1、四川理工学院 材料与化学工程学院 应用化工技术 简明无机化学物理化学实验八个集合，给予后者启示 包括主要的数据分析和实验数据记录， 明白数据的本数据仅供参 考， 谢谢支持觉得可以的请多多分享， 你的分享就是我们的支持 实验一 液体饱和蒸汽压的测定 实验二 电导法测定乙酸电离平衡常数 实验三 有机物燃烧焓的测定 实验四 电池电动势及温度系数的测定 实验五 完全互溶双液系气液平衡相图的绘制 实验六 最大泡压法测定液体表面张力 实验七 凝固点降低法测定摩尔质量 实验八 蔗糖水解反应速率常数的测定 出版人 小飞的 bravery 重庆大学出版社 2 实验一 液体饱和蒸汽压的测定 一、实验目的 1.明确
2、液体饱和蒸汽压的意义，熟悉纯液体的饱和蒸汽压与温度 的关系以及克劳休斯-克拉贝农方程。 2.了解静态法测定液体饱和蒸汽压的原理。 3.学习用图解法求解被测液体在试验温度范围内的平均摩尔蒸 发焓与正常沸点。 二、实验原理 1.热力学原理 通常温度下(距离临界温度较远时)，纯液体与其蒸气达平衡时的蒸气压称为 该温度下液体的饱和蒸气压，简称为蒸气压。蒸发 1mol液体所吸收的热量称为 该温度下液体的摩尔气化热。 液体的蒸气压随温度而变化，温度升高时，蒸气压增大；温度降低时，蒸气 压降低，这主要与分子的动能有关。当蒸气压等于外界压力时，液体便沸腾，此 时的温度称为沸点，外压不同时，液体沸点将相应改变。
3、当外压为 101.325kPa 时，液体的沸点称为该液体的正常沸点。 液体的饱和蒸气压与温度的关系用克劳修斯-克拉贝龙方程式表示： 2 m vap d ln d RT H T p = (1) 式中，R为摩尔气体常数；T为热力学温度； vap H m 为在温度T时纯液体的摩尔气 化热。 假定 vap H m 与温度无关，或因温度范围较小， vap H m 可以近似作为常数，积 分上式，得： C T R H p + = 1 ln m vap(2) 其中C为积分常数。由此式可以看出，以lnp对 1/T作图，应为一直线，直线的斜 率为 R H m vap ，由斜率可求算液体的 vap H m 。 2.
4、实验方法 静态法测定液体饱和蒸气压，是指在某一温度下，直接测量饱和蒸气压，此 法一般适用于蒸气压比较大的液体。静态法测量不同温度下纯液体饱和蒸气压， 有升温法和降温法二种。 本次实验采用升温法测定不同温度下纯液体的饱和蒸气 压，所用仪器是纯液体饱和蒸气压测定装置。 3 平衡管由 A 球和 U 型管 B、C 组成。平衡管上接一冷凝管，以橡皮管与压 力计相连。 A内装待测液体，当 A球的液面上纯粹是待测液体的蒸气，而 B管与 C 管的液面处于同一水平时，则表示 B 管液面上的(即 A 球液面上的蒸气压)与加在 C管 液面上的外压相等。此时，体系气液两相平衡的温度称为液体在此外压下的沸点。可见，利用
5、平衡管可以 获得并保持系统中为纯试样时的饱和蒸汽，U形管中的液体起液封和平衡指示作用。 图1 液体饱和蒸气压测定装置图 1.恒温槽；2.冷凝管；3.压力计；4.缓冲瓶平衡阀；5.平衡阀 2(通大气用)；6. 平衡阀 1（抽真空用）；8平 衡管 三、仪器与试剂 恒温水浴；平衡管，温度计，冷凝管，数字式低真空测压仪， 真空泵及附件，无水乙醇。 四、实验步骤： 1、安装仪器 等待测液体（本实验是无水乙醇）装入平衡管，A 球内约占 4/5 体积，此时 U 型管内不能有液体。再按照图一装妥个 部分。 2、抽真空、系统检漏 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-80KPa 时
6、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。 3、排除 AB 弯管空间内的空气和形成液封 打开阀 1，恒温槽温 度调至比次大气压下待测液沸点高 3-5，如此沸腾 3-5min，停止 加热，关闭阀 1 4、乙醇饱和蒸汽压的测定 当 b、c 两管的液面到达同一水平面 精密数字 压力计 4 时，立即记录此时的温度和压力，并打开阀 2，使测量系统的压力 减小 5-7kPa， 液体将重新沸腾， 又有气泡从平衡管冒出， 关闭阀 2， 继续降低水温。当温度降到一定程度时，B,C 液面又处于同一水平 面，记录此时的温度计压力计读数。 重复上述操作，每次使系统减压 5-7kp
