《物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)》講義.doc

備課教案撰寫(xiě)要求一、認(rèn)真鉆研本學(xué)科的教學(xué)大綱和教材，了解本學(xué)科的教學(xué)任務(wù)、教材體系結(jié)構(gòu)和國(guó)際國(guó)內(nèi)最新研究進(jìn)展，結(jié)合學(xué)生實(shí)際狀況明確重難點(diǎn)，精心安排教學(xué)步驟，訂好學(xué)期授課計(jì)劃和每節(jié)課的課時(shí)計(jì)劃。二、教師備課應(yīng)以二學(xué)時(shí)為單位編寫(xiě)教案；一律使用教學(xué)事務(wù)部發(fā)放的教案本撰寫(xiě)，不得使用其他紙張。在個(gè)人認(rèn)真?zhèn)湔n、寫(xiě)好教案的基礎(chǔ)上，提倡集中備課、互相啟發(fā)、集思廣益，精益求精。三、教案必須具備如下內(nèi)容（每次課應(yīng)在首頁(yè)應(yīng)寫(xiě)清楚）：1、題目（包括章、節(jié)名稱(chēng)、序號(hào)）；2、教學(xué)目的與要求；3、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)分析；4、教學(xué)方法；5、教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)組織設(shè)計(jì)（主要部分，講課具體內(nèi)容）；6、作業(yè)處理；7、教學(xué)小結(jié)。四、教案必須每學(xué)期更新，開(kāi)學(xué)初的備課量一定要達(dá)到或超過(guò)該課程課時(shí)總量的三分之一。教案要妥善攜帶及保存，以備教學(xué)檢查。教學(xué)進(jìn)度計(jì)劃表填表說(shuō)明1本表是教師授課的依據(jù)和學(xué)生課程學(xué)習(xí)的概要，也是學(xué)院進(jìn)行教學(xué)檢查，評(píng)價(jià)課堂教學(xué)質(zhì)量和考試命題的重要依據(jù)，任課教師應(yīng)根據(jù)教學(xué)大綱和教學(xué)內(nèi)容的要求認(rèn)真填寫(xiě)，表中的基本信息和內(nèi)容應(yīng)填寫(xiě)完整，不得遺漏。2基本信息中的“課程考核說(shuō)明及要求”的內(nèi)容主要包括課程考核的方式、成績(jī)?cè)u(píng)定的方法、平時(shí)成績(jī)與考試成績(jī)的比例、考試的題型、考試時(shí)間以及其他相關(guān)問(wèn)題的說(shuō)明與要求等。3進(jìn)度表中“教學(xué)內(nèi)容”只填寫(xiě)章或節(jié)的內(nèi)容，具體講授內(nèi)容不必寫(xiě)；每次課只能以2學(xué)時(shí)為單位安排內(nèi)容。4進(jìn)度表中的“教學(xué)形式及其手段”是指教學(xué)過(guò)程中教師所采用的各種教學(xué)形式及相關(guān)手段的說(shuō)明，一般包括講授、多媒體教學(xué)、課件演示、練習(xí)、實(shí)驗(yàn)、討論、案例等。5作業(yè)安排必須具體（做幾題，是哪些題）。6進(jìn)度表中的“執(zhí)行情況”主要填寫(xiě)計(jì)劃落實(shí)和變更情況。7教學(xué)進(jìn)度計(jì)劃表經(jīng)責(zé)任教授、系（部）領(lǐng)導(dǎo)審簽后，不得隨意變動(dòng)，如需調(diào)整，應(yīng)經(jīng)責(zé)任教授、系（部）領(lǐng)導(dǎo)同意，并在執(zhí)行情況欄中注明。長(zhǎng)江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿實(shí)驗(yàn)一 過(guò)氧化氫分解反應(yīng)速率常數(shù)的測(cè)定1.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙?. 熟悉一級(jí)反應(yīng)特點(diǎn)，了解反應(yīng)濃度、溫度和催化劑等因素對(duì)一級(jí)反應(yīng)速度的影響；2. 用量體積法測(cè)H2O2分解反應(yīng)的反應(yīng)速度常數(shù)和半衰期.并求反應(yīng)活化能；3. 學(xué)會(huì)用圖解法求出一級(jí)反應(yīng)的反應(yīng)速度常數(shù)。1.2 實(shí)驗(yàn)原理凡是反應(yīng)速率只與反應(yīng)物濃度的一次方成正比的反應(yīng)稱(chēng)為一級(jí)反應(yīng)。在催化劑KI作用下的過(guò)氧化氫的分解反應(yīng)，反應(yīng)歷程如下：按此歷程，可推導(dǎo)出總反應(yīng)的速度公式： （1）而催化劑在反應(yīng)前后濃度不變，故上式可寫(xiě)成： （2）為一級(jí)反應(yīng)。積分上式可得： （3）式中:k為反應(yīng)速度常數(shù),c0為反應(yīng)起始H2O2的濃度，c t為時(shí)間t時(shí)H2O2 的濃度。由反應(yīng)方程式可知，在常溫常壓下，H2O2分解的反應(yīng)速度與氧氣的析出速度成正比。析出的氧氣體積可由量氣管測(cè)量。若以Vt和c t表示時(shí)間t時(shí)量氣管的讀數(shù)和H2O2的濃度，V表示H2O2 第 1 頁(yè)長(zhǎng)江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿完全分解時(shí)量氣管的讀數(shù)，則c t(V-Vt)，c0V，代入上式得： （4）移項(xiàng)得： （5）如果以對(duì)作圖得一條直線，由斜率可得反應(yīng)速率常數(shù)k。V值可由如下兩種方法求?。?. 外推法：以1/t為橫坐標(biāo)對(duì)Vt作圖，將直線段外推至1/t = 0，其截距即為V；2. 加熱法：在測(cè)定若干個(gè)Vt的數(shù)據(jù)之后，將H2O2溶液加熱至5060約15分鐘，可認(rèn)為H2O2已基本分解。待完全冷卻后，記下量氣管的讀數(shù). 即為V。4.1.3 儀器與藥品超級(jí)恒溫槽一臺(tái)；量氣管一支；水位瓶一個(gè)；電磁攪拌器一臺(tái)；秒表一塊；25mL、10mL移液管各一支；30H2O2； KI。1.4 實(shí)驗(yàn)步驟1. 配制試劑(1)H2O2溶液的配制： 用移液管吸取30H2O2溶液5mL，用100mL 容量瓶定容，即得實(shí)驗(yàn)用的1.5H2O2溶液。(2) 0.1mol/L KI溶液的配制：精確稱(chēng)取1.66克KI溶解后，用100mL 容量瓶定容，即得實(shí)驗(yàn)用的0.1mol/LKI溶液，取部分該溶液用蒸餾水沖稀配制0.05mol/LKI溶液。2. 檢漏小心將膠塞蓋緊到反應(yīng)瓶上，如圖(14一1)。旋轉(zhuǎn)三通活塞4至與外界相通，舉高水準(zhǔn)瓶，使液體充滿量器管。然后旋轉(zhuǎn)三通活塞4，使系統(tǒng)與外界隔絕，并把水準(zhǔn)瓶放到最低位置。如果氣管中液面在2分鐘內(nèi)第 2 頁(yè)長(zhǎng)江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿不變，即表示系統(tǒng)不漏氣，否則應(yīng)找出系統(tǒng)漏氣原因，并設(shè)法排除之。讀取量器管內(nèi)初始?xì)怏w體積V0，注意量器管讀數(shù)時(shí)一定要使水準(zhǔn)瓶和量器管內(nèi)液面保同一水平面。3. 測(cè)量過(guò)程開(kāi)動(dòng)并調(diào)節(jié)好超級(jí)恒溫槽溫度。傾斜反應(yīng)瓶，貼壁輕輕放入電磁攪拌子，夾正反應(yīng)瓶，舉高水準(zhǔn)瓶使液面對(duì)準(zhǔn)刻度V0處，將三通活塞4旋至同外界相通位置，分別用移液管加入H2O2溶液10mL、0.05mol/LKI溶液25mL，迅速蓋緊膠塞，旋三通活塞使系統(tǒng)與外界隔絕，開(kāi)動(dòng)電磁攪拌器至低速擋， 攪拌子轉(zhuǎn)起后開(kāi)始記時(shí)。在反應(yīng)過(guò)程中， 水準(zhǔn)瓶要時(shí)時(shí)保持量氣管和水準(zhǔn)瓶?jī)梢好嬖谕黄矫嫔?。?分鐘記錄一次量氣管體 積，直至量氣管液面下降40mL為止。4. 更換0.1mol/LKI,按照上述步驟重復(fù)測(cè)量，但每隔1分鐘記錄一次量氣管液面讀數(shù).1.5 數(shù)據(jù)記錄與處理1. H2O2催化分解數(shù)據(jù)表液面讀數(shù)（mL）氧氣體積Vt(mL)反應(yīng)時(shí)間t(s)1/tV-Vtlg(V-Vt)2. 以Vt對(duì)1/t作圖，將得到一條直線，將直線外推至1/t = 0，由其截距得到。3.以lg(V-Vt)對(duì)t作圖，求直線斜率。 第 3 頁(yè)長(zhǎng)江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿4. 根據(jù)t1/2=0.693/k計(jì)算半衰期。1.6 注意事項(xiàng)1. 讀數(shù)時(shí)要保持水位瓶與量氣管中液面在同一水平面上。2. 實(shí)驗(yàn)前要檢漏。1.7 思考題1. 反應(yīng)速率常數(shù)與哪些因素有關(guān)?2. 量氣時(shí)為什么一定要使水位瓶和量氣管液面在同一水平面上?3. 為什么可以用對(duì)t 代替C對(duì)t作圖? 第 4 頁(yè)長(zhǎng)江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿實(shí)驗(yàn)二 蔗糖水解反應(yīng)速率常數(shù)的測(cè)定2.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙?. 了解蔗糖水解反應(yīng)體系中各物質(zhì)濃度與旋光度之間的關(guān)系。2. 測(cè)定蔗糖水解反應(yīng)的速率常數(shù)、半衰期和活化能Ea。3. 了解旋光儀的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)原理和測(cè)定旋光物質(zhì)旋光度的原理，正確掌握旋光儀的使用方法。2.2 基本原理蔗糖在水中轉(zhuǎn)化成葡萄糖與果糖,其反應(yīng)為:(蔗糖) (葡萄糖) (果糖)它是一個(gè)二級(jí)反應(yīng),在純水中此反應(yīng)的速率極慢,通常需要在H+離子催化作用下進(jìn)行。由于反應(yīng)時(shí)水是大量存在的,盡管有部分水分子參加了反應(yīng),仍可近似地認(rèn)為整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中水的濃度是恒定的,而且H+作為催化劑,其濃度也保持不變.因此蔗糖水解反應(yīng)可近似為一級(jí)反應(yīng)。 一級(jí)反應(yīng)的速率方程可由下式表示: (1)為時(shí)間t時(shí)的反應(yīng)物濃度,k為反應(yīng)速率常數(shù)。積分可得: ( 2)為反應(yīng)開(kāi)始時(shí)反應(yīng)物濃度。當(dāng)時(shí),可用表示反應(yīng)時(shí)間,既為反應(yīng)的半衰期: ( 3)從(2)式不難看出,在不同時(shí)間測(cè)定反應(yīng)物的相應(yīng)濃度,并以lnc對(duì)t作圖,可得一直線,由直線斜率即可得反應(yīng)速率常數(shù)k o然而反應(yīng)是在不斷進(jìn)行的,要快速分析出反應(yīng)物的濃度是困難的.但蔗糖及其轉(zhuǎn)化物,都具有旋光性,而且它們的旋光能力不同,故可以利用體系在反應(yīng)進(jìn)程中旋光度的變化來(lái)度量反應(yīng)的進(jìn)程。 第 5 頁(yè)長(zhǎng)江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿測(cè)量物質(zhì)旋光度的儀器稱(chēng)為旋光儀。溶液的旋光度與溶液中所含物質(zhì)的旋光能力、溶液性質(zhì)、溶液濃度、樣品管長(zhǎng)度及溫度等均有關(guān)系。當(dāng)其它條件固定時(shí),旋光度與反應(yīng)物濃度c呈線性關(guān)系,即: (4) 式中比例常數(shù)A與物質(zhì)旋光能力、溶液性質(zhì)、溶液濃度、樣品管長(zhǎng)度、溫度等有關(guān)。物質(zhì)的旋光能力用比旋光度來(lái)度量,比旋光度用下式表示: (5)式中右上角的“20”表示實(shí)驗(yàn)時(shí)溫度為20,D是指用鈉燈光源D線的波長(zhǎng)(即589nm),為測(cè)得的旋光度(o),L為樣品管長(zhǎng)度(dm),C為試樣濃度(g/mL)。反應(yīng)物蔗糖是右旋性物質(zhì),其比旋光度=66.6o; 生成物中葡萄糖也是右旋性物質(zhì),其比旋光度=52.5o,但果糖是左旋性物質(zhì),其比旋光度= -91.9o.由于生成物中果糖的左旋性比葡萄糖右旋性大,所以生成物呈現(xiàn)左旋性質(zhì)。因此隨著反應(yīng)進(jìn)行,體系的右旋角不斷減小,反應(yīng)至某一瞬間,體系的旋光度可恰好等于零, 而后就變成左旋,直至蔗糖完全轉(zhuǎn)化,這時(shí)左旋角達(dá)到最大值。設(shè)體系最初的旋光度為: .(t=0,蔗糖尚未轉(zhuǎn)化) (6)體系最終的旋光度為: .(t=,蔗糖已完全轉(zhuǎn)化) （7)式(6)和(7)中和分別是聯(lián)系旋光度與反應(yīng)物和生成物濃度的比例常數(shù)。當(dāng)時(shí)間為t時(shí),蔗糖濃度為,此時(shí)旋光度為,即： (8)由 (6)、(7)和(8) 三式聯(lián)立可解得: (9) 第 6 頁(yè)長(zhǎng)江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿 ( 10)將(9)和(10)代入(2)式既得: (11)顯然,以對(duì)t作圖可得一直線,從直線斜率即可求得反應(yīng)速率常數(shù)k。如果測(cè)出兩個(gè)不同溫度時(shí)的值，利用Arrhenius公式求出反應(yīng)在該溫度范圍內(nèi)的平均活化能。 （12）2.3 儀器與試劑1. 儀器：WZZ-2B型自動(dòng)旋光儀1臺(tái)；旋光管（20cm）1支；超級(jí)恒溫水浴1套；叉形反應(yīng)管2支；移液管(25mL)2支；容量瓶（50mL)1 個(gè)；秒表1塊2. 試劑：蔗糖(分析純)；HCl溶液(分析純) (2.0 mol/L)2.4 實(shí)驗(yàn)步驟1. 調(diào)恒溫水浴至所需的反應(yīng)溫度30 oC。2. 開(kāi)啟旋光儀,打開(kāi)光源開(kāi)關(guān),鈉燈亮,經(jīng)15分鐘預(yù)熱后使之發(fā)光穩(wěn)定。3. 打開(kāi)光源開(kāi)關(guān)，若光源開(kāi)關(guān)扳上后，鈉光燈熄滅,則將光源開(kāi)關(guān)重復(fù)拔動(dòng)12次,使鈉燈在直流下點(diǎn)亮為正常。4. 按測(cè)量開(kāi)關(guān),儀器進(jìn)入待測(cè)狀態(tài)。將裝有蒸餾水或空白溶液的旋光管放入樣品室,蓋好箱蓋,待顯示讀數(shù)穩(wěn)定后,按清零鈕完成校零。旋光管中若有氣泡,應(yīng)使氣泡浮于凸頸處;通光面兩端若有霧狀水滴,可用濾紙輕輕