热交换？若不进行温差校正对实验结果有何影响？ ⒉根据误差分析，指出本实验的最大误差何在？ ⒊使用氧气钢瓶及氧气减压阀应注意哪些问题？ ⒋固体样品为什么要压成状？ 2018/12/27

16 实验三纯液体饱和蒸气压的测定 实验三 纯液体饱和蒸气压的测定 一、实验目的
实验三 纯液体饱和蒸气压的测定 一、实验目的 1.明确纯液体饱和蒸气压的定义和气液两相平衡的概念，深入了解纯液体饱和蒸气压和温度的关系──克劳修斯－克拉贝龙方程式； 2.用等压计和数字式气压计测定不同温度下纯乙醇的饱和蒸气压，初步掌握有关的低真空实验技术； 3.学会用图解法和最小二乘法求被测液体在实验温度范围内的平均摩尔气化焓(△VapHm)与正常沸点。 二、实验原理 在一定的温度下，与纯液体处于平衡状态时的蒸气压力，称为该温度下的饱和蒸气压。密闭容器的液体，在一定的温度下，有动能较大的液体分子从表面逃逸成蒸气，也有动能较小的液体 2018/12/27

17 实验三纯液体饱和蒸气压的测定 分子因碰撞而凝结成液相，当两者速率相等时，就达到了动态平衡，此时气相中的蒸气密度不再改变，因而具有一定的饱和蒸气压。 纯液体的饱和蒸气压是随温度而改变的，当温度升高时有更多的高动能的分子由液面逸出，蒸气压增大；反之，温度降低时，蒸气压减少。液体的饱和蒸气压与温度的关系可用克劳修斯－克拉贝龙(Clausius－Clapeyron)方程式来表示： 2018/12/27

18 实验三纯液体饱和蒸气压的测定 式中：P*纯液体温度T时的饱和蒸气压(kPa)； T热力学温度(K)；
△vapHm为液体摩尔汽化焓(J·mol-1)； R为气体常数，即8.314J·mol-1·K-1。 在温度较小时的范围内△vapHm可视为常数，可看作平均摩尔汽化热。积分上式得： 2018/12/27

19 实验三纯液体饱和蒸气压的测定 式中：b为积分常数,此数与压力P*的单位有关。
由上式可知，在一定的温度范围内，测定不同温度下的饱和蒸气压，以 ln（ P* /[p]）—1/T 作图，可得一直线，直线的斜率 m = -△vapHm/R ，所以就可求得出摩尔气化焓。 当外压为 kPa时，液体的蒸气压与外压相等时的温度称为该液体的正常沸点。从图中也可求得其正常沸点。 测定饱和蒸气压的方法通常有静态法、动态法和饱和气流法三种方法，本实验是用静态法，即将被测液体放在一个密闭的体系中，直接测定不同温度下液体的饱和蒸气压。 2018/12/27

20 实验三纯液体饱和蒸气压的测定 三、仪器及试剂 蒸气压测定装置 (1套) 恒温装置 (1套) 数字式气压计 (1台) 吸收塔 (1个)
蒸气压测定装置 (1套) 恒温装置 (1套) 数字式气压计 (1台) 吸收塔 (1个) 缓冲瓶 (1个) 真空泵 (1台) 等压计(带冷凝管) (1套) 无水乙醇(A、R) 四、实验步骤 1.实验装置如图（3－1）所示。 2.所有接口必须封闭严密,等压计中的液体 。 3.系统检漏。 4.排空气 。 5.测定不同温度下纯乙醇的饱和蒸气压 。 2018/12/27

21 实验三纯液体饱和蒸气压的测定 2018/12/27

22 实验三纯液体饱和蒸气压的测定 五、数据处理 1.设计实验记录表格，记录温度、气压值等原始数据。
2.做温度和压力校正，并将1/T和ln（ P* /[p]）值填入表中。 3.作ln（ P* /[p]）－1/T 作图，由直线的斜率计算出乙醇在实验温度区间的平均摩尔气化焓△vapHm。 4.应用最小二乘法，计算结果，并与作图法进行比较。 六、问题思考 1.如何判断A球上的空气已排除？如未排除，有何影响？ 2.在开启活塞放空气进入系统时，放得太多应怎么办？ 3.在体系中安置缓冲瓶和应用毛细管放气的目的是什么？ 4.使用气压计、真空泵应注意哪些问题？ 2018/12/27

23 实验四完全互溶双液系气-液平衡相图的测绘
实验四 完全互溶双液系气-液平衡相图的测绘 实验四完全互溶双液系气-液平衡相图的测绘 一、实验目的 1.绘制在标准压力下正丙醇-水双液系的沸点-组成图，了解相图和相律的基本概念 2.掌握测定双组分液体的沸点及正常沸点的方法 3.掌握阿贝折光仪的原理和使用方法 4.掌握用折光率确定二元液体组成的方法 二、实验原理 两种液态物质混合而成的二组分体系称为双液系，两个组分若能按任意比例互相溶解，称完全互溶双液系。液体的沸点，是指液体的蒸气压与外界压力相等时的温度。双液系的沸点，不仅与外压有关，而且还与两种液体的相对含量有关。根据相律公式 2018/12/27

24 实验四 完全互溶双液系气-液平衡相图的测绘
自由度＝组分数－相数＋2。只要我们保持外压不变，对一个气 －液共存的二组分体系，体系的状态可由2个独立变量(T和xB所决定)，即通过测定不同组成双液系沸腾时的温度和气、液相组成就可绘制T－x图。 完全互溶双液系的温度－组成的相图，分为三类：(1) 溶液沸点介于两纯组分之间；(2) 具有最低恒沸点的双液系相图；(3) 具有最高恒沸点的双液系相图。其图形分别如图4－1的(a) 、(b)、(c)所示。对于第(a)类体系，可以通过反复蒸馏，而使双液系的两个组分完全分离，对 (b)、(c)类通过简单蒸馏，只能获得某一纯组分和组成为恒沸点的相应混合物。体系的最低和最高恒沸点，即为恒沸温度，恒沸温度对应的组成即为恒沸组成。正丙醇－水体系属于具有最低恒沸点的－类体系，如图4-1(c)。 2018/12/27

25 实验四 完全互溶双液系气-液平衡相图的测绘
图4－1 完全双液系的温度－组成的相图 2018/12/27

26 实验四 完全互溶双液系气-液平衡相图的测绘
本实验是采用回流冷凝法来绘制相图，即取不同组成的溶液在沸点仪(见图4-2)中回流，测定其沸点及气、液相组成。沸点数据可直接由温度计获得，平衡时的气-液组成通过测定其折光率然后由组成-折光率标准曲线确定。 压力不同时，双液系相图将略有差异，本实验要求将实验压力下的沸点校正到标准压力下的沸点。 三、仪器和试剂 沸点仪(2Ω的电阻丝，1套) 阿贝折光仪1套) 移液管5mL、10mL、50mL (各1支) 重蒸馏水 调压变压器0.5kVA (1台) 正丙醇(AR) 1/10温度计(50-100℃，1支) 超级恒温水浴(1台) 2018/12/27

27 四、操作步骤 1.配制含正丙醇摩尔分数约为0.05、0.10、0.20、0.30、0.45、0.55、0.65、0.75、0.90的正丙醇-水溶液。 2.调水浴至20.00±0.05℃。 3.依次测定不同浓度的沸点及平衡气－液两相折光率。 五、数据处理 1.绘制浓度-折光率标准曲线：已知20 ℃时正丙醇－水二组分体系的折光率与浓度的对应关系如表4－1： 2.沸点温度校正(1) 温度露茎校正，除了温度计的零点和刻

28 实验四 完全互溶双液系气-液平衡相图的测绘
表4－1 20℃时正丙醇--水二组分体系折射率与浓度的关系 1.0000 0.8953 0.7915 0.6918 0.5935 0.5030 1.3856 1.3831 1.3827 1.3820 1.3805 1.3785 0.4047 3.3032 0.2003 0.1010 0.0000 1.3750 1.3722 1.3650 1.3553 1.3325 2018/12/27

29 实验四 完全互溶双液系气-液平衡相图的测绘
度误差等因素外，露茎也对温度计读数有一定的影响。这是由于玻璃水银温度计未能完全置于被测体系而引起的，校正公式为： 式中： tA为实验测得的温度值；tB为露茎部位的温度值；h为露出在体系外的水银柱长度，即温度计的观察值与沸点仪软木塞处温度计读数之差并以温度差为单位)；1.6×10－4为汞的膨胀系数。 (2) 压力校正：在下测得的沸点称为正常沸点。但通常外界压力并不恰好等于 kPa，因此，应对实验测得的沸点进行压力校正，校正公式是从特鲁顿规则及克劳修斯－克拉佩龙方程推导而得。其公式为： 2018/12/27

30 实验四 完全互溶双液系气-液平衡相图的测绘
3.设计表格记录原始数据和实验结果 4.绘制沸点－组成数据T－x图，确定恒沸组成和恒沸点。 六、问题思考 1.如何判断气液相已达平衡？ 2.测定时是否需要每次把仪器烘干？ 3.若气相冷凝液收集槽过大或过小，以及连接冷凝管和圆底烧瓶之间的连管过短或过长对实验结果有何影响？ 4.试讨论本实验的主要误差来源。 2018/12/27