7、a，测至少 8 组数据。 实验结束后，先将系统排空，然后关闭真空泵。 五、数据处理： 被测液体：乙醇室温： 26.29大气压：97.15kPa 恒温草温度 1/T/K 压力计读数 p 液体的蒸气压 Lnp t T/K 78.81 351.96 2.841 -0.55 96.6 4.571 76.55 349.70 2.860 -8.03 89.12 4.490 75.23 348.38 2.870 -13.24 83.91 4.430 73.46 346.61 2.885 -20.34 76.81 4.341 72.06 345.21 2.897 -25.67 71.48 4.269 70.0
8、3 343.18 2.914 -31.23 65.92 4.188 67.82 340.97 2.933 -37.24 59.91 4.093 65.02 338.17 2.957 -43.05 54.1 3.991 分析： 以第一组为例 t=78.81 K=273.15 T=78.81+273.15=351.96 1/T=1351.96 10 3 =2.841 p= -0.55 测量的大气压 p=97.15 液体的蒸气压 P= p+p= -0.55+97.15=96.6 Lnp=Ln96.6=4.571 依次以上面方式算出下面的 7 组，然后画出 1 与 Lnp 的图 5 (2)以 lnp
9、对 1/T 作图，求出直线的斜率，并由斜率算出此温度范围内液体的平 均摩尔汽化热vapHm 。 由k = R H m vap 得： vap H m = k R = 5.01501 8.314 = 41.69KJ 六、注意事项: (1)预习时应该读懂各个阀门的作用及气路连接。 (2)实验前应检查并保证体系不漏气。 (3)减压速度要适合，必须防止平衡管内液体沸腾过于剧烈，致使管内液体快速 蒸发。 (4)实验过程中，必须充分排尽AB弯管空间中的全部空气，使B管液面上方只含 液体的蒸汽分子。平衡管内必须放置于恒温水欲中的水面以下，否则其温度与水 温不同。 七、思考题: （1）为什么AB弯管中的空气要干
10、净？怎样操作？怎样防止空气倒灌？ 答: 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；将水浴温度升高到85C沸腾3分钟即可；检漏之后要关闭阀1，防止 外界空气进入缓冲气体罐内。 （2）本实验方法能否用于测定溶液的饱和蒸气压？为什么？ 答：溶液不是纯净物，其沸点不稳定，实验操作过程中很难判断是否已达到其沸 点。 2.85 2.90 2.95 3.9 4.2 4.5 p 1000/（ T/K） y= -5.01501x+19.20424 2 =0.99627 6 （3）为什么实验完毕以后必须使系
11、统和真空泵与大气相通才能关闭真空泵？ 答：如果不与大气相通，球管内的液体可能会被吸入到缓冲储气罐。 （4）如果用升温法测定乙醇的饱和蒸汽压，用该实验装置是否可行？若行，如 何操作？ 答：升温法可行。先打开阀 2，关闭阀 1，使储气管内压强达-50kPa 左右， 关闭阀 2， 温度每升高 3-5C， 打开阀 1， 增大压强使球形管内液面相平。 （5）将所测摩尔汽化热与文献值相比较，结果如何？ 答：由于当地大气压及实验误差，结果将偏小。 （6）产生误差的原因有哪些？ 答：当地大气压、判断液面是否相平的标准、液面相平时数据的采集都会对实验 结果造成影响。 7 实验二 电导法测定乙酸电离平衡常数 一目
12、的要求 1 掌握电导、电导率、摩尔电导率的概念以及它们之间的相互关系。 3 掌握电导法测定弱电解质电离平衡常数的原理。 二实验原理 1 电离平衡常数Kc 的测定原理 在弱电解质溶液中，只有已经电离的部分才能承担传递电量的任务。在无限 稀释的溶液中可以认为弱电解质已全部电离，此时溶液的摩尔电导率为 ，可 以用离子的极限摩尔电导率相加而得。而一定浓度下电解质的摩尔电导率 与 无限稀释的溶液的摩尔电导率 是有区别的，这由两个因素造成，一是电解质 的不完全离解，二是离子间存在相互作用力。二者之间有如下近似关系： = m （1 ） 式中为弱电解质的电离度。 对AB型弱电解质，如乙酸（即醋酸），在溶液 中
