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物化实验答案

饱和蒸气压的测定

1.为什么平衡管 a,c 中的空气要赶净怎样判断空气已被赶净在实验过程中如何防止空气倒灌答:若空气不赶净测得的压力不是纯液体的饱和蒸气压,而是与空气的混合压力,它不能用克劳修斯-克拉贝龙方程来描述.在大气压下测定沸点,若几次(例如三次)测定值在误差范围之内(≤0.05℃)则可认为空气已被赶净.为防止空气倒灌,可在读取温度和压力数据后立即重新加热水浴,或迅速使系统减压.

2.本实验的主要系统误差有哪些答: (1)方法误差.在由克拉贝龙方程导出克劳修斯-克拉贝龙方程的过程中有 3 个近似. g l 即:将蒸气看作理想气,设 V m=RT/P;与气体摩尔体积相比,忽略液体的摩尔体积(V m) ; 在不太大的温度间隔内,将摩尔气化热看作常数. (2)读取温度和压力不能同时. (3)温度的测量不作校正;(4)四氯化碳不纯等.

3.对教材第46页上提示2如何回答答:a:该平衡管对压力变化反应较灵敏,但由于液柱较细,容易发生倒灌.而且c管和b 管液面上升和下降较快,两液面相平时的温度和压力不易读准,并且由于封闭液体量少,易因蒸气损失量大而影响实验. b:该平衡管制作简便,易装液,但空气不能排尽,且容易发生空气倒灌.在精度比较低的实验中可采用之. c:该平衡管制作比较精良,能较好地解决空气倒灌问题,并且由于 b 管比 c 管粗许多, 所以 b 管液面下降较慢,而 c 管液面上升较快,易判断两液面相平,温度和压力读数较准. 另外 b,c 间封液较多,一般不会因蒸气量损失大而影响实验.(也有人认为读数时 b 管与 c 管液面相平不易观察,对读数的可靠性造成一定影响,可能滞后.此问题可以讨论,也可以通过小实验验证)

4.系统如何捡漏判断漏气的依据是什么答:将系统减压~50 kPa,关闭与安全瓶相连的活塞,观察系统压力变化.若系统压力不断增大则可判断系统漏气.

5.实验装置中缓冲瓶起什么作用答:使系统压力稳定,即使系统稍有漏气也不会对测量产生太大影响.

6.本实验中所用测量仪器的最小读数的精确度是多少用来表示平均摩尔汽化热的有效数字有几位答:本实验中所用温度传感器,最小分度0.1℃,可估计读到

0.01℃;压力计最小读数是 0.01kpa;一般温度和压力读数都是 4 位有效数字,所以用来表示平均摩尔汽化热的有效数字也应当是 4 位. 7.实验测得的是特定压力下液体的实际沸点, 如何求得液体的正常沸点你得到的正常沸点是多少,并与文献值比较答:由实验得到的 ln(p/p0)~1/T 图上查出 ln1 下的 1/T 值,然后计算 T;或由实验上得到的 0 ln(p/p )= -A/T+b 公式计算 p=100kPa 下的 T 值(在已知 A 和 b 的情况下) . 8.压力和温度测量都有随机误差, 试用最小二乘法求算 ln(p/p0)=-vHm/RT+b=-A/T+b 直线的

斜率及其误差,并由此求算vHm 值及其误差. 答:见实验教材第 24 页上的例题.以同样的方法对你的实验结果作误差分析. 9.四氯化碳是易燃物,在加热时应该注意什么问题答:所有接口都必须密封,加热温度不要太高,一般高出正常沸点

2-3 度即可.

双液体系沸点-成分图的绘制

1.本实验中,气,液两相是怎样达成平衡的若冷凝管 D 处体积太大或太小,对测量有何影响答:在本实验采用的恒沸点仪中,利用冷凝回流的方法保持气,液两相的相对量一定,则体系温度一定,两相达平衡.若冷凝管 D 处的体积太大,则气相冷凝液不易更新,客观上会造成气相蒸汽分馏,影响气相的平衡成分测定;而过小,则会因积存液量少给取样测定带来困难.

2.平衡时气,液两相温度应该

不应该一样实际是否一样怎样防止温度的差异答:平衡时气,液两相温度应该一样,但实际上存在差异.气相温度存在梯度,且略低于液相.为防止差异可采用以下方法:给气相保温,如本实验那样,在恒沸点仪上部和支管处缠绕石棉绳;使温度计置气,液两相中量取两相的折中温度;在恒沸点仪设计上,在保证沸腾的

液体不会溅到 D 处的条件下尽量缩短支管的长度和降低支管的位置. 3.查乙醇或环己烷在不同温度的折射率数据,估计其温度系数,如不恒温,对折射率的数据影响如何答:查书后乙醇,环己烷不同温度下折射率数据表,计算折射率温度系