31 实验五旋光法测定蔗糖转化反应的动力学参数
一、实验目的 1.了解旋光仪的基本原理，掌握其正确使 用方 法及在化学反应动力学测定中的应用 2．了解反应物浓度与悬光度之间的关系 3.测定蔗糖水溶液在酸催化作用下的反应速率常数和半衰期 二、实验原理 蔗糖在水溶液中的转化反应为: 此反应为二级反应，在纯水中此反应的速率极慢，通常需要在H+离子的催化作用下进行。此反应的速率与温度、蔗糖浓度、水的 2018/12/27

32 实验五旋光法测定蔗糖转化反应的动力学参数
浓度及催化剂H+浓渡均有关。当蔗糖含量不很高时，水是大量的，尽管部分水分子参加了反应，但仍可近似认为整个反应过程中水的浓度是恒定的。H+是催化剂，其浓度也保持不变。所以蔗糖转化反应可以作为一级反应处理(准一级反应)，即反应速率方程为： 式中 就是我们要测定的表观速率常数。一级反应的动力学方程为： 2018/12/27

33 实验五旋光法测定蔗糖转化反应的动力学参数
式中c。表示反应开始时蔗糖的浓度，ct表示反应进行到t时刻蔗糖的浓度。 当Ct = c0/2 时,时间用t½表示，即为反应的半衰期： 测得不同温度下的k值，由下式求活化能： 测定体系各物质浓度的方法，要根据体系的具体性质来选取。本反应中的反应物、产物均为旋光性物质,可以用体系旋光 2018/12/27

34 设最初(t=0)体系的旋光度为α0，蔗糖起始浓渡为c。，由以上式可知，旋光度与浓度成正比，则有α0=A c。最终时(t=∞)体系的旋光度为α∞，生成物的浓度也为c。，同样有α∞ = Bc。当时间为t时，蔗糖浓度为ct，此时旋光度αt为:αt= Ac。+ B(co—ct) 式中A、B分别为旋光度与反应物、生成物相关的比例常数。以上三式联合可解得： 将(10-10)和(10-11)两式代入(10-2)式即得: 上式就是旋光度法测定速率常数七的基本关系式，依据此式常采用 三种不同的数据处理方式.

35 实验五旋光法测定蔗糖转化反应的动力学参数
三、仪器与试剂 旋光仪(1套) 秒表(1只) 台称(1个) 50mL容量瓶(2个) 25mL移液管(2支) 1OOmL磨口锥形瓶(2个) 蔗糖(化学纯)4mol·dm-3HCl溶液 四、实验步骤 1．仔细阅读旋光仪说明书或本书仪器，了解仪器原理，熟悉旋光仪使用方法及操作要点。 2．仪器零点校正 将蒸馏水(非旋光物质)装入洁净的旋光管内(无气泡)，放入旋光仪中。打开光源，按清零键。校正是必须手续。 3．配制约30％的蔗糖水溶液 用台称称取约15克蔗糖溶于少量蒸馏水，倾入50mL容量瓶中，加水稀释至刻度。 2018/12/27

36 实验五旋光法测定蔗糖转化反应的动力学参数
4．测定旋光度 用移液管取25.00mL蔗糖移入50mL容量瓶中，在用另一移液管取25.00mL 4mol·dm-3的盐酸溶液，放入蔗糖溶液中(放入一半时开始记时)，并摇荡混匀(注意：此往返动作一要快，)。迅速用此液淌洗旋光管2-3次后，再用此液装满旋光管(无气泡)，放入旋光仪中测出旋光度。由于初始阶段旋光度 变化较快，应每隔3min测定一次，15min后可延长时间间隔。观察的时间间隔可根据αt变化情况由实验者调整选择，但总的连续观察时间不少于1小时。 五、实验数据处理 1．列出t—αt表，并作出相应的αt—t图； 2．从αt—t图曲线上读出等间隔时间l(如5min)和t ＋△t(△可取30min)分别对应的αt和t＋△t 2018/12/27

37 实验五旋光法测定蔗糖转化反应的动力学参数
3．以ln(αt－αt+△t)对t作图，由直线斜率求出速率常数k。并计算半衰期t½。 六、问题思考 1．为什么配制蔗糖溶液时可用台称称量? 2．蔗糖转化反应的速率常数与哪些因素有关? 3．混合蔗糖和盐酸时，我们是将盐酸加入蔗糖中，若反向加入，有何影响? 2018/12/27

38 实验六分配系数和化学反应平衡常数的测定 实验六 分配系数和化学反应平衡常数的测定 一、实验目的
实验六 分配系数和化学反应平衡常数的测定 一、实验目的 1.通过测定碘在四氯化碳和水中的分配系数，从而求得碘和碘离子的反应平衡常数 2.了解温度对分配系数和平衡常数的影响 二、实验原理 碘和碘化物(如KI)在水中有如下反应平衡存在： 或Kc为: 2018/12/27

39 实验六分配系数和化学反应平衡常数的测定 其平衡常数:
本实验采用化学分析法测定各物质的平衡浓度，然后根据上式计算平衡常数。如果用Na2S2O3标准溶液来滴定溶液中的I2的浓度时，随着I2的消耗，三碘化钾会分解成碘化钾和碘。反应的平衡向左移动，直至KI3分解完毕，因此最终测得是溶液中I2和KI3的总量。为了测得其中的碘的量，实验时用适量的溶有碘的四氯化碳和碘化钾水溶液混合振荡，达成复相平衡。静置分层，因在 图6-1 I2在CCl4溶液中的平衡 2018/12/27

40 实验六分配系数和化学反应平衡常数的测定 四氯化碳层中只有I2能溶，碘化钾和三碘化钾不溶。所以，温度、压力一定时，I2不仅与水层的碘化钾、三碘化钾平衡，而且与四氯化碳层中的碘也建立平衡，如图6-1所示。 在一定温度下达到分配平衡时，分配系数Kd为常数，即： 所以 2018/12/27

41 实验六分配系数和化学反应平衡常数的测定 分配系数Kd可借助于碘在四氯化碳和纯水中的分配来测定。
在复相平衡中吸取上层(KI)溶液，用标准Na2S2O3溶液滴定 其中碘的总浓度。 所以： 2018/12/27

42 实验六分配系数和化学反应平衡常数的测定 由于形成一个I3-要消耗掉一个I-，所以平衡时的浓度应为: 则： 三、仪器与试剂
恒温槽(1台) 250mL碘素瓶(3只) 100mL溶量瓶(2只) 50mL移 液管(3支) 0.1mol·dm-3标准Na2SO3溶液(1瓶) 0.1mol·dm-3标准KI溶液(1瓶) 0.5%淀粉指示剂 (1瓶) 纯CCl4(分析纯)(1瓶) 2018/12/27

43 0.06mol·dm-3 I2 的CCl4 溶液(1瓶) 固体KI(分析纯,1瓶)
四、实验步骤 1. 调节恒温槽温度至25.00±0.05℃。 2.配制反应体系　按表1所列比例在预习时配好于碘素瓶中，标 上编号。再小心用力振荡(避免振荡时溶液冲出)。实验时再置于恒温槽内恒温1小时，恒温期间每间隔10分钟取出摇动一次，每次不要超过半分钟，以免温度改变，影响实验结果。最后一次振荡后，须将附在水层表面的四氯化碳振荡下去，待两层充分分离后，再吸取样品进行分析。 3. 样品分析 (1) 在各号样品瓶中准确吸取50mL水溶液层样品三份(注意不能将四氯化碳溶液吸入)，放入干净的250mL的三角瓶中，用标准Na2S2O3溶液滴定(1号溶液要用微量滴定管滴定)。滴至淡黄色时加入5-10滴淀粉指示剂。此时溶液呈深兰色。继续用Na2S2O3溶液滴至兰色刚消失为止。记下所消耗的的Na2S2O3体积。每份样品平行滴定三次，取其平均值。

44 实验六分配系数和化学反应平衡常数的测定 表1 反应体系的配制 VH2O/mL 200 100 VI2的CCl4溶液/mL 25 20
实验编号 1 2 3 混 合 溶 液 的 组 成 VH2O/mL 200 100 VI2的CCl4溶液/mL 25 20 VKI溶液/mL VCCl4 /mL 5 (2) 在各号样品的四氯化碳层准确吸取5mL样品三份。放入盛有10mL蒸馏水的三角瓶中。加入少许固体KI或少量浓KI溶液，以保证四氯化碳层中的碘完全提取到水层中。同样用标准Na2S2O3溶液滴定，记下所消耗的Na2S2O3体积。每份样品平行滴定三次，取其平均值。 2018/12/27

45 实验六分配系数和化学反应平衡常数的测定 五、数据处理 1.用公式计算四氯化碳层和水层中I2的分配系数Kd。
2.用公式计算反应的平衡常数Kc。 3.设计数据记录表记录测量数据和实验结果，写出详细的计算过程并完成思考题。 六、思考问题 1.配制溶液时，那种试剂需准确计量其体积？ 2.配制1、2、3号溶液进行实验的目的何在？ 3.根据实验的结果能否判断反应已达平衡？ 4.在实验过程中如何加速平衡的到达? 5.用标准Na2S2O3溶液滴定各样品中水溶液中的碘时，1号样品为什么要用微量滴定管?