13、电离达到平衡时，其电离 平衡常数Kc 与浓度c和电离度 的关系推导如下 ： CH3COOH CH3COO + H 起始浓度 c 0 0 平衡浓度 c(1 ) c c 则 = 1 2 c c K （2 ） 以式（1 ）代入上式得： ( ) m m m m c c K = 2（3 ） 因此，只要知道 m 和 m 就可以算得该浓度下醋酸的电离常数Kc 。 将式（2 ）整理后还可得： c m c m K K c m = 1 2（4 ） 由上式可知，测定系列浓度下溶液的摩尔电导率 m ，将 m c 对 m 1 作图可得一 条直线，由直线斜率可测出在一定浓度范围内 的平均值。 2 摩尔电导率 m 的测定原
14、理 8 电导是电阻的倒数， 用G 表示， 单位S （西门子） 。 电导率则为电阻率的倒数， 用 表示，单位为Gm -1 。 摩尔电导率的定义为：含有一摩尔电解质的溶液，全部置于相距为 1m 的两 个电极之间， 这时所具有的电导称为摩尔电导率。 摩尔电导率与电导率之间有如 下的关系。 c m = （5 ） 式中c为溶液中物质的量浓度，单位为molm -3 。 在电导池中，电导的大小与两极之间的距离 l 成反比，与电极的面积 A 成正 比。 l A G = （6 ） 由（6 ）式可得 G K G cell A l = = （7 ） 对于固定的电导池，l 和A 是定值，故比值l/A 为一常数，以Kc
15、ell 表示，称为 电导池常数，单位为m -1 。为了防止极化，通常将铂电极镀上一层铂黑，因此真 实面积A 无法直接测量，通常将已知电导率 的电解质溶液（一般用的是标准的 0.01000molL -1 KCl 溶液）注入电导池中，然后 测定其电导G 即可由（7 ）式算得 电导池常数Kcell 。 当电导池常数Kcell 确定后，就可用该电导池测 定某一浓度c的醋酸溶液的电 导，再用（7 ）式算出 ，将c、 值代入（5 ） 式，可算得该浓度下醋酸溶液的摩 尔电导率。 9 在这里的 m 求测是一个重要问题， 对于强电解质溶液可测定其在不同浓度 下摩尔电导率再外推而求得， 但对弱电解质溶液则不能用外
16、推法， 通常是将该弱 电解质正、负两种离子的无限稀释摩尔电导率加和计算而得，即： + + + = , , m m m v v （8 ） 不同温度下醋酸 m 的值见表 1 。 表 1 不同温度下醋酸的 m(Sm 2 mol -1 ) 温度/K 298.2 303.2 308.2 313.2 m 10 23.908 4.198 4.489 4.779 三仪器和试剂 DDBJ-350 便携式电导率仪， 电导电极， 恒温槽， 烧杯、 锥型瓶， 移液管 （25mL）； 0.0200 molL -1 KCl 标准溶液，0.200 molL -1 HAc 标准溶液 四实验步骤 1 调节恒温水槽水浴温度至 2
17、5 （室温偏高，则水浴温度调节到 35 ）。将 实验中要测定的溶液恒温。 2 校准便携式电导率仪的电导池常数 按下电导率仪“on/off” 键打开仪器，按“ 模式/测量” 键到模式状态，按“ ” 或“ ” 键调节模式状态，至左下角出现 CONT ，按“ 确定” 键，左下角出现 CAL ，按“ 确 定” 键， 左下角出现 CA-M，按 “ ” 或“ ” 键调节 0.02mol/L 的 KCl 溶液的电导率大 小至 0.276 S/m(35 时为 0.331 S/m ) ，按“ 确定” 键出现标定好的电导池常数， 再按“ 确定” 键输入电导池常数。按“ 模式/ 测量” 键到测量状态。 3 测量醋酸
18、溶液的电导率 10 标定好电导池常数后，将两电极用蒸馏水洗净，用吸水纸吸干液体。处理好 的电极插入到 0.2 mol/L 25mL 醋酸溶液中测量电导率。 再用标有“ 电导水” 字样的 移液管吸取 25mL 水并注入到醋酸溶液中稀释到 0.1 mol/L。此时不要将电极取 出。（为什么？） 测量后，用标有“0.1” 字样 的移液管吸取 25mL 溶液弃去，用 标有“ 电导水” 字样的移液管吸取 25mL 水并注 入到醋酸溶液中稀释到 0.05 mol/L， 摇匀后测量电导率。 如此依次测定 0.2 mol/L、 0.1 mol/L、 0.05 mol/L、 0.025 mol/L、 0.012