数 dn/dT.大多数液态有机物的 dn/dT 为负值,对乙醇其值约为-0.0004/℃,随温度的升高折射率降低. 4.温度计的水银球为什么一半浸在液体中,一半留在气相中答:为兼顾测量气,液两相的折中温度. 5.本实验中所用温度计的精确度是多少答:本实验中所用温度计为 1/10 温度计,最小分度0.1℃,可估计读到

0.01℃. 6.讨论本实验的主要误差来源. 答:本实验的主要误差来源有: (1)温度的测量.实际上测得的温度只是气相和液相的折中温度,并不是两相的平衡温度,且气相本身就存在温度梯度.另外,并不能完全保持蒸汽全回流,因而温度也就

不能完全恒定. (2)在取样分析过程中,成分可能有变化,从而使测得的折射率

并非平衡相组成. (3)折射率测定的恒温效果不好. 7.如何判断气,液相已达到平衡状态答:当体系温度恒定(t≤±0.05℃)时可判断气,液相已达到平衡状态. 8.实验时,若所吸取的蒸汽冷凝液挥发掉了,是否需要重新配制溶液答:一般不需要.再重新加热蒸馏,待积存足够的气相冷凝液时再取样分析即可,因体系可在

新的条件下达新的平衡.但若需要原来的物系组成,则可在实验完成后,专门配制漏掉点的溶液进行测定. 9.该体系用普通蒸馏办法能否同时得到两种纯组分

为什么答:不能.因该体系具有最低恒沸点,实际上将体系分为两个部分:乙醇-

恒沸混合物和环己烷-恒沸混合物. 在每个部分内的溶液通过蒸馏只能得到相

应的一种纯组分和恒沸混合物, 故不能同时得到两种纯组分.

10.实验测得的溶液的沸点与标准大气压下的沸点是否一致若不一致,对沸点~成分图有何影响答:通常不一致,因为一般实验时的大气压并不等于标准大气压.不一致时,测得的同一成分溶液的沸点会稍偏高或偏低,可借用褚鲁统规则

和克劳修斯-克拉贝龙方程导出的溶液沸点随大气压变化的关系式进行分析: t 标= t/℃+(273.15 + t/℃)/10 × (101325-P/Pa)/101325 式中 t 标为校正到101325 Pa 下的正常沸点(C°),t/℃为实验大气压 P(Pa)下测得的沸点. 可见,若实验时的大气压不等于标准大气压,则沸点~成分图在温度轴上稍有平移. 11.为什么工业上常生产 95%的酒精只用精馏含水酒精的方法能否获得无水酒精答:因为乙醇与水的体系具有最低恒沸点(78.15℃) ,恒沸混合物的组成含乙醇95.57%, 所以只能生产 95%的乙醇.只用精馏含水酒精的方法不能获得无水酒精.要想得到无水酒精, 可在 95.57%的乙醇中加入 CaO, 使之与其中的水反应生

产 Ca(OH)2,然后进行蒸馏方可.

蔗糖的转化

1.蔗糖的转化速率和哪些条件有关 + 答:蔗糖的转化速率与反应温度,蔗糖浓度,水的浓度,催化剂 H 离子浓度有关.

2.如何判断某一旋光物质是左旋还是右旋答:可有 4 种回答: (1)能使偏振光的振动面顺时针方向旋转的为右旋物质,旋

光度为正值;能使偏振光的振动面逆时针方向旋转的为左旋物质,旋光度为负值.

(2)先用蒸馏水调零,然后测试溶液.如果在测试中只有当检偏镜顺时针方向旋转时才能使视野中三分视界明暗相同, 则被测物质的旋光性为右旋; 若只有当检偏镜逆时针方向旋转时才能使视野中三分视界明暗相同,则被测物质的旋光性

为左旋. (3)看实验教材第229页上的叙述. (4)将溶液稀释后测旋光度,若旋光度增大则为左旋,否则为右旋. 3.为什么配蔗糖溶液可用粗天平称量答: 因为反应过程中反应液的浓度是用旋光仪测定旋光度来跟踪的, 所以不必知道蔗糖溶液的准确浓度. 4.一级反应的特点是什么答:一级反应的特点是:反应的半衰期只与速率常数有关,而与反应物的起始浓度无关. (t1/2=0.693/k,速率常数的量纲是时间的倒数. ) 5.已知蔗糖的[α]D =65.55°,设光源为钠光 D 线,旋光管长为 20cm.试估计你所配的蔗糖和盐酸混合液的最初旋光角度是多少 20 20 答: 旋光物质的比旋光角可用下式计算: D =10α/LC 表示钠光黄线, [α] (D 893nm) 式中[α]D . 为比旋光角;α为测量值;L 为旋光管长度(cm) ,即光在液柱中所经过的距离;C 为溶质浓 3 度(g/cm ) .比旋光角定义为:当光经过一个10cm 长,每立方厘米溶液中含有 1 克旋光物质的液柱时所产生的旋光角. 20 ∵C=10g/50ml×1/2=0.1g/ml,蔗糖的[α]D =65.55°,L=20cm 20 ∴α=[α]D LC/10=65.55×20×0.1/10=13.11° 6.在数据处理中,由αt-t 曲线上读取等时间间隔 t 时的αt 值,这称为数据的"匀整",此法有何意义什么情况下采取