46 实验七分光光度法测定丙酮碘化反应速率方程
实验十一分光光度法测定丙酮碘化反应的速率方程 一、实验目的 1.掌握用孤立法测定反应级数、速率常数和活化能的方法 2.了解用分光光度法研究反应的动力学规律及熟悉分光光度计的使用 3.加深对复合反应特征的理解 二、实验原理 1.大多数化学反应是由若干基元反应组成的。这类复合反应的反应速率方程，一般不能用质量作用定律来表示，但可采用一系列的实验方法获得可靠的实验数据，并据此建立反应速率方程式，以此为基础，推测反应的机理，提出反应模式。 孤立法(或称过量浓度法)是化学动力学中测定反应级数常用的一种方法。它是在一组实验中保持除E以外的F等反应物大大过 2018/12/27

47 实验七分光光度法测定丙酮碘化反应速率方程
量，则反应过程中只有E的浓度有变化，而F、…等反应物的浓度基本保持不变；或者在各次实验中用相同的F、…等反应物起始浓度，而只改变E的起始浓度，这时速率公式就转化为: r ＝k'[E]α (k'=k[F]β…) 然后用积分法或微分法先求α。再按上述思路，求出β，余类推，则反应级数为 n = α +β+ … 2.本实验以丙酮碘化为例，说明如何用孤立法和稳定态近似条件来推得速率方程以及可能的反应机理。丙酮碘化反应是一个复合反应，初始阶段反应为 CH3COCH3 + I2 = CH3COCH2I + H+ + I- H+离子是反应的催化剂，因丙酮碘反应本身有H+离子生成，所以这是这是一个自动催化反应。 2018/12/27

48 实验七分光光度法测定丙酮碘化反应速率方程
对于上述反应，首先假定其反应速率方程为： 式中c丙酮、cH+、cI2分别为丙酮、酸、碘液的浓度(mol·dm-3)，k为速率常数，指数x、y、z分别为丙酮、酸、 碘的级数。为了控制丙酮碘化反应在一元碘化阶段，可使丙酮和酸的浓度大大过量于碘的浓度，且用初始速率来计算反应级数和速率常数。 因碘溶液在可见光区有宽的吸收带，而在此吸收带中盐酸、丙酮及生成的产物均无明显吸收，所以可采用分光光度法直接观察碘浓度的变化，从而度量反应的进程。 根据Lambert-Beer定律，吸光光度A或透光率T与碘浓度cI2有如下关系 2018/12/27

49 实验七分光光度法测定丙酮碘化反应速率方程
式中a为吸光系数，l为溶液厚度(光程)，在一定的溶质、溶剂、波长及溶液厚度下，a、l均为常数，归并为b。 将上式两端对时间t微分得: 在恒温、定波长下测定已知浓度碘溶液的吸光度,由式上式计算b值。再在同温、同波长、同比色皿中进行丙酮碘化反应， 测定不同反应时间t后吸光度，作A～t 曲线，曲线在 t = 0点切线的斜率即为初始反应的(dA/dt )，然后，由上式计算反应的初始速率 . 2018/12/27

50 实验七分光光度法测定丙酮碘化反应速率方程
为了确定碘化反应对某一反应物的级数，至少在同温度下需做两次实验，当两次实验 H+离子和碘的初始浓度相同，即c0,2(I2) = c0,1(I2) ,c0,2(H+) = c0,1(H+)，而丙酮的初始浓渡不同， 即 c0,2(丙酮) = Uc0,1(丙酮)，此时，两次实验的初始速率分别为 r1和r2 ，则 2018/12/27

51 实验七分光光度法测定丙酮碘化反应速率方程
同理,采用丙酮和碘初始浓渡相同,而H+离子初始浓渡不同；丙酮和H+初始浓渡相同而碘初始浓渡不同的各两组实验测定，可分别求得级数y和z。反应的总级数 n＝x + y + z 。 反应级数确定后，由反应的初始速率(r0) 和各反应物的初始浓度，用速率方程式可计算反应的速率常数k 。一旦n 和k测得后,该反应的速率方程就随之建立,并可根据反应级数对该反应机理作某些推测。 测得两个不同温度下的速率常数k1和k2，根据下式可计算反应的活化能Ea 2018/12/27

52 实验七分光光度法测定丙酮碘化反应速率方程
三、仪器与试剂 722型分光光度计(1套) 比色皿恒温套(1个) 0.01mol·dm-3标准碘液(含2%KI) 超级恒温槽(1套) mol·dm-3标准HCl溶液 mL和10mL移液管(各3支) mol·dm-3标准丙酮溶液 四、实验步骤 1.仔细阅读分光光度计说明书或本书仪器Ⅱ-9部分内容，了解仪器原理，熟悉分光光度计使用方法及操作要点。 2.调节恒温槽至25.00±0.05℃，然后将分光光度计比色皿的恒温夹套与恒温槽的输出水相连接。 2018/12/27

53 实验七分光光度法测定丙酮碘化反应速率方程
3.对光　将分光光度计波长调到500nm处。在光径长2.0cm比色皿中注入蒸馏水并放入恒温夹套内。把光路闸门拨向“黑”点，将检流计电源打开并调透光率到零点。然后闸门拨向 “红”点，调节光量调节器使透光率在“100 ”的位置上，反复调整“0”点和“100”点直至完全稳定。 4.测 b 值　在50mL容量瓶中配制浓度约0.001mol·dm-3碘液，在2.0cm比色皿中反复三次测定此液的吸光度，取其平均值，再由上式求出b值。 5.测定四种不同溶液的A～t值按下表分别配制四个不同的溶液,配制溶液时，应先将碘液与盐酸及适量蒸馏水放入容量瓶中置于恒温槽，同时将分别装满蒸馏水及约40mL丙酮溶液的两个容量瓶也置于恒温槽。15min后，再将已恒温的10mL丙酮溶液加入第一号碘液与盐酸的混合液中，然后用已恒温的蒸馏水稀释至迅速摇匀，立即测定不同时间的吸光度。在测定过程中用 2018/12/27

54 实验七分光光度法测定丙酮碘化反应速率方程
编号 VI2/mL VH+/mL V丙酮/mL VH2O/mL 1 10 5 25 2 30 3 20 4 35 蒸馏水多次校正透光率“0”点和“100”点。 依次在2-4号混合液中加入相应量的已恒温的丙酮溶液同上法进 行测定。 6.在35℃下，重复上述实验。但在测定时改为每隔一分钟记录一 次吸光度。 2018/12/27

55 实验七分光光度法测定丙酮碘化反应速率方程
五、数据处理 1.设计表格，列出相应的测定及计算数据； 2.计算b值； 3.作每一组反应的A～t图，由图求初始速率及反应级数和反应速率常数； 4.计算不同温度的反应速率常数，求出反应的活化能； 5.写出该反应的实验速率方程。 六、问题思考 1.根据实验速率方程试推测丙酮碘化反应的机理，并说明碘 能否用溴来代替？ 2.在本实验中，将丙酮溶液加入含有碘、盐酸的容量瓶时，并不立即开始计时，注入比色皿时才开始计时，这样是否可以？ 3.影响本实验结果的主要因素有哪些？ 2018/12/27

56 实验八电导法测定乙酸乙酯皂化反应动力学参数
实验八电导法测定乙酸乙酯皂化反应的动力学参数 一、实验目的 1.测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数和半衰期，掌握反应活化能的测定方法 2.了解二级反应特点，学会用图解法求二级反应的速率常数 3.熟悉电导率仪的使用方法 二、实验原理 乙酸乙酯皂化反应是一个二级反应，反应式如下： CH3COOC2H5 + OH－＝CH3COO－ + C2H5OH 速率方程为： 2018/12/27

57 实验八电导法测定乙酸乙酯皂化反应动力学参数
由上式不难看出,当测得反应进行到t时体系中产物的浓度x或反应物的浓度(a-x)后，则通过图，从直线斜率(ka)即可求出其速率常数k 。若测得两个不同温度下(其它条件相同)的速率常数k，由Arrhenius公式: 可方便地得到反应的活化能E。 通过间接测量反应过程中浓度改变，来计算速率常数k。本反应中NaOH和CH3COONa是强电解质，浓度很低时可以认为完全电离。反应过程中Na+离子的浓度始终不变，引起电导变化的是OH-和CH3COO-离子浓度的改变。而溶液中OH-离子导电能力约为CH3COO-离子的五倍，所以随着反应的进行，OH-离子逐渐被CH3COO-所代替，溶液导电能力明显下降。因此，可以用体系电 2018/12/27

58 实验八电导法测定乙酸乙酯皂化反应动力学参数
导G 或电导率κ变化来度量反应过程中浓度的改变。 在稀溶液中，强电解质的电导率与溶液的浓度成正比，溶液的电导率是各离子的电导率之和。设反应起始时(t = 0)体系的电导率为κ0。如果在稀溶液下反应，则： 反应终结时(t = ∞)体系的电导率为κ∞ ，生成物的浓度也为 a，同样有： 当时间为t时，OH-离子的浓度为(a-x)，CH3COO-离子的浓度为x，此时的电导率为： 2018/12/27