19、5 mol/L 醋酸溶液的电导率。 记录相应浓度醋酸的电导率，并计算电离度和解离常数。 4 用蒸馏水清洗电导电极和温度电极，将电极浸泡在盛有蒸馏水的锥形瓶中以 备下一次实验用。 五数据处理 1 将原始数据及处理结果填入下表： 浓度 c /molL -11/Sm -12/Sm -13/Sm -1 平均 /Sm -1m / Sm 2 mol -1 Kc 0.183 0.0820 0.0818 0.0819 0.08190 0.0004475 0.011451 2.4273E-05 0.0915 0.0585 0.0588 0.0589 0.05873 0.0006419 0.016425 2.50
20、98E-05 0.04575 0.0418 0.0419 0.0419 0.04187 0.0009152 0.023419 2.5692E-05 0.022875 0.0295 0.0295 0.0295 0.02950 0.0012896 0.032999 2.5759E-05 0.0114375 0.0203 0.0205 0.0205 0.02043 0.0017862 0.045706 2.5038E-05 实验测定电离平衡常数Kc 平均值=2.62 5 10 2 根据测得的各种浓度的醋酸溶液的电导率，求出各相应的摩尔电导率 m 和 电离度 及电离平衡常数Kc 。 11 3 用 c
21、m 对 m 1 作图或进行线性回归，求出相应的斜率和截距，求出平均电离 常数Kc 。 由图知，直线斜率为 4 8 10 ，又因为斜率表示为 c m K 2 所以可得： c m K 2 =4 8 10 ，得 c K =2.62 5 10 六、注意事项 1. 计算 m 和 c K 时，需注意浓度 c 单位的区别，详见 原理部分。 2. 温度对溶液的电导影响较大，因此测量时应保证恒温。 七、思考题 1 电导池常数是否可用测量几何尺寸的方法确定？ 答： 不能。 测定电导池常数可以用标准溶液测定法， 用氯化钾为标准物质； 还可 以用与标准电极比较法测定。 2 实际过程中，若电导池常数发生改变，对平衡常数
22、测定有何影响？ 答： 溶液电导一经测定， 则正比于 cell K 。 即电导池常数测值偏大， 则算得的溶液 的溶解度、电离常数都偏大，反之，电导池常数测值偏小，则电离常数偏小。 摩尔电导率浓度之积与摩尔电导率倒数的函数关系图 y = 4E-08x + 1E-06 R 2= 0.9987 0 0.00002 0.00004 0.00006 0.00008 0.0001 0 500 1000 1500 2000 2500 摩尔电导率倒数 摩尔电导率与浓度的乘积12 实验三 有机物燃烧焓的测定 一实验目的 1明确燃烧焓的定义，了解恒压热效应与恒容热效应的关系。 2掌握有关热化学实验的一般知识和技术。
23、 3用氧弹式量热计测定有机物的燃烧焓。 二实验原理 热化学中定义：在指定温度和压力下，一摩尔物质完全燃烧成指定产物的焓变，称为该 物质在此温度下的摩尔燃烧焓，记作CHm。通常，C、H等元素的燃烧产物分别为CO2(g)、 H2O(l)等。由于上述条件下H=Qp，因此CHm也就是该物质燃烧反应的等压热效应Qp,m。 在适当的条件下，许多有机物都能迅速而完全地进行氧化反应，这就为准确测定它们的 燃烧焓创造了有利条件。 在实际测量中，燃烧反应常在恒容条件下进行，如在弹式量热计中进行，这样直接测得 的是反应的恒容热效应QV（即燃烧反应的热力学能变CU）。若将应系统中的气体物质视为 理想气体，根据热力学推
24、导可得CHm和CUm的关系为： ) (g RT U H B B m c m c + = 或 ) ( , , g RT Q Q B B m v m p = = （1）式中，T为反应温度(K)；CHm为摩尔燃烧焓(Jmol -1 )；CUm为摩尔燃烧热力学能变 (Jmol -1 )；vB(g)为燃烧反应方程中各气体物质的化学计量数，规定生产物取正值，反应物 取负值。 通过实验测得QV,m(Jmol -1 )值， 根据上式就可计算出Qp,m(Jmol -1 )， 即燃烧焓的值CHm。 本实验是用氧弹式量热计进行萘的燃烧焓的测定。 量热计结构如图 1 所示， 氧弹结构如 图2所示。 实验中，设质量为m