此法答: 此法可使数据采集均匀, 既避免某些测量数据带来的偶然误差又可以避免对大量数据作

20

处理.此法适用于测量数据较多,作图点的密度较大的情况.时间间隔的取值应适宜,在允许的范围内均匀选取. 7.实验中我们用去离子水来校正旋光仪的零点, 蔗糖转化过程中所测的旋光度αt 是否需要零点校正为什么答:不需要.因

为在数据处理中用到的都是旋光角之差,校正值会消掉,所以没必要对测量数据作零点校正. 8.旋光管的凸出部位有何用途答:一是加液用,二是可从此处赶走气泡. 9.α∞不准(偏高或偏低)对 k 有何影响答:α∞不准对 k 的影响可做如下误差分析: 由式 ln(αt-α∞)=-kt+ln(α0-α∞),可得

k=1/t[α∞/(α0-α∞) + α∞/(αt-α∞)] .可以看出,因α∞是负值,所以若α∞测得值偏低则k (这里不考虑 t,αt 和α0 的测量误差) 偏小;若α∞测得偏高则k 偏大. 10.估计本实验的误差,怎样减小实验误差答: (1)根据蔗糖水解速度常数κ=1/t{ln[(α0-α∞)-( αt-α∞ )]}的相对误差分析,可得: t 2α 2α k/k = —— + —————————————— + —————————————— t (α0-α∞)ln[(α0-α∞)-( αt-α∞ )] (αt-α∞)ln[(α0-α∞)-( αt-α∞ )] 可见在反应初期,由于 t 值较小,时间测定的相对误差较大;随着反应的进行,αt 值不断减小,使αt-α∞值也不断减小,故由旋光度测定的相对误差增大. (2)温度对 k 的影响可由阿累尼乌斯公式进行误差分析:

k/k=[Aexp(-Ea/RT2)-Aexp(-Ea/RT1)]/[Aexp(-Ea/RT1)]=[-Ea/R(1/T2-1/T1)]-1 -1 -1 -1 若实验温度由 298K 偏高 1K,活化能 Ea=46024Jmol ,常数

R=8.314JK mol ,则将引起 k 值 6%的系统误差.可见,在动力学实验中,反应温度恒定十分重要,否则会引入较大的系统误差. 11.蔗糖溶液的初始浓度是否影响最后的旋光角α∞ 答:若不存在副反应,则最后的旋光角只与生成物的浓度有关,而生成物的浓度与蔗糖溶液的初始浓度有关.所以,蔗糖溶液的初始浓度会影响最后的旋光角α∞.

乙酸乙酯皂化反应 1.配制乙酸乙酯溶液时,为什么在容量瓶中要事先加入适量的去离子水答:在容量瓶中事先加适量去离子水,可使乙酸乙酯滴入水中形成溶液,减少挥发. 2.将 NaOH 溶液稀释一倍的目的是什么答:测定κ0 时将 NaOH

溶液稀释一倍是为了使之与反应液中 NaOH 溶液初始浓度一致. 3.为什么乙酸乙酯与 NaOH 溶液的浓度必须足够的稀答:因为只有溶液足够稀,每种强电解质的电导率才与其浓度成正比,溶液的总电导率才等于组成溶液的各种电解质的电导率之和, 才可通过测定反应液的电导率来跟踪反应物浓度的变化. 4. 如果 NaOH 与 CH3COOC2H5 起始浓度不相同,试问其动力学方程式如何表示测得的k 值与本实验结果是否相同答:若乙酸乙酯与 NaOH 溶液的起始浓度不等,

则应具体推导 k 的表达式.设 t 时生成物浓

度为 x,则反应的动力学方程式为 dx/dt=k(a-x)(b-x) …(1) 令 NaOH 溶液起始浓度等于 a,乙酸乙酯溶液起始浓度等于 b. 当a≠b 时,将上式积分得:

k=[1/t(a-b)]ln[b(a-x)/a(b-x)] …(2) 当 a>b 时,有: NaOH + CH3COOC2H5 = CH3COONa + CH3CH2OH t=0 a b 0 0 t=t a-x b-x x x t=∞ a-b 0 b b 则: k0=aA1 k∞=bA2+A1(a-b) kt=A1(a-x)+A2x ,得联立解之,得 x=b(k0-kt)/(k0-k∞),代入式(2) k=[1/t(a-b)]ln{[a(k0-k∞)-b(k0-kt)]/a(kt-k∞)} k∞的测定:配制(a-b)浓度的 NaOH 和 b 浓度的 NaAc 混合溶液,在与反应相同条件下测其电导率. 当 b>a 时,有: NaOH + CH3COOC2H5 = CH3COONa + CH3CH2OH t=0 a b 0 0 t=t a-x b-x x x t=∞ 0 b-a a a 则: k0=aA1 k∞=aA2 kt=A1(a-x)+ A2x ,得联立解之,得 x=a(k0-kt)/(k0-k∞),代入式(2)

k=[1/t(b-a)]ln{[b(k0-k∞)-a(k0-kt)]/b(kt-k∞)} k∞的测定:配制(b-a)浓度的乙酸乙酯,a 浓度的 NaAc 和 b 浓度的 CH3CH2OH 混合溶液,在相同条件下测其电导率. 以 ln{[b(k0-k∞)-a(k0-kt)]/b(kt-k∞)}对 t 作图得一直线,由直线斜率求 k. 从得到的动力学方程可以看出,二级反应的速率常数与初始浓度有关.当 a,b 相等时, 速率常数与初始浓度成反比. 5.若实验中用二次水代替电导水可能会产生的影响是什么 -1 答:通常二次水中含有杂质(电导率一般在 10-5 Scm ),如从空气中溶入的 CO2 和一般玻璃器皿上溶下来的离子,将会影响电导率的测量.但在实际的计算过程中,水的电导率 kw 的 -1 影响可被消掉.本实验中用去离子水代替电导水,二者的电导率相近,约为 10-6 Scm ,即 -1 10-3 mScm (在本实验的测量精度以下),故不会对结果产生影响. 6.反应分子数与反应级数是两个完全不同的概念, 反应级数只能通过实验来确定. 试问如何从实验结果来验证乙酸乙酯皂化反应应为二级反应答:设乙酸乙酯皂化反应为二级反应,可得到速率方程的积分式.若反应物浓度相等,并设为 a,则

有:k=(1/t)[x/a(a-x)] .可用两种方法来验证: (1)在反应的不同时刻取样,并立即终止反应,然后用化学分析方法测定某反应物或生成物的浓度,并将测得数据代入方程计算 k 值.若 k 值为常数,则可判定反应为二级; (2)用物理化学分析法测定反应进程中某物理量(如电导率)的变化,根据推导出的含有所测物理量的速率方程作图.若得直线,则可判定反应为二级. 7.如果乙酸乙酯和 NaOH 溶液均为浓溶液,试问能否用此法求得 k 值答:不能.因为浓溶液中强电解质的电导率不与其浓度成正比,失去得到此动力学方程的前提,所以不能求得 k 值. 8.本实验为什么可以用测得的反应液的电导率来代替浓度变化答:因为本实验的反应液中只有 NaOH 和 NaAc 两种强电解质,并且 OH-离子的电导率比 Ac-离子的电导率大许多.在反应溶液的浓度相当低的条件下,可近似地认为溶液的电导率与 OH-离子的浓度成正比,所以可用测得的反应液的电导率来代替浓度变化. 9.为什么本实验要求反应液一混合就开始记时此时反应液中的 a 应为多少答: 因为本实验的速率方程积分式为: k=(k0-kt )/kat + k∞ , kt~

(k0-kt)/t 直线的斜率 m=1/ka 由知,k=1/ma,即速率常数 k 与起始浓度成反

比.所以必须一混合就开始记时,此时反应液中各反应物溶液的浓度为原溶液浓度的 1/2. 10.乙酸乙酯皂化反应为吸热反应,试问在实验过程中如何处置这一影响而使实验得到较好的结果答:将反应物溶液预先在恒温槽中恒温 10 分钟,然后取出迅速混合均匀,淋洗电极并将溶液倒入已恒温的大试管中进行测量;在处理数据时,舍去前 8 分钟的数据,用 8-40 分钟内的数据作直线拟合. 11.本实验为何要在恒温条件下进行而且乙酸乙酯和 NaOH 溶液混合前都要恒温答:因为乙酸乙酯皂化反应为吸热反应;反应速率常数是温度的函数,所以必须恒温.乙酸乙酯和 NaOH 溶液混合前都恒温为的是使反应液尽快达到反应温度. 12.各溶液在恒温及操作中为什么要塞好塞子答:一是防止乙酸乙酯挥发,二是防止NaOH 溶液吸收空气中的 CO2,改变其浓度. 13.在保证电导率与离子浓度成正比的前提下,乙酸乙酯和NaOH溶液的浓度高些好还是低些好答:高些好.因为这样电导率变化值大,测量的相对误差小. 14.二级反应的特点是什么答: 对反应物浓度相同的二级反应, 其特点是: 1) ( 半衰期与反应物初始浓度成反

比,1/2=1/ka; t (2)速率常数的量纲是[浓度]-1[时间]-1.