59 实验八电导法测定乙酸乙酯皂化反应动力学参数
式中A、B是与温度、溶剂、电解质OH-、CH3COO-的性质有关的常数。由以上三式可得： 作图可得一直线，由此可求出速率常数k。二级反应的半衰期三、仪器与试剂 DJS-308A型电导率仪(1台) 超级恒温槽(1套) 大试管(3支) 秒表(1只) mL移液管(3支) 电导水 浓度约0.0200mol·dm-3的NaOH溶液和CH3COOC2H5溶液。 四、实验步骤 2018/12/27

60 实验八电导法测定乙酸乙酯皂化反应动力学参数
1.仔细阅读电导率仪说明书或本书仪器部分，了解仪器原理，熟悉电导率仪使用方法、操作要点及注意事项。 2.测定κ0　调节恒温水浴至25.00±0.05℃， 用干净移液管取10mL浓度约 mol·dm-3的 NaOH溶液放入干净的大试管中，再加10mL电导水摇荡混匀。将电极先用电导水淋洗干净，再用少量待测溶液淋洗数次后插入待测溶液中，恒温10-15min(最好加塞)，测定其电导率，每间隔2分钟读取一次数据，重复读数三次，取其平均值，即为κ0 。 3.测定κt　用两支移液管各取10mLNaOH和浓度相等的CH3COOC2H5溶液分别于两支大试管中，塞好塞子置于恒温槽内恒温10-15min，然后取出两支试管迅速混合，两支试管来回往返倾倒数次使其混合均匀，将电极从恒温的电导水中取出并用该混合液淋洗数次。随即插入待测溶液进行电导率-时间测量。每隔2-4min测量一次，直至电导率变化缓慢时可停止测量。 2018/12/27

61 要考虑后改动 4.同法测定35℃时κ0和κt。 五、数据处理 1.将实验原始数据和作图用数据列成规范表格；
2.分别作出两个温度下的 图，从直线的斜率中求k25和 k35及相应的半衰期 t1/2 (25℃)和 t1/2 (35℃)。 3.计算此反应的活化能。 六、问题思考 1.为什么本实验中乙酸乙酯与NaOH溶液浓度必须足够稀？ 要考虑后改动

62 实验九交流电桥法测定电解质溶液的电导 实验九交流电桥法测定电解质溶液的电导 一、实验目的 1.掌握用电桥法测量溶液电导的实验方法和技术
2.用电导法测定醋酸的电离平衡常数 3.测定KCl溶液的摩尔电导率与浓度的关系式 二、实验原理 电解质溶液的导电能力由电导G(单位：S)—电阻的倒数来度量。它们之间的关系为： 2018/12/27

63 实验九交流电桥法测定电解质溶液的电导 式中:α为两极的面积(m2)，L为两极的距离(m)，k称为电导率，即当α =1 m2 、 L=1 m时溶液的电导，称为电导池常数。 电解质溶液的电导率不仅与温度有关，而且还与浓度有关，因此常用摩电导率来衡量电解质溶液的导电能力，摩尔电导率是指把含有1mol电解质的溶液置于相距为1m的电导池的两个平行电极之间，这时所具有的电导，其表达公式为： c为物质的量浓度(单位mol·m-3)，Λm的单位是S·m2·mol-1，对强电解质Λm与浓度c满足下列关系： 2018/12/27

64 实验九交流电桥法测定电解质溶液的电导 Λm∞为无限稀释时的摩尔电导率，可从Λm与的直线外推而得，弱电解度的Λm与没有直线关系，其Λm∞可根据Kohlrausch离子独立运动定律计算， λm∞为无限稀释时的摩尔电导率。即: 弱电解质的电离度与摩尔电导率的关系为： 对1-1价弱电解质，若起始浓度c，则电离常数K为： 因此测定不同浓度下Λm可计算出K。 2018/12/27

65 实验九交流电桥法测定电解质溶液的电导 由电导的概念可知，对电导的测量也就是对电阻的测量，但测定电解质溶液的电阻时有其特殊性，当直流电流通过电极时会引起电极的极化。因此必须采用较高频率的交流电，由音频振荡器供给，由耳机或示波器示零。所用电导池由两个镀铂黑的电极组成。以保证电极不与溶液发生反应(即减少电极的极化)。 交流电桥测溶液电阻的简单线路如图16-1所示。图中T用耳机(或示波器)，交流电源由音频振荡器(或讯号发生器)供给，R1为待测的溶液电阻，R2 为四钮或五钮的精密电阻箱，R3 和R4 常用SDC数字电位差综合测量仪中的电阻(见仪器Ⅰ-5-1)，在交流电路中，欲使接A(滑线上接触点)、B两点的耳机真正无声(无电流通过，达到平衡)，必须满足 电桥平衡。 三、仪器与试剂 SDC型数字电位差测量仪(1台) YB1051高频信号发生器(1台) 2018/12/27

66 实验九交流电桥法测定电解质溶液的电导 图16-1交流电桥测溶液电阻线路 2018/12/27

67 实验九交流电桥法测定电解质溶液的电导 MOS-6xx示波器(1台) 精密五钮电阻箱(1个) 可变空气电容器(1个) 恒温槽(1套) mL容量瓶(2个) 50mL移液管(1个) 电导水 mol·dm-3标准KCl溶液 mol·dm-3HAc溶液 四、实验步骤 1.调节恒温槽温度在25.00±0.05℃。 2.按图16-1连接线路。音频振荡器的频率选1000Hz左右，打开电源开关，预热30分钟后即可使用。 3.标准KCl溶液及其系列KCl溶液的配制。 4.测定KCl系列溶液的电导。 5.用同样方法测定0.02mol·dm-3HAc溶液的电导。 2018/12/27

68 实验九交流电桥法测定电解质溶液的电导 五、数据处理 1. 求出电导池常数。
2.计算水及各KCl溶液及HAc溶液的电导率。由此求出KCl溶液和HAc溶液的摩尔电导率Λm(KCl)Λm(HAc)； 3.分别将(KCl)和Λm(HAc)对作图，将KCl的曲线外推至→0，求出KCl的并与文献值比较。 4.求出KCl溶液的摩尔电导率与浓度的关系式。 5.查出Λm(HAc)，并根据所测数据，计算HAc溶液在所测浓度下的离解度α和离解常数K，求出的平均值并与文献值比较。 六、问题思考 2.为什么电桥选用1000Hz的频率？ 3.试用最小二乘法求(KCl)，并计算的误差。 2018/12/27

69 实验十原电池电动势的测定及应用 实验十原电池电动势的测定及应用 一、实验目的 1.掌握补偿法测定电池电动势的原理和电位差综合测试仪的使用方法
2.熟悉用电动势法测定电极的标准电极电势、难溶盐的活度积及溶解度、溶液的pH值、强电解质溶液离子的平均活度系数等 3.学会Ag-AgCl电极和汞齐化电极的制备和预处理方法。 4.熟悉所用仪器的使用方法。 二、实验原理 原电池是使化学能转变为电能的装置，是由两个“半电池”组成，每一个半电池中包含一个电极和相应的电解质溶液。不同的半电池可以组成各种各样的原电池。电池在放电过程中，正极上发生还原反应，负极则发生氧化反应，电池反应是两个电电极反 2018/12/27

70 实验十原电池电动势的测定及应用 应的总和。其电动势是在用盐桥消除液接电势之后，组成该电池的两个半电池的电极电势的代数和。而通过测定电池电动势可求算某些反应的ΔH，ΔS，ΔG等热力学函数，电解质的平均活度系数，难容盐的溶度积和溶液的PH值等数据。而要求出这些数据，必须能够设计成一个可逆电池，该电池反应就是所求的反应，但必须注意，首先要求电池必须在可逆情况下工作，即放电和充电过程都必须在准平衡状态下进行，此时只允许有无限小的电流通过电池。因此，在用电化学方法研究化学反应的热力学性质时，所设计的电池应尽量避免出现液接界，在精确度要求不高的测量中，常用“盐桥”来减小液接界电势。测定可逆电池的电动势在物理化学实验中占有重要地位，应用十分广泛。根据我国习惯规定，对任意可逆电池，其关系为： 2018/12/27

71 式中E为电池电动势，Φ正Φ负分别为正、负电极的电极电势。若已知一半电池的电极电势，通过测定电动势，即可求得另一半电池的电极电势。但是电极电势的绝对值不能测量，在电化学中，电极电势是以某一电极为标准而求出其它电极的相对值。现在国际上采用的标准电极作为标准氢电极，并规定其电极电势为零。这样可组成如下电池： 于是有： 即该电池的标准电动势(Eθ)就是待测电极的标准电极电势。但氢电极使用比较麻烦，因此常把具有稳定电势的电极，知道标准电极电势，就可以根据能斯特方程求出一定温度下的电极电势：

72 测定电动势的方法是补偿法(对消法)，如图17-1所示，
图17-1对消法测量原理示意图 本实验所用到的待测电池有四种： 图17-1对消法测量原理示意图

73 三、仪器与试剂 SDC数字电位差综合测量仪 甘汞电极 氯化银电极 光亮铂电极 锌电极和银电极各1支 mL广口瓶5个 mL移液管2支 洗瓶1个 饱和KNO3盐桥 mol·dm-3AgNO mol·dm-3KCl 饱和KCl溶液 氢醌固体粉末 mol·dm-3HAc 0.2mol·dm-3NaAc 硝酸亚汞溶液 mol·dm-3ZnCl2溶液各一瓶 四、实验步骤 1.电位差计的接线和使用； 2.制备电极； 3.以饱和KNO3(或NH4NO3)溶液为盐桥，测定电池(1)、(2)、(3) 、(4)的电动势。 4.后处理 所有测定完毕后，应作好如下善后工作：(1)保留饱和KCl溶液及氯化银电极的溶液，倒去硝酸银及醋酸溶液。(2)洗净广口瓶，装入蒸馏水将铂电极和银电极插入其中保存。(3)盐桥两端淋洗后，保存在硝酸钾溶液中。(4)锌电极洗净擦干保存。