25、a（g）的待测物质（恒容燃烧热为Qv,m）和质量为mb（g）的点火丝（恒 容燃烧热为q， Jg -1 ） 在氧弹中燃烧， 放出的热可使质量为wm的水 （比热容为cw， JK -1 g -1 ） 及量热器本身（热容为Cm，JK -1 ）的温度由T1升高到T2，则根据能量守恒定律可得到热平 衡关系 13 ) ( ) ( ) . ( 1 2 1 2 , T T K T T w c C m q M m Q m w m b a m = + = + （2） 式中，M为该待测物的摩尔质量；规定系统放热时Q取负数；K= ( Cm+cw wm)，同一套仪 器、当内筒中的水量一定时，K值恒定，称K为仪器常数或水当
26、量（JK -1 ），常用已知燃烧 热值Qv的苯甲酸来测定。 求出量热体系的仪器常数K后， 再用相同方法对其它物质进行测定， 测出温升T=T2 - T1，代入上式，即可求得待测物的燃烧Qv,m或CUm。 实际上，氧弹式热量计不是严格的绝热系统，加之由于传热速度的限制，燃烧后由最低 温度达最高温度需一定的时间，在这段时间里系统与环境难免发生热交换， 因而从温度计上 读得的温差就不是真实的温差。为此，必须对读得的温差进行校正。校正的方法可以有作图 法（雷诺法）和公式法（奔特公式）。公式法的使用见“数据处理”部分。 三仪器和试剂 氧弹式量热计，精密电子温差测量仪，氧气钢瓶，充氧机，压片机，万用电表，台
27、称， 电子天平，容量瓶(1000mL)，苯甲酸(分析纯，Qv,m-3227.51 kJmol -1 )，萘(分析纯)，专 用燃烧镍丝（q-1525 Jg -1 ）。 四实验步骤 1. 仪器常 数的测定 （1）准备点火丝：量取长约 10cm点火丝，在电子天平上准确称重，得mb值。在直径约 3mm的玻璃棒上，将其中段绕成螺旋形 5圈6 圈。 （2）压片：用台秤预称取0.9g1.1g的苯甲酸，在压片机上压成圆片。将压片制成的 样品放在干净的称量纸上，小心除掉有污染和易脱落部分，然后在电子天平上精确称量，得 ma值。 （3） 装氧弹： 将氧弹盖取下放在专用架上， 用滤纸擦净电极及不锈钢坩埚。 先放好坩
28、埚， 然后用镊子将样品放在坩埚正中央 （样品凹面朝上） 。 将准备好的燃烧丝两端固定在电极上， 并将螺旋部分紧贴在样品的上表面，然后小心旋紧氧弹盖（注意：点火丝不可与坩埚接触， 以防短路）。 （4）充氧气：将氧弹接入充氧机，检查氧气钢瓶上的减压阀，使其处于关闭状态，再打 开氧气钢瓶上的总开关。然后轻轻拧紧减压阀螺杆(拧紧即是打开减压阀)，使氧气缓慢进入 氧弹内。 待减压阀上的减压表压力指到 1.8MPa2.0MPa 之间时停止， 关闭氧气钢瓶总开关， 并拧松压阀螺杆。 （5）安装热量计：先放好内筒，调整好搅拌，注意不要让叶轮碰撞内筒壁。将氧弹放在 内筒正中央， 接好点火插头， 加入3000mL
29、自来水。 插入精密电子温差测量仪上的测温探头， 注意既不要和氧弹接触、内筒壁接触，使导线从盖孔中出来，安装完毕。 （6）数据测量：打开精密电子温差测量仪，打开搅拌，设定温度读数时间间隔为 30 秒。 待温度基本稳定后将温差测量仪“采零”、“锁定”，开始记录温差数据。整个数据记录分 为三个阶段： a初期：这是样品燃烧以前的阶段。在这一阶段观测和记录周围环境和量热体系在试 验开始温度下的热交换关系。每隔 1 分钟读取温度 1次，共读取6 次。 b主期：从点火开始至传热平衡称为主期。在读取初期最末 1次数值的同时，按一下 “点火”按钮即进入主期。此时每 30 秒读取温度 1次，直到温度不再上升而开始