电动势的测定及其应用 1.电池的电动势为什么不能直接用伏特计测量答:因为伏特计与电池连接后便构成了回路,电池中有电流通过.电流会引起化学变化,因而使电极极化,溶液浓度发生变化,电池的电势不能保持稳定.另外,电池本身有内阻,因而有电位降,所以伏特计量得的电位降不等于电池的电动势. 2.为何测电动势要用对消法,对消法的原理是什么答:利用对消法可在电池无电流(或极小电流)通过时测其两极间的静态电势.此时电池反应在接近可逆的条件下进行,测得的的电势降为电池的平衡电势,即电动势. 对消法原理可由线路示意图说明:见教材第 111 页 3.怎样计算标准电极势 "标准"是指什么条件答: 将待测电极与标准电极或参比电极组成电池并测定电池电动势, 然后利用电池和电极的能斯特方程便可计算待测电极的标准电极势,即 E=φ右-φ左=φ右°-

RT/nFln(ane/aoe)-φ参比φ右°=E + RT/nFln(ane/aoe)+φ参比 "标准"是指一定温度下水溶液中,各离子活度等于 1(气体为逸度等于 1)时的电动势. 通常是指25℃时的值. 4.测电动势为何要用盐桥如何选用盐桥以适应不同的体系答:使用盐桥是为了消除或减小液接电势.因当两种不同的溶液衔接时,在其界面处必因离子扩散速度不同而产生液接电势. 选择盐桥的原则是: (1) 盐桥溶液的浓度必须大大高于待测溶液的浓度; (2) 盐桥溶液与待测液的接界面必须保持稳定,避免明显对流破坏界面(盐桥口为多孔陶瓷塞或石棉纤维液接界); (3) 不能与待测溶液发生化学反应; (4) 正,负离子迁移速率接近. 盐桥内除用 KCl 外,也可用其它正负离子迁移数相近的盐类,如 KNO3,NH4NO3 等.具体2+ + 选择时应防止盐桥中离子与电池溶液发生反应,如电池溶液中含有 Ag 离子或 Hg2 离子,为避免产生沉淀则不能使用 KCl 盐桥,应选用 KNO3 或

NH4NO3 盐桥. (见教材第 232 页) 5.怎样才能又快又好地测定原电池的电动势答: 原电池的电动势应该在接近可逆条件下进行测定, 但在实验过程中不可能一下子找到平衡点,因此在电池中总会有或大或小的电流通过而产生极化现象(即电极电势偏离平衡电势) .当外电压大于电动势时,原电池相当于电解池,极化结果使电位增加;相反,原电池放电极化,使电位降低.这种极化结果会使电极表面状态发生变化,此种变化即使在断路后也难以复原,从而造成电动势测量值不能恒定.因此在实验中应先估计所测电池的电动势, 将各旋钮先置估计值再找平衡点, 这样可避免调节过程中因产生大电流而使电极极化, 可又快又好地测得结果. 6.Zn 电极为什么要汞齐化答:金属电极的电极电势往往由于金属表面

的活性变化而不稳定.Zn 是活泼金属,其电极 ,在水溶液中 H+离子会在 Zn 电极表面上放电产生H2↑.为了获得电势低于零(-0.7628V) 稳定的电极电势,常用电极电势较高的汞将 Zn 电极表面汞齐化(即形成汞合金) ,这样在电极表面就不会产生氢气泡. 另一目的是消除金属表面机械应力不同的影响, 使其获得重复性较好的电极电势. 汞齐化时间不宜太长, 只要将打磨好并洗净的锌电极插入饱和的硝酸亚汞 Hg2(NO3)2 溶液中 3-5 秒钟即可拿出,否则形成的汞齐膜太厚而改变电极电势. 7.为什么开始测电动势时数据总是不稳定答:因电极与溶液建立起电化学平衡需要一定的时间. 8.在AgCl溶度积测定实验中制备饱和AgCl溶液时,为什么AgNO3只能加一,两滴而不能多加答:加一,两滴 0.1M 的硝酸银溶液能产生雾状沉淀即可.氯化银沉淀产生太多一方面消耗氯离子,另一方面氯化银吸附在电极表面影响电极电势,所以不能多加.