74 实验十原电池电动势的测定及应用 五、数据处理 1.将实验测量数据用列表规范表示。 2.计算25℃时银电极的标准电极电势，并与文献值比较。
3.计算室温下AgCl的活度积和溶解度，以及HAc-NaAc缓冲溶液的pH。 4.利用电池(4)的测量结果，以E lgm±为纵坐标，以为 横坐标作图，外推求 ，并由此计算锌的电极电极。 六、问题思考 1.补偿法或者说对消法测电动势的基本原理是什么？为什么用伏特表不能准确测定电池电动势。 2.电位差计、工作电池各有什么作用？ 3.盐桥的作用什么？应选择什么样的电解质作盐桥？ 2018/12/27

75 实验十一阴极极化曲线的测定 实验十一 阴极极化曲线的测定 1.研究络合剂表面活性剂对无氰镀锌液阴极极化作用影响
实验十一 阴极极化曲线的测定 一、实验目的 1.研究络合剂表面活性剂对无氰镀锌液阴极极化作用影响 2.加深阴极极化、电化学极化、浓差极化等基本概念的理解 3.掌握测定阴极极化曲线的测定方法 二、实验原理 于电解池中通过直流电时，随着阴极电流密度的增加，阴极电势愈来愈偏离平衡电势而变得更负，这种现象叫阴极极化。电镀的实质是电结晶过程。为了获得细致、紧密的镀层，就必须创造条件，使晶核生成速度大于晶核成长速度。我们知道，小晶体比大晶体具有更高的表面能，因而从阴极析出小晶体，就需要较高的超电势(相当于从溶液中结晶时的过饱和)。阴极电势越负， 2018/12/27

76 实验十一阴极极化曲线的测定 晶核的生成速度越快，而镀层的结晶就越小。由此可知，凡能增大阴极极化作用，大都能改变镀层质量，但若单纯增大电流密度以造成较大的浓差极化，则会形成疏松的镀层。因而应该采用能阻延电极反应，增加电化学极化的措施。 在镀液中添加络合剂和表面活性剂，就能有效增大阴极的电化学极化作用。当金属离子和络合剂络合之后，金属离子的还原就要困难得多，这是因为它还要附加破坏络合键所需的能量。而加入表面活性剂后，由于它吸附在阴极表面，迫使放电离子要在阴极表面上进行放电反应，就需要附加克服吸附能的电势。上述两种作用，都能使阴极获得较大的极化度，如图18-1所示，在单盐镀液中加入少量络合剂(氨三乙酸-氯化铵)和表面活性剂(硫脲及聚乙二醇)极化就显著增加。 2018/12/27

77 实验十一阴极极化曲线的测定 图18-1 无氰镀锌阴极极化曲线
图18-1 无氰镀锌阴极极化曲线 Ⅰ0.38mol·L-1ZnCl2＋4.8mol·L-1NH4Cl＋0.2mol·L-1NTA＋2g·L-1硫脲＋2g·L-1聚乙二醇 Ⅱ:0.38mol·L-1ZnCl2＋4.8mol·L-1NH4Cl＋0.2mol·L-1NTA Ⅲ:0.38mol·L-1ZnCl2＋4.8mol·L-1NH4Cl 2018/12/27

78 实验十一阴极极化曲线的测定 本实验用恒电流法测定在不同电流密度下，研究电极与参比电极所组成的电池的电动势，从而算出研究电极的电极电势与电流密度的关系。实验装置如图18-2所示。 显然，在单向开关打开时，研究电极与甘汞电极组成原电池： Zn︱ZnCl2(0.38mol·dm-3)‖KCl(饱和)︱Hg·Hg2Cl2 当单向开关闭合时，辅助电极(阳极)与研究电极组成电解池，然后，测定电极极化时的电极电势。 三、仪器及试剂 数字电位差计(1台) WYD-4型晶体管直流稳压电源(双功能,1台) 0～500mA安培计(1只) Ω五钮插入式电阻箱(1个) 锌电极(2支) 饱和甘汞电极(1支) 镀槽(1个) Ⅰ-Ⅲ镀液(各1瓶) 饱和KCl(1瓶) 2018/12/27

79 实验十一阴极极化曲线的测定 图18-2 测定阴极极化曲线线路图 1-研究电极；2-辅助电极；3-饱和甘汞电极 4-盐桥； 5-单向开关
图18-2 测定阴极极化曲线线路图 1-研究电极；2-辅助电极；3-饱和甘汞电极 4-盐桥； 5-单向开关 2018/12/27

80 实验十一阴极极化曲线的测定 四、实验步骤 1.取锌电极(研究电极)一支，用金相砂纸磨光，最后用滤纸磨成镜面，洗净再用酒精去油污，吹干后除一个工作面外(用直尺量好，2×5平方厘米)，其余五个面用环氧树脂或石蜡封闭。 2.在镀槽中加入Ⅲ号镀液，接上研究电极与辅助电极(另一支锌电极)，按18-2图接好线路，以尽可能消除溶液欧姆电压降的影响]。 3.测平衡电势(Dk=0时的)，其操作步骤是：单向开关未按下，镀槽中无电流通过，Dk=0，在此情况下测定由研究电极(锌极、阴极)与饱和甘汞电极组成的原电池的电动势。然后，根据所测得电动势值计算出平衡电势。 4.按下单向开关(接通电源)调节电流密度(由小到大)逐点测 2018/12/27

81 实验十一阴极极化曲线的测定 定相应的电动势，并随时注意阴极表面的变化。
5.再重新处理研究电极，依此更换镀液Ⅱ号和Ⅰ号，再按如上方法分别测定其极化曲线。 五、数据处理 1.把所测得实验数据列表格表示； 2.根据所测得电动势数据，计算出研究电极电势，并填入记录表格中(可与(1)同表格)。 3.分别以电流密度Dk为纵坐标，以研究电极的电势为横坐标作图，即得阴极极化曲线。 六、问题思考 1.为什么添加剂能够有效地提高阴极极化数值？ 2.阴极极化作用越大为什么对电镀越有利？ 3.本实验中，除电位差计外，还可什么仪器测电动势？ 2018/12/27

82 实验十二最大气泡法测定溶液的表面张力 实验十二 最大气泡法测定溶液的表面张力 一、实验目的
实验十二 最大气泡法测定溶液的表面张力 一、实验目的 1.了解表面张力的性质，表面自由能的意义以及表面张力和吸附的关系 2.掌握最大气泡法测定溶液表面张力的原理和方法 3.测定不同浓度乙醇水溶液的表面张力，并计算表面吸附量和乙醇分子的横截面积 二、实验原理 溶液表面可以发生吸附作用，当某一液体中溶有其它物质时，其表面张力即发生变化。例如在水中溶入醇、酸、酮、醛等有机物，可使其表面张力减小。实验表明，溶质在溶液中的分布是不均匀的，表面层的浓度和体相不同，这就是吸附作用。如表层浓度为增加，称正吸附；反之，称负吸附。描述表面吸附量、 2018/12/27

83 表面张力和溶液活度之间关系的公式是Gibbs方程，该方程由热力学理论导出，适用于各种界面，对于二组分稀溶液，Gibbs方程可表达为：
或 式中：Γ为吸附量(单位：mol·m-2),c为溶液浓度(单位：mol·dm-3)，为溶液表面张力(单位：N·m-1)随溶液浓度变化率，T为吸附温度(单位：K)，R为气体常数。 由Gibbs方程可知，当 >0时，Γ<0 即为负吸附，当 <0时，Γ>0 即为正吸附。表面活性剂都能显著降低水的表面张力。故在水面上必为正吸附。换言之，表面活性剂溶液的表面浓度必大于其体相浓度。 对于液体表面和液-液界面，表(界)面张力和浓度易于测定，从而可由Gibbs方程方便的计算出吸附量，根据吸附量值还可以推算出

84 实验十二最大气泡法测定溶液的表面张力 每个吸附分子在表(界)面上所占据的平均面积，由此熟知和吸附分子的结构又可了解和推测吸附分子的排列紧密程度和定向状况，实验表明，随着表面活性剂浓度的增加，在表面上吸附的表面活性剂分子从无一定取向的平躺状态逐步变为倾向于垂直定向排列的状态。当然，即使在定向排列时分子所占面积仍大于由结构数据算出的分子截面积，这是由于在液体表面上仍可能有溶剂分子的存在。 应用Gibbs方程计算吸附量的具体方法是：测定表面活性剂的溶液表面张力与浓度c的关系，作 -c或 -lnc图(图22-1)，由图（22-1a）可知，表面活性物质的浓度很低时，随c的增加急剧下降，以后变化缓慢，达临界胶束浓度cmc时， 不再改变。过与c1相对应的 -c曲线上A点作该曲线之切线，其斜率即 2018/12/27