30、下降的第 1次温度为止。 c末期：这一阶段的目的与初期相同，是观察在试验后期的热交换关系。此阶段仍是 每30秒读取温度1次，直至温度停止下降为止(约共读取 10 次)。 14 停止观测温度后，从热量计中取出氧弹，放尽其中的气体，拧开并取下氧弹盖，氧弹中 如有烟黑或未燃尽的试样残余，表明试验失败，应重做。 2. 萘的燃烧 焓的测定 称取0.8g1g 萘，用与“仪器常数的测定”相同的方法进行测定。 实验结束，用干布将氧弹内外表面和弹盖擦净，最好用热风将弹盖及零件吹干或风干。 五数据处理 1仪器常数由苯甲酸实验数据按下式计算： ) /( 1 2 , t T T m q M m Q K b a m +
31、 + = 2量热计热交换校正值t，用奔特公式计算：t=m(v+v1) / 2+v1r 3 记录及计算示 例 ： 表2.1 苯甲酸燃烧实验数据 环境温度：22.04； 系统温度：21.34； 读数序号（每 0.5min） 初期温差/ 主期温差/ 末期温差/ 0 0.066 1 0.393 1.804 2 0.103 0.836 1.810 3 1.163 1.815 4 0.127 1.374 1.819 5 1.521 1.821 6 0.145 1.610 1.823 7 1.673 1.824 8 0.153 1.716 1.827 9 1.746 1.829 10 0.161 （点火）
32、1.763 1.829 11 1.784 1.830 12 1.796 苯甲酸热值：Qv,m-3227.51 kJmol -1 15 V=(0.066-0.161)/10=-0.0095 1 v =(1.804-1.830)/10=-0.0026 t =(-0.0095-0.0026) 3/2+(-0.0026) 9=0.04155 a m =0.8759g q b m =-1525J/g 0.0108g=-16.47J K=(-32275100.8759/122-16.47)/(1.796-0.393+0.04155)=-16052.38J/ 4 萘 的恒容燃烧 热由实验结 果按下式 计算：
33、 表2.2 萘燃烧实验数据 环境温度：22.12 系统温度：20.30 读数序号（每 0.5min） 初期温差/ 主期温差/ 末期温差/ 0 0.033 1 0.348 2.381 2 0.055 0.880 2.390 3 1.389 2.395 4 0.070 1.731 2.399 5 1.961 2.402 6 0.081 2.105 2.404 7 2.195 2.405 8 0.090 2.262 2.407 9 2.305 2.407 10 0.099 （点火） 2.336 2.408 11 2.356 2.408 12 2.372 2.408 v=（0.033-0.099）/1
34、0=-0.0066 1 v =(2.381-2.408)/10=-0.0027 16 t =(-0.0066-0.0027)4/2+(-0.0027)8=-0.0402 燃烧反应方程式为： ( ) ( ) ( ) ( ) l O H g CO g O s H 2 2 2 8 10 4 10 12 C + + ( ) a m M b m v m q t T T K Q + = 1 2 , = ( ) ( ) ( ) ( ) 8171 . 0 128 0110 . 0 1525 0402 . 0 348 . 0 372 . 2 34 . 16052 + =-4985.88KJ/mol RT Q n
35、RT U Q H m v m c m p m c 2 , , = + = = =-4985883-28.314293.549 =4990.76KJ/mol 上式中，T(K)为反应温度，可在按下点火按钮时记下精密电子温差测量仪显示的温度读数， 等于20.399。 七注意事项 1每次使用钢瓶时，应在老师指导下进行；充氧时注意操作，手上不可附有油腻物。 2坩埚每次使用后，应清洗干净并擦干。 3试样燃烧焓的测定和仪器常数的测定，应尽可能在相同条件下进行。 4未取出温感器，不得打开量热计的盖子。 5点火线安装时不能碰到氧弹壁。 八思考题 1. 本实验如 何考虑系 统与环境 ？ 答：氧弹内部空间为体系，氧