溶液表面吸附的测定 1.影响本实验好坏的关键因素是什么如果气泡出得很快,或两三个一起出来,对结果有什么影响答:关键因素是毛细管必须洁净.如果气泡出得太快,或两三个一起出来,将会使压力计两液面升降变化太快且不规律,p 测不准;对溶液来说,因为溶质扩散速度慢,在表面的吸附来不及达到平衡,这样就会使测得的溶液表面张力偏大. (因为正丁醇水溶液的表面张力随溶液浓度的增加而减小,当吸附平衡时溶液表面浓度增大,表面张力减小;若表面吸附未

达平衡,则溶液表面浓度小,表面张力下降少,故测得的表面张力偏大. )

2.毛细管尖端为何要刚好接触液面答:因为只有毛细管尖端刚好接触液面时,外压才等于大气压 p0,从压力计上读出的高度差 . 才是毛细管内部和外部的压力差p(=p 内- p0)

3. 实验中为什么要读取最大压力差答:在最大气泡法测液体表面张力实验中,当气泡与液体达平衡时,液体中(毛细管口)气泡的曲率半径与凹液面下的附加压力 p 之间满足关系式: p=2γ/r, 此时气泡的弯曲半径最小, 附加压力 p 最大.而这个 p 我们是通过外加压力差p′来测量的(通过水柱差) ,即以平衡打破的瞬间压差反映平衡时的附加压力 p.故实验中要读取水柱的最大压力差.如果能用已知表面张力的液体作为标准测定出毛细管常数, 那么在相同条件下通过测定不同液体的最大压力差就可得到表面张力.

4.在本实验中Γ~c 图形应该是怎样的答:Γ~c 图形应该是:随着溶液浓度的增加Γ

逐渐增加.开始时,Γ随 c 增加得很快,Γ~ c 图形的斜率大,随后斜率逐渐减小,并逐渐接近于零.这也可从Γ=Γ∞(Kc/1+Kc)看出,当 Kc<>1 时,Γ=Γ∞,曲线斜率等于零,Γ等于饱和吸附量. 5.本实验结果准确与否取决于哪些因素答: 实验数据准确与否关键在于毛细管是否洁净, 另外还与毛细管尖端是否与液面刚好相切, 管口是否平整,出泡速率是否调节合适,读取压力是否正确以及温度等因素有关.实验最后结果准确与否则与作图有很大关系.本实验的作图误差很大,特别是作曲线切线的误差. 6.测量前如果压力计中两边液面不一样高,对测量结果有何影响答:有时由于毛细现象毛细管内液面高于外部,这并不影响测量结果.将系统通大气则内外液面可持平,另在测量时,给毛细管内进气也可将液面压至管口与外部相平,此时内外压力相等. 即使系统通大气时压力计两边液面仍不一样高, 只要在测量时读取两臂最高和最低压力求其压力差就对测量结果无影响. 8.毛细管内径均匀与否对结果有无影响答:无影响,主要毛细管管口要平整. 9.压力计中的液体是否可以用汞答:不可以.因为汞的密度大,由表面张力引起的压力计液面上升或下降变化微小,压力测量的相对误差会很大. 黏度法测定高聚物相对分子量 1.三管黏度计有什么优点,本实验能否采用双管黏度计(去掉 C 管) 答:三管黏度计的结构特点使它具有以下优点: (1)由于增

加了 C 管,可使毛细管出口与大气相通.这样,毛细管内的液体形成一个悬空液柱,液体流出毛细管下端时即沿管壁流下,可保证出口处为层流而避免产生涡流.

(2)液柱高度与 A 管内液面高度无关,因此每次加入试样的体积不必恒定. (3) A 管体积较大(稀释型乌氏黏度计) ,可在实验过程中直接向 A 管中加入一定量的溶剂配成不同浓度的溶液.与双管黏度计(奥氏黏度计)相比可使实验手续大大简化. 奥氏黏度计需事先配制不同浓度的溶液, 由稀到浓分别测定, 每测完一个

浓度须将溶液倒出,再用新的较浓溶液清洗几次,然后装入相同体积的新溶液.

倾倒和混合都必须特别小心,否则会产生泡沫或气泡影响测量.本实验不能用奥氏黏度计,因溶液需连续稀释. 2.黏度计毛细管的粗细对实验有何影响

答: 黏度计毛细管的直径和长度以及液体流出体积大小的选择, 是根据所用溶

剂的黏度而定, 即使溶剂流出时间不小于 100 秒,这可使黏度计算公式中的动

能校正项很小而可忽略不计 (相对误差<1%).但毛细管的直径不宜小于 0.5mm,

否则测定时液体容易阻塞. 3.列出影响本实验测定准确度的因素答:影响本实

验测定准确度的因素有: (1)温度是否恒定(±0.05℃)(温度对液体黏度的 ; 影响十分敏感.因为温度升高,使分子间距逐渐增大,相互作用力相应减小,黏度下降.这种变化的定量关系可用方程η=Aexp(Eavia/RT)或 lnη=lnA+ Eavia/RT 来描述. (式中 Eavia 为黏性流体流动的表观活化能.(2)黏度计毛细管是否洁净; ) (3)溶液浓度是否准确,溶液混合是否均匀; (4)流出时间的测定是否准确;