85 实验十二最大气泡法测定溶液的表面张力 为与c1相应之 ，依式(21-1)可求出浓度c1 时之吸附量，有时应用 -lnc图(图22-1b)更为方便。由此图可知，当c达到一定值后曲线趋于直线，达cmc后曲线变为水平折线，在此线上作切线，利用与前相同方法依式(21-2)处理，亦可求得不同浓度时之吸附量。 在一定温度下，吸附量与平衡浓度的关系式称为吸附等温式。兰缪尔(Langmui)r吸附等温式可描述表面活性物质溶液表面上的吸附 式中： 为饱和吸附量，K 为常数，将上式取倒数可得： 2018/12/27

86 实验十二最大气泡法测定溶液的表面张力 作图，直线斜率的倒数即为 可得每个溶质分子在表面上所占据的横截面积:
测定液体表面张力的方法很多，本实验采用最大气泡法，其 实验装置和原理如图22-2所示 .这一方法是将一毛细管刚好与待 测液液面相切，液面即沿毛细管上升，打开抽气瓶活塞，让水缓 慢流下，使毛细管内溶液受到的压力比样品管中液面上的稍大， 2018/12/27

87 实验十二最大气泡法测定溶液的表面张力 气泡就从毛细管口逸出，当气泡曲率半径恰好等于毛细管半径R 时，根据拉普拉斯(Laplace)公式，此时能承受的压力差为最大:P最大=P大气-P系统。这一压差可由精密压差计读出。设毛细管半径为R，气泡由毛细管口逸出时总作用力为：πR2P最大，气泡在毛细管口受到表面张力引起的作用力为:2πRγ。 当气泡逸出时，上述两压力相等：πR2P最大=2πRγ 若表面张力为γ1、γ2的两种液体，采用同一支毛细管和压力计，分别测定其最大压差，K 为毛细管常数则有： 2018/12/27

88 实验十二最大气泡法测定溶液的表面张力 样品管 滴液瓶 精密数字压力表 图22-2 最大气泡压力法测表面张力装置图 2018/12/27

89 实验十二最大气泡法测定溶液的表面张力 三、仪器和试剂
恒温槽(76-1型,1台) 最大气泡表面张力测定仪（一套） 自由夹（1只）50mL容量瓶(8只) mL、10mL、20mL刻度吸管(各1支) 阿贝折射仪（一台）铁架（2只） 乙醇(分析纯) 四、实验步骤 (一)、配制溶液 （二）、调节恒温槽温度为25℃。 （三）、求毛细管常数 （四）测量各浓度下乙醇的表面张力 （五）、用阿贝折射仪测定乙醇系列的折射率。 五、数据处理 2018/12/27

90 实验十二最大气泡法测定溶液的表面张力 2.根据所测折射率，由标准浓度-折射率曲线查出各溶液准确浓度。
1.查附录表，找出实验温度下水的表面张力γ1，利用公式K=σ1/P最大1得出毛细管常数K 2.根据所测折射率，由标准浓度-折射率曲线查出各溶液准确浓度。 3.由实验结果计算各乙醇水溶液表面张力,并作γ-c曲线。 4.在-c曲线上任取>10个点作曲线的切线，由切线的斜率求出相应浓度之吸附量. 5.作图利用(22-4)式由直线斜率求，并计算分子横截面积。 六、问题思考 1.本实验为什么要读取最大压力差？ 2.毛细管的清洁与否和温度的不恒定对测量结果有何影响？ 2018/12/27

91 实验十三溶液吸附法测定固体的比表面积 实验十三溶液吸附法测定固体的比表面积 一、实验目的 1.用次甲基蓝水溶液吸附法测定颗粒活性炭的比表面积
2.了解Langmuir单分子层吸附理论 3.了解溶液法测定比表面的基本原理 二、实验原理 置于液体（或者气体）中的固体，其表面的液体分子（或者气体分子）的浓度会高于液相（或气相）中的浓度，这种液体分子（气体分子）在相界面上自动聚集的现象称为吸附。通常把起吸附作用的物质叫吸附剂，被吸附的物质叫吸附质。 按照吸附质和吸附剂相互作用的性质，可以把吸附分子物理吸附和化学吸附两类。发生化学吸附，吸附和吸附剂之间发生了 2018/12/27

92 实验十三溶液吸附法测定固体的比表面积 电子转移；而发生物理吸附时二者之间不发生电子转移，吸附质分子依靠范德华力作用而吸附在吸附剂表面上。 固体物质比表面积的大小和孔径的分布情况，是评述催化剂、了解固体表面性质和研究电极物质的重要参数，而固体物质的宏观结构性质的测定，是以物理吸附为基础的。固体物质的比表面积，是指1g固体所具有的总表面积，包括外表面积和内表面积。如果1g吸附剂内外表面形成完整的单分子层的吸附质分子就达到了饱和吸附，只要将该饱和吸附量（吸附质分子数）乘以每个吸附质分子在吸附剂上占的面积，就可以求得吸附剂的比表面。郎谬尔（）于1916年提出的吸附理论就是建立在单分子吸附层的假设上的。测定固体比表面积的方法很多，有BET容量法、气相色谱法等，这些方法均需要比较复杂的仪器和较长的实验时间，相比之下，溶液吸附法具有仪器装置简单、操作方便、可同 2018/12/27

93 实验十三溶液吸附法测定固体的比表面积 时平行测量等优点，因此常被采用。
使用溶液法测定固体比表面时要选择合适的吸附质，水溶性染料的吸附已应用于测定固体比表面，在所有的染料中次甲基蓝具有最大的吸附倾向。实验表明，次甲基蓝溶液在可见区有两个吸收峰：445nm和665nm，但在445nm处活性炭吸附对吸收峰有很大的干扰，故本实验选用的工作波长为665nm。 根据光吸收定律，当入射光为一定波长的单色光时，其溶液的吸光度与溶液中有色物质的浓度及溶液层的厚度成正比: 式中A为吸光度，I0为入射光强度，I为透射光的强度，a为吸光系数，为光径长度或液层厚度，为溶液的浓度。由郎伯-比耳定 2018/12/27

94 实验十三溶液吸附法测定固体的比表面积 律可以对吸附质的浓度进行定量。
在一定浓度范围内，大多数固体对次甲基蓝的吸附是单分子层吸附，符合吸附理论。 设固体表面的吸附位总数为，覆盖度为，溶液中吸附质的浓度为c，则有： 2018/12/27

95 实验十三溶液吸附法测定固体的比表面积 2018/12/27

96 实验十三溶液吸附法测定固体的比表面积 式中 称为吸附平衡常数，a 逾大，固体对吸附质的吸附能力逾强。若以Γ表示浓度 c 时的平衡吸附量，以 表示全部吸附位被占据的单分子层吸附量，即饱和吸附量,s 为吸附剂的比表面。 次甲基蓝是一个具有矩形结构的分子： 阳离子的大小为17.0×7.6×3.25×10-30m3，次甲基蓝的吸附有三种取向：平面吸附投影面积为135×10-20m2，侧面吸附投影面积为75×10-20m2，端基吸附投影面积为39 ×10-20m2，对于非石墨型的活性炭，次甲基蓝是以端基吸附取向，吸附在活性炭表面，因此σA=39×10-20m2。 2018/12/27

97 实验十三溶液吸附法测定固体的比表面积 三、仪器和试剂
722型分光光度计(1套) mL酸式滴定管(2只) mL容量瓶(6只) 500mL容量瓶(6只) 2＃砂芯漏斗(5只) mL具塞锥形瓶(5个) 振荡器(1台) 干燥器(1个) 滴管(2支) 次甲基蓝溶液： 0.2%左右原始溶液、0.3126×10-3 mol·dm-3标准溶液 颗粒状非石墨型活性炭 四、实验步骤 1. 了解722型分光光度计原理，熟悉其使用方法。 2. 样品活化：将颗粒状活性炭置于瓷坩埚中放入500℃马福炉中活化1h，然后置于干燥器中备用。 3. 溶液吸附：取5只洗净干燥的具塞锥形瓶，编号，分别准确称取活化过的活性炭约0.1g置于瓶中，并按下表用50mL滴定管 2018/12/27

98 实验十三溶液吸附法测定固体的比表面积 量取配制不同浓度的次甲基蓝溶液，然后塞上磨口塞，放置在振荡器上振荡3-5h，样品振荡达到平衡后，将锥形瓶取下，用砂芯漏斗过滤，得到吸附平衡后滤液，分别用台秤称取滤液5mL放入500mL容量瓶中，并用蒸馏水稀释至刻度待用。 4.原始溶液处理：用台秤称取2.5g溶液放入500mL容量瓶中，并用蒸馏水稀释至刻度待用。 表 溶液的配制 编号 1 2 3 4 5 V次甲基蓝/mL 30 20 15 10 V水/mL 35 40 45 2018/12/27

99 实验十三溶液吸附法测定固体的比表面积 5. 次甲基蓝标准溶液的配制
用移液管移1、3、5、7、9、11mL浓度0.3126×10-3mol·dm-3标准次甲基蓝溶液于100mL容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度待用。 6. 测量吸光度 选取工作波长为665nm(或在 nm 范围自选最大吸收波长)，以蒸馏水为空白溶液，分别测量5个标定溶液，五个稀释后的平衡溶液以及稀释后的原始溶液的吸光度。 五、数据处理 1. 作次甲基蓝溶液浓度对吸光度的工作曲线 算出各个标准溶液的物质的量浓度，以次甲基蓝标定溶液浓度对吸光度作图，所得直线为工作曲线。 2. 求次甲基蓝原始溶液浓度和各个平衡溶液浓度 2018/12/27