36、弹以外为环境，实验过程中有热损耗，可增加氧弹壁的厚 度来降低热损耗。 2 固体样品为什 么要压成片 状? 如何测定 液体样品的 燃烧热? 答：压成片状是为了方便称量和安装试验装置，避免在称量和装药品时有损失，影响实 验数据的准确性。而且在点火时受热就比较均衡，固体样品更容易燃烧充分，在测定液体样 品时，将液体样品装入坩埚中，将点火丝固定在电极上，有螺旋的部位浸入样品内，并注意 点火丝不与坩埚接触。 3 如何用萘的燃 烧焓数据来 计算萘的 标准生成 焓？ 答：就是10C+4H2-C10H8,生成焓就是反应焓，反应焓等于：10*（碳的燃烧焓）+4* （H2 的燃烧焓）-（萘的燃烧焓） 17 实验四
37、 电池电动势及温度系数的测定 一实验目的： （1）掌握可逆电池电动势的测量原理和电位差计的操作。 （2） 通过原电池电动势的测定求算电池反应的rGm、 rSm、 rHm等热力学函数。 （3）熟悉原电池的图式表示法和电极、电池反应的书写。 二实验原理： 化学能转变为电能的装置称为原电池或电池。可逆电池的电动势可看作正、 负两个电极的电势之差。 可逆电动势为E的电池按指定电池反应式，当反应进度1mol时，反应 的吉布斯函数变为： （1） 式中E为可逆电池的电动势， 单位为伏特 （V）；F为法拉第常数， 常取96500 Cmol-1，z为电极反应式中电子的化学计量数，rGm的单位为Jmol-1。 所
38、以，在一定的温度和压力下，测出可逆电池的电动势，即可计算出电池反 应的摩尔反应吉布斯函数变rGm。又根据热力学基本方程 Vdp SdT dG + = ，可 以得到： P P m r m r T P zF T G S = = (2) 式中 称为电池的温度系数，表示电池电动势随温度的变化。在系列温 度下测得系列电动势值，作 ET 图，从曲线斜率可求得电池的温度系数。 进而算出rSm 。 由吉布斯亥姆霍兹公式可计算化学反应的摩尔反应焓，即： m r m r m r S T G H + = (3) 2对消法测定电动势的原理 根据可逆过程的定义，可逆电池应满足如下条件: (1)电池反应可逆，亦即电池电极
39、反应可逆。 (2)电池中不允许存在任何不可逆的液体接界。 (3)将选择开关SW接 上， 调节活动触点的位置至D1时检流计 G中没有电流 通过， 此时标准电池的电动势正好与AD1线段所示的电势差的数值相等而方向相 反。即： ( ) Es I AD R = 1（4） 完成上述标定后，将SW拨到待测电 池Ex上，重新调节接触点，若调到D2位 置时检流计G中无电流通过， 则AD2线段 上的电势降等于待测电池Ex的电动势， 即： ( ) Ex I AD R = 2(5) 由（4）式和（5）式，得： () p E T ( ) zEF G P T m r = ,18 ( ) ( ) 2 1 AD R AD
40、R Es Ex =（6） 由于电阻与电阻线长度l成正比，所以： 2 1 AD AD Es Ex =（7） 分别读出Es和Ex接通时均匀电阻上的AD1、AD2长度，即可计算出Ex。 本实验测定由 AgCl Ag和Ag+/Ag电对组成的原电池的电动势，该电池可以用 图示式表示为： (-) Ag|AgCl(s), Cl - (0.1molL-1)| |Ag+ (0.1molL-1)|Ag (+) 即AgCl/ Ag作为阳极（负极），浸入含Cl -的溶液中，电极反应为： ( ) ( ) ( ) e s AgCl a Cl s Ag Ag + + + （8） Ag+/Ag作为阴极（正极），浸入含Ag+的
41、溶液中，电极反应为： ( ) ( ) s Ag e a Ag Ag + +（9） 总的电池反应为： ( ) ( ) ( ) s AgCl a Cl a Ag cl Ag + （10） 电池中用到两种不同的溶液，需通过盐桥连接。 电池电动势的Nernst方程式为： + = Cl ag l F RT E E ln（11） 三 仪器和试剂 器材： SDCII数字电位差综合测试仪， 恒温水浴， 原电池装置， AgCl/ Ag电极， Ag电极，盐桥。 药品：0.1molL -1 NaCl溶液，0.1molL -1AgNO3溶液。 四实验步骤： 1组装电池 将AgCl/ Ag电极（负极）插入原电池装置的
42、NaCl溶液中，Ag电极（正极） 插入AgNO3溶液中，装入盐桥，将电池与电位差计相接，注意正负极要对应。将 电池放入到恒温水浴中。 2电位差计采零 将电位差计“测量选择”钮打到“内标”，调节各电位钮，使电位指示为1V， 然后按一下“采零”钮，使“检零指示”为“0”。 电位差计的详细操作见仪器说明。 3原电池电动势的测量 待电池中溶液的温度稳定后（约需1015分钟），可以测量其电动势。 将电位差计“测量选择”钮打到“测量”，调节各电位钮，直到“检零指示” 为0，此时电位指示值就是该温度下的电池电动势，每个温度下读三次，每次间 隔12分钟。在25下，待测电池的电动势约为0.45V，调节时可参考此
43、值。 第一次测量可以控制恒温槽温度比室温高12，此后每次升温35，共 测56次。注意测量温度不应高于50。 19 五数据处理： t/ T/K 电动势值 E/V 电动势平 均值/V rGm rSm， rHm， /VK /KJ.mol -1/J.K -1 .mol -1/KJ.mol -128.0 301.15 0.43281 0.43281 -0.004 -41.7665 -386.212 -158.074 0.43282 0.43281 31.0 304.15 0.42450 0.42397 -0.00349 -40.9128 -336.418 -143.234 0.42410 0.42330
44、 34.0 307.15 0.41210 0.41183 -0.00297 -39.7419 -286.624 -127.779 0.41180 0.41160 37.0 310.15 0.40450 0.40430 -0.00245 -39.015 -236.83 -112.468 0.40430 0.40410 40.0 313.15 0.39880 0.39853 -0.00194 -38.4585 -187.036 -97.0289 0.39850 0.39830 43 316.15 0.394 0.39327 -0.00142 -37.9502 -137.242 -81.3394 0
45、.3931 0.3927 分析：根据上表，以第一组为例 T=28.0T=28.0+273.15=301.15K 平均电动势：E= + + = . + . + . =0.43281V 根据 T 和平均电动势用 origin绘图拟合二次： Y=8.6 -0.0588+9.43573 =0.996（拟合方程的拟合度高） =8.6 2 0.588 将 T=301.15K 代入方程 =8.6 2301.15-0.0588=-0.004N K rG=-zEF=-1*0.43281*96500/1000=-41.7665KJ.mol -1() p E T () p E T () p E T 20 rS =
46、zF( )=1*96500*(-0.004)=-386.212J.K -1 .mol -1 rH= rG+T rS=-41.7665+301.15*(-386.212)/1000=-158.074KJ.mol -1用 origin 绘图如下 六注意事项： (1) 盐桥内不能有气泡存在，不能拿着盐桥将电池放入或取出水浴。 (2) 恒温水浴液面高度要合适，与电池内的液面处于一个水平面即可。 (3) 在升温的时候，不应使“仪器测量选择”按钮处于“测量”档（如 果可以关闭仪器或打到“外标”档）。 七思考题： 1对效法测定原电池电动势的原理是什么？电池电动势为什么不能用伏特计直接准确 测定？ 答：原理将
47、电源的正极与待测电池正极,负极与负极相连,串联一个保护电阻 和一个检流计.调可读电源的输出电压至检流计指针不在偏转，此时待测电压与 300 303 306 309 312 315 0.39 0.40 0.41 0.42 0.43 0.44 E/V T Y=8.6 10 5 2 -0.0588+9.43573 2 =0.996 21 可读电压的值相等。因为对电的测定需灵敏度更高的电流表，如果用伏特计直接 则不能准确的测定因为它的灵敏度不高。只能测定一般的电动势。 2盐桥的选择原则和作用是什么？ 答：1.在两种溶液之间插入盐桥以代替原来的两种溶液的直接接触，减免和 稳定液接电位（当组成或活度不同的两种电解质接触时，