(5)黏度计安装是否垂直,不受震动等. 4.温度对黏度的影响很大,水的黏度的温度系数为 dη0/dT=0.02mPasK .若要求ηr 的测定精度确达到 0.2%,则恒温槽的温度必须恒定在±0.05℃的范围之内.请用误差计算来说明. (提示:

ηr=η/η0,dη/η0=0.2%) 答: 因为ηr=η/η0, 所以有

dηr=(η0dη-ηdη0)/η02 , dηr/ηr=dη/η+dη0/η0 = 2dη0/η0(函数误差的"等传播原理").由 2dη0/η0=0.2% 和 dη0/dT=0.02mPasK-1,得

0.02dT=0.1%η0, dT=±0.1%η0/0.02 = ±0.05η0.室温下,η0≈0.9mPas,所以dT≤±0.05K . 5.黏度法测定高聚物相对分子质量的优点是什么答:用黏度法测定高聚物分子量,设备简单,测定技术容易掌握,实验结果亦有相当高的精确度.因此,它是目前应用较广的方法.用黏度法测得的分子量称粘均相对分子量. 7. 在从手册上查找经验方程[η]=KMαr 中的两个常数 K 和α.时,应注意什么

答:应注意: (1)实验温度; (2)哪种聚合物; (3)什么溶剂; (4)适用的分子量范围.也应注意得到 K,α值的方法. 8.特性黏度[η]就是溶液无限稀释时的比浓黏度,它和纯溶剂的黏度η0 是否一样为什么用 [η]来求高聚物分子量答:

不一样.[η]不是通常意义上的黏度,其量纲是浓度的倒数.它表示溶液无限稀释时高聚物分子之间的相互作用可忽略不计, 主要反映高聚物分子与溶剂分子之间的内摩擦, 定义为特性粘数.[η]反映的是高聚物单个分子的性质,所以可用[η]来求高聚物分子量. 9.利用黏度法测定高分子化合物分子量的局限性是什

么适用的分子量范围是多少答: 黏度法不是测定高分子化合物分子量的绝对

方法, 因为该方法中特性黏度的求得与相对分子量的计算都是经验的,而且所

用的经验公式中 K 和α常数还要用其它方法来确定.高聚物不同,溶剂不同,

相对分子量范围不同,所用经验方程也不同.此法适用的相对分子量范 3 4 4 4 围为中等范围,一般在 10 ~10 ,10 ~15×10 .

-1

磁化率的测定 1.本实验中,在相同励磁电流下,前后两次测量的结果有无差别答: 前后两次测量的结果通常有差别. 由于电磁铁的磁芯所用的磁导材料不是

理想的软磁体, 在电流为零没有外加磁场时, 存在一定的剩磁. 因此, 在升降电流时, 在相同的电流强度下, 实际所产生的磁场强度有一定的差异. 2.样品的装填高度及其在磁场中的位置有何要求如果样品管的底部不在极缝中心, 对测量结果有无影响同一样品的不同装填高度对实验有何影响标准样品和待测样品的装填高度不一致对实验有何影响答:样品粉末要填实,装填高度与磁极上沿齐平;样品管的底部要置于电磁铁的极缝中心. 如果样品管的底部不在极缝中心,则(1)样品有可能处于梯度相反的磁场中,样品受到的一部分磁力会被抵消而使测量结果偏低;(2)只有在极缝中心位置,才是磁场梯度为零的

起点,这是原理中计算的基本要求, 以保证样品位于有足够梯度变化的磁场中,减少测量的相对误差. 在实验容许的高度范围内, 对于同一样品, 不同的装填高度下测得的磁化率相同. 但如果标准样和待测样的装填高度不一致则影响实验结果, 因为只有高度一致时装填体积才相同(即 V 样=V 标),才能在计算式中消掉,得出最终的摩尔磁化率计算式:χm 样=χ标 m 标(m 样 -m 空/m 标-m 空)M 样/m 样. 3.影响本实验结果的主要因素有哪些答:影响磁化率测定的因素很多.但主要因素(与实验成败和实验原理有关)是: (1)制样方式:样品要磨细且均匀,样品要与标样保持相同的填充高度. (2)样品管在磁场中的位置: 样品管的底部要位于磁极极缝的中心,与两磁极两端距离相等. 4.简述用古埃磁天平测量物质磁化率的方法原理. 答: 当一个圆形样品管置于古埃磁天平磁极的极缝中心时, 样品管在沿样品管轴线的垂直方向上受到一个磁力的作用. 这个作用力可以通过样品管在有磁场和无磁场下的两次称量来求得.以已知摩尔磁化率的莫尔盐为标样标定仪器常数,并在相同的条件下测定样品,根据导出的公式便可计算物质的摩尔磁化率. 5.物质的磁化率有几种表示方式答:物质的磁化率有体积磁化率κ(单位体积内磁场强度的变化) ;单位质量磁化率χ(单位质量物质磁化能力的量度)和摩尔磁化率χm(物质的量为 1mol 时磁化能力的量度) .在化学上经常用摩尔磁化率χm.物质的磁化率是物质在磁场中被磁化能力的量度. 6.本实验中为什么用莫尔盐标定磁感应强度而不用高斯计直接测量答: 因为本实验是在一个有限范围的非均匀磁场条件下进行测量的, 样品的上端不能完全处在H→0 的地方,故不能用高斯计直接测量. 7.在不同励磁电流下测得样品的摩尔磁化率是否相同如果测量结果不同应如何解释答:应相同,因摩尔磁化率是物质的特质.如果测量结果不同则可能是由于软磁体的剩磁效