100 实验十三溶液吸附法测定固体的比表面积 3. 计算吸附溶液的初始浓度 4. 计算吸附量 5. 作吸附等温线 即Γ～c曲线。 6. 求饱和吸附量
7. 计算活性炭样品的比表面积，算出活性炭样品的S。 六、问题思考 1. 如何判断溶液吸附达到了平衡？ 2. 固体在稀溶液中对溶质分子的吸附和固体在气相中对气体分子的吸附有何区别？ 3. 在实验中，为什么要求对活性炭准确称取而对溶液只要求用台称称取？ 4．在实验中为什么选用原始浓度为0.2%次甲基蓝溶液？ 2018/12/27

101 实验十四粘度法测定高聚物相对分子质量 实验十四 粘度法测定高聚物的相对分子质量 一.实验目的 １．测定聚乙烯醇相对分子质量的平均值
２．掌握乌贝路德粘度计测定粘度的原理和方法 二．实验原理 在高聚物的研究中，相对分子质量是一个不可缺少的重要数据，它一方面反映了高聚物分子的大小，直接关系到高聚物的饿物理性能。另一方面，通过分子量的测定可进一步了解高聚物的性能，指导和控制聚合时的条件，以获得具有性能优良的产品。 粘度是指液体对流动过程所表现出的阻力，这种力反抗液体中临近部分的相对位移，可看作一中内摩擦。高聚物的粘度也就是高聚物在流动过程中内摩擦的反映。这种内摩擦主要有：溶剂 2018/12/27

102 实验十四粘度法测定高聚物相对分子质量 分子间的摩擦、高聚物分子间的摩擦以及高聚物与溶剂分子之间的摩擦。其中纯溶剂之间摩擦所表现出来的粘度，以η0表示。三种摩擦表现出来的粘度总和称为高聚物溶液的粘度，以η表示。 实践证明在同一温度下，高聚物的粘度要比纯溶剂粘度大些，即有η >η0 ，为了比较这两种粘度，引入了增比粘度（以ηsp表示）和相对粘度（以ηr表示），二者的关系为： 由此可见,ηr是溶液粘度与溶剂粘度的比值，反映的仍是整个溶液粘度的行为，ηsp则反映了扣除溶剂分子间的内摩擦后所剩下的纯溶剂分子与高聚物分子间以及高聚物分子间的内摩擦。 2018/12/27

103 实验十四粘度法测定高聚物相对分子质量 因此，高聚物浓度的大小，将直接影响到ηsp的大小，浓度越大粘度也越大，以ηsp/ c 表示。又定义为比浓对数粘度，因为ηsp和ηr 是无因次量。 ηsp/ c和 ln ηsp/ c的单位由浓度的单位而定，通常采用g·cm-3。 为了进一步消除高聚物分子间的内摩擦，必须将溶液浓度无限稀释，使得每个高聚物分子相隔极远，其相互干扰可以忽略不计。这时溶液所呈现的粘度基本上反映了高聚物分子与溶剂分子的内摩擦。这一极限值记为： [η]被称为特性粘度，其值与浓度无关。实验证明，当聚合物、温度和溶剂确定后，[η]的数值只与高聚物相对平均分子量有关，它们之间的关系可用半经验的Mark Houwrn方程式表示为： 2018/12/27

104 实验十四粘度法测定高聚物相对分子质量 式中K 是比例常数，MV 是高聚物的粘均相对分子量，K、a只与温度、聚合物、溶剂性质有关，在一定相对分子质量范围内与相对质量无关。 液体粘度测定的方法主要有三类：（1）用毛细管粘度计测定液体在毛细管中的流出时；（2）用落球式粘度计测定原球在液体里下落速度；（3）用旋转式粘度计算测定液体与同心圆柱体相对转动情况。本实验采用毛细管粘度计测定高分子的。当液体在毛细管粘度计内因重力作用而流出时遵守泊肃叶定律： 2018/12/27

105 实验十四粘度法测定高聚物相对分子质量 式中ρ为液体的密度；L是毛细管的长度；r是毛细管的半径；t是流出时间；h是经毛细管的液体平均柱高度；g为重力加速度；V是经毛细管的液体的体积；m 是与仪器几何形状有关的常数，称为动能校正参数，r/l=1时，可取m = 1。式中mv/8lπt=1且t>100s时，式（24-6）第二项可以忽略。溶液较稀时，溶液的密度和溶剂的密度相近。这样通过测定溶液和溶剂的流出时间t 和t0 就可以算出ηr 进而计算出其它值配制一系列不同浓度的溶液进行实验,以ηsp/ c和 ln ηsp/ c为纵坐标(图-1),为c横坐标作图,得两条直线，分别外推到c = 0,其截距为[η] ,带入公式中即可得MV 。 2018/12/27

106 实验十四粘度法测定高聚物相对分子质量 三.仪器和试剂 乌氏粘度计（1支） 5，10mL移液管（各1支）
10mL注射器（1支） 聚乙烯醇（A.R） 正丁醇（A.R） 四.实验步骤 1.高聚物溶液的配制 2.安装粘度计 实验前，应彻底清洗粘度计，放在烘箱中烘干。然后在侧管（图-2）上套一软胶管，并用夹子加紧使之不漏气。调节恒温槽温度为25±0.05℃，把粘度计垂直放入槽中，使球1完全浸入水中，放置位置要合适，便于观察液体流动情况。 3.溶剂流出时间（t0）的测定 2018/12/27

107 实验十四粘度法测定高聚物相对分子质量 图2乌氏粘度计示意 图3乌氏粘度计示意图 图--1 外推法求示意图 2018/12/27 A
图24-4 乌氏粘度计示意图b 图24-3 乌氏粘度计示意图a A 图2乌氏粘度计示意 图3乌氏粘度计示意图 图--1 外推法求示意图 2018/12/27

108 实验十四粘度法测定高聚物相对分子质量 5.实验结束有，取下粘度计，用蒸馏水清洗干净后用蒸馏水浸泡。 五.数据处理
4.溶液流出时间的测定 5.实验结束有，取下粘度计，用蒸馏水清洗干净后用蒸馏水浸泡。 五.数据处理 1. 根据不同浓度下测得的时间，计算相应值并列表表示。 2. 以ηsp/ c和 ln ηsp/ c为纵坐标对c做图，并外推至c=0，求值[η] 。 3. 求出聚乙烯醇的分子量。 4. 设计数据记录表格记录实验数据。 六．问题思考 1．三管粘度管有何优点？本实验能否采用双管粘度计？ 2．毛细管粘度计粗细有有何影响？ 2018/12/27

109 实验十五偶极矩的测定 实验十五 偶极矩的测定 一、 实验目的
实验十五 偶极矩的测定 一、 实验目的 ⒈用电桥法测定极性物质(乙酸乙酯)在非极性溶剂(四氯化碳)中的介电常数和分子偶极距。 ⒉了解溶液法测定偶极矩的原理，方法和计算，并了解偶极矩与分子电性质的关系。 ⒊掌握溶液法测定偶极距的实验技术。 二、 实验原理 ⒈偶极矩与极化 分子呈电中性，但由于空间构型的不同，正、负电荷中心可重合也可不重合，前者称 为非极性分子，后者称为极性分子，分子极性大小常用偶极矩来度量，其定义为：μ=q · d 2018/12/27

110 实验十五偶极矩的测定 式中q是正、负电荷中心所带的电荷量，d 为正、负电荷中心间距离，μ为向量，其方向规定为从正到负，因为分子中原子间距离的数量级为10-10M，电荷数量级为10-20C，所以偶极矩的数量级为10-30C·M。 极性分子具有永久偶极矩，在没有外电场存在时，由于分子热运动，偶极矩指向各方向机会均等，故其偶极矩统计值为零。 若将极性分子置于均匀的外电场中，分子会沿电场做定向转动，同时分子中的电子云对分子骨架发生相对移动，分子骨架也会变形，这叫分子极化，极化的程度可由摩尔极化度(p)来衡量。因转向而极化称为摩尔转向极化度(p转向)。由变形所致的为摩尔变形极化度 (p变形)。而p变形又是电子极化(p电子)和原子极化(p原子)之和。显然： 2018/12/27

111 实验十五偶极矩的测定 已知p转向与永久偶极矩μ的平方成正比，与绝对温度成反比。即P转向 =4 μ2πn/9KT
P = p转向+ p变形= p转向+ p电子+ p原子 已知p转向与永久偶极矩μ的平方成正比，与绝对温度成反比。即P转向 =4 μ2πn/9KT 式中 K为玻尔兹曼常数；N为阿伏加德罗常数。 对于非极性分子，因 μ= 0 ，其P转向=0，所以P = p电子+ p原子 外电场若是交变电场，则极性分子的极化与交变电场的频率有关。当电场的频率小于10-10s-1的低频电场下，极性分子产生摩尔极化度为转向极化度与变形极化度之和。若在电场频率为1012s s-1的中频电场下(红外光区)，因为电场交变周期小于偶极矩的松弛时间，极性分子的转向运动跟不上电场变化，即极性分子无法沿电场方向定向，即p转向=0，此时分子的摩尔极化度P = p变形= p电子+ p原子当交变电场的频率大于1015s-1 (即可见光和紫外光区)极性分子的转向运动和分子骨架变形都跟不上电场的变化，此时p= p电子，所以如果我们分别在低频和中频的电场下求 2018/12/27

112 实验十五偶极矩的测定 出欲测分子的摩尔极化度，并把着两者相减，即为极性分子的摩尔转向极化度然后代入上式，即可算出其永久偶极矩μ 。 2.极化度与偶极矩的测定 对于分子间相互作用很小的体系Clausius-Mosotti-Debye从电磁理论推得摩尔极化度p与介电常数之间的关系为 上式是假定分子与分子间无相互作用而推导出的。所以它只使用于温度不太低的气相体系。然而，测定气相介电常数和密度在实验上困难较大，对于某些物质，气态根本无法获得，于是就提出了溶液法。即把欲测偶极矩的分子溶于非极性溶剂中进行。但在溶液中测定总要受溶质分子间，溶剂与溶质分子间以及溶剂 2018/12/27

113 实验十五偶极矩的测定 分子间相互作用的影响。若以测定不同浓度溶液中溶质的摩尔极化度并外推至无限稀释，这时溶质所处的状态就和气相时接近，可消除溶质分子间的相互作用. 3.介电常数的测定 . 介电常数是通过测定电容，计算而得到。 三、 仪器与药品 精密电容测定仪1台，密度管1只，阿贝折光仪1台，容量瓶(25mL)5只，超级恒温槽1台，烧杯(10mL)5只，移液管(5mL刻 度)1支，滴管5根。四氯化碳（A.R.）；乙酸乙酯（A.R.）。 四、 实验步骤 1.配制溶液 2.折光率的测定 3.密度测定 p= = 2018/12/27

114 实验十五偶极矩的测定 五、 实验注意事项 ⒈乙酸乙酯易挥发,配制溶液时动作迅速,以免影响浓度。
4.介电常数的测定 五、 实验注意事项 ⒈乙酸乙酯易挥发,配制溶液时动作迅速,以免影响浓度。 ⒉本实验溶液中防止含有水分，所配制溶液的器具需干燥，溶液透明不发生混浊。 ⒊测定电容时，应防止溶液的挥发及吸收空气中极性较大的水气，影响测定值。 ⒋电容池各部件的连接应注意绝缘。 六、 数据处理 ⒈计算各溶液的摩尔分数X2。 ⒉以各溶液的折光率，对X2作图，求出γ值。 ⒊计算四氯化碳及各溶液密度ρ，做图ρ-X2，求出β值。 2018/12/27

115 实验十五偶极矩的测定 ⒋计算出各溶液的ε，作ε溶～X2图，求出α值。 ⒌代入公式求算出偶极矩μ值。
⒍将ρ1、ε1、α和β代入式计算P2∞ 。 ⒎将ρ1、n1、γ和β代入式计算R2∞ 。 七、 思考题 ⒈准确测定溶质摩尔极化度和摩尔折射度时，为什么要外推至无限稀释？ ⒉试分析实验中引起误差的因素，如何改进？ ⒊用溶液法测定偶极矩μ时，配制溶液用的溶剂需具备什么基本条件？ ⒋测定介电常数时，如何最大限度保证Cd为定值？ 2018/12/27

116 实验十六磁化率的测定 实验十六 磁化率的测定 1.掌握古埃(Gouy)法测定磁化率的原理和方法。
实验十六 磁化率的测定 一、 实验目的 1.掌握古埃(Gouy)法测定磁化率的原理和方法。 2.通过测定一些络合物的磁化率，求算未成对电子数和判断这些分子的配键类型。 二、 实验原理 1.磁化率 物质在外磁场作用下，物质会被磁化产生一附加磁场。物质的磁感应强度等于 B =B0 + B1=μ0 H + B1 式中B0为外磁场的磁感应强度;B1为附加磁感应强度；H 为外磁场强度；μ0为真空磁导率，其数值等于4×N·A2。 物质的磁化可用磁化强度M来描述，M也是矢量，它与磁场强度成正比:M =хH 2018/12/27

117 实验十六磁化率的测定 式中х为物质的体积磁化率。在化学上常用质量磁化率或摩尔磁化率来表示物质的磁性质。 2.分子磁矩与磁化率 物质的磁性与组成物质的原子，离子或分子的微观结构有关，当原子、离子或分子的两个自旋状态电子数不相等，即有未成对电子时，物质就具有永久磁矩。由于热运动，永久磁矩的指向各个方向的机会相同，所以该磁矩的统计值等于零。在外磁场作用下，具有永久磁矩的原子，离子或分子除了其永久磁矩会顺着外磁场的方向排列。(其磁化方向与外磁场相同，磁化强度与外磁场强度成正比)，表观为顺磁性外，还由于它内部的电子轨道运动有感应的磁矩，其方向与外磁场相反，表观为逆磁性，此类物质的摩尔磁化率是摩尔顺磁化率和摩尔逆磁化率的和: хM = х顺 + х逆 2018/12/27

118 实验十六磁化率的测定 对于顺磁性、逆磁性物质可作近似处理。当物质被磁化的强度与外磁场强度不存在正比关系，而是随着外磁场强度的增加而剧烈增加，当外磁场消失后，它们的附加磁场，并不立即随之消失，这种物质称为铁磁性物质。 磁化率是物质的宏观性质，分子磁矩是物质的微观性质，用统计力学方法可以得到摩尔顺磁化率和分子永久磁矩间的关系： х顺 = N0μm/3KT = C / T 物质的永久磁矩μm与它所含有的未成对电子数n的关系为：μm = μB [n(n+2)]1/2 。μB为玻尔磁子，其物理意义是单个自由电子自旋所产生的磁矩。 3.磁化率的测定 古埃法测定磁化率装置如图-1所示。将装有样品的圆柱形玻管如图-1所示悬挂在两磁极中间，使样品底部处于两磁极中心。 2018/12/27

119 实验十六磁化率的测定 图28-1   古埃磁天平示意图 图28-1   古埃磁天平示意图 图-1   古埃磁天平示意图 2018/12/27

120 h为样品高度；m为样品质量；M为样品摩尔质量；ρ为样品密度；μ0为真空磁导率, μ0 =4π×10-7N/A2。
实验十六磁化率的测定 这样，样品就处于一不均匀的磁场中，设样品的截面积为A，样品管的长度方向为dS的体积，AdS在非均匀磁场中所受到的作用力F为: 当样品受到磁场作用力时，天平的另一臂加减砝码使之平衡，设Δm为施加磁场前后的质量差，则 : h为样品高度；m为样品质量；M为样品摩尔质量；ρ为样品密度；μ0为真空磁导率, μ0 =4π×10-7N/A2。 2018/12/27

121 实验十六磁化率的测定 三、 仪器与药品 古埃磁天平1台， 特斯拉计1台， 样品管1支， (NH4)2SO4∙FeSO4∙6H2O(分析纯)， FeSO4∙7H2O(分析纯)，K4Fe(CN)6∙3H2O(分析纯), K3Fe(CN)6(分析纯)。 四、 实验步骤 1.将特斯拉计的探头放入磁铁的中心架中，套上保护套，调节特斯拉计的数字显示为“0”。 2.除下保护套，把探头平面垂直置于磁场两极中心，打开电源，调节“调压旋钮”，使电流增大至特斯拉计上显示约“0.3”T，调节探头上下、左右位置，观察数字显示值，把探头位置调节至显示值为最大位置，此乃探头最佳位置。用探头沿此位置的垂直线，测定离磁铁中心多高处H0=0，这也就是样品管内应装样品的高度。关闭电源前，应调节调压旋钮使特斯拉计数字显示为零。 2018/12/27

122 实验十六磁化率的测定 3.用莫尔氏盐标定磁场强度。 4.取下样品管用小漏斗装入事先研细并干燥过的莫尔氏盐，并不断让样品底部在软垫上轻轻碰击，使样品均匀填实，直至所要求得高度，（用尺准确测量），按前述方法将装有莫尔盐得样品置于磁天平上称量，重复称空管时的路程 测量待测样品. 五.实验注意事项 1.所测样品应事先研细，放在装有浓硫酸的干燥器中干燥。 2.空样品管需干燥洁净。装样时应使样品均匀填实。 3.称量时，样品管应正好处于两磁极之间，其底部与磁极中心线齐平。悬挂样品管的悬线勿与任何物件相接触。 2018/12/27

123 实验十六磁化率的测定 4.样品倒回试剂瓶时，注意瓶上所贴标志，切忌倒错瓶子。 六、 数据处理
1.由莫尔盐的单位质量磁化率和实验数据计算磁场强度值。 2.计算FeSO4∙7H2O，K3Fe(CN)6 和K4Fe(CN)6∙3H2O的χm，μm和未成对电子数。 3.根据未成对电子数讨论FeSO4∙7H2O和K4Fe(CN)6∙3H2O中Fe2+的最外层电子结构以及由此构成的配键类型。 七、 思考题 ⒈不同励磁电流下测得的样品摩尔磁化率是否相同？ 2.用古埃磁天平测定磁化率得精密度与哪些因素有关？ 2018/12/27