应和实验误差所致. 8.通过磁性测量可得到有关物质的哪些信息答:可得以下信息:(1)分子结构,如分子中有无未成对电子,配合物电子是高自旋还是低自旋;(2)合金组成,负载物的形式;(3)生物体血液中的金属成分等信息. 胶体体系电性的研究 1.什么叫电泳答:在电场作用下,固体分散相的粒子在液体介质中做定向运动,称为电泳.例如,Fe(OH)3 水溶胶,通电后可以观察到管中负极一侧的液面上升,正极一侧的液面下降,证明 Fe(OH)3 溶胶胶粒荷正电. 2.什么叫电动电势答: 电动电势是只与电动现象密切相关的动态电势, 只有当胶粒在介质中受外界电场作用而运动时才表现出来.当胶液很稀时电动电势(ζ电势)为扩散层的电位降. 3.如果电泳仪事先未洗干净,管壁上有微量残留的电解质,对测量结果有什么影响答:溶胶对电解质的影响特别敏感,管壁上残留的微量电解质有可能促使溶胶聚沉,因为电解质能改变扩散双电层的厚度,降低ζ电势. 4.溶胶中的电解质或其它杂质对溶胶的稳定性起什么作用答:由化学反应得到的溶胶都带有电解质,而电解质浓度越高越影响胶体的稳定性.通常制

成的胶体中常含有电解质或其它杂质. 少量的电解质可使胶体质点因吸附与自

身结构相似的离子而带相同的电荷,这对胶体的稳定是必要的,但过量的电解质对胶体的稳定有害,所以胶体必须纯化. 5.为什么要使溶胶和辅助液的电导率尽量接近答:目的是避免因界面处电场强度突变,造成两臂界面移动速度不等而产生的界面模糊.另外若溶胶和辅助液的电导率不同, 则电动电势的计算公式不同, 通常给出的在二者接近的条件下推导出的计算式必须修正. 6.有哪些因素影响电泳答:影响电泳的因素有:胶粒的大小和形状,胶粒表面所带电荷的数目,介质本身的性质, 介质中电解质的种类,离子浓度以及温度和外加电压等. 7.说明电泳时两电极上发生的反应. 答:本实验是利用 Pt 电极插在辅助液中进行电泳的.负极发生的反应是:2H++2e=H2↑(或写为2H2O=H2↑+2OH-1-2e) ;正极发生的可能反应有:2H2O=O2↑+4H++4e 和 2 Cl--2e = Cl2. 8.电泳中辅助液的选择根据那些条件答:(1)不与溶胶发生化学反应;(2)不使溶胶发生聚沉;(3)能和溶胶形成清晰,易观察的界面; (4)和溶胶的电导率尽可能相等. 前三个条件主要由构成辅助液的的物质的性质决定. 对有色的疏液胶体,如 AgI,Fe(OH)3 等,可选择与溶胶电导率相同的一定浓度的 KCl 水溶液作辅助液. 9.连续通电时溶液不断发热,这会引起什么后果答:会因产生热对流而破坏溶胶界面,会引起溶胶聚沉. 10.要准确测定溶胶的电泳速度,必须注意哪些问题答:首先要制备出清澈透亮的溶胶.溶胶的制备条件和纯化程度均影响电泳速度,所以水解时应很好地控制滴加和搅拌速度以及温度和浓度; 渗析时应控制好水温, 水温高则渗析效率高;搅拌渗析液,勤换水,以使胶粒大小均匀,胶粒周围的反离子分布趋于合理,基本形成热力学稳定态.通电后待界面清晰时再开始记时,读取界面高度要平视,这样可较准确地测定电泳速度. 11.写出 FeCl3 的水解反应式. 答:FeCl3 水解反应式: FeCl3+3H2O → Fe(OH)3+3HCl Fe(OH)3+ HCl → FeO+Cl-+ H2O FeO+Cl- → FeO+ + Cl+ FeO Cl 是稳定剂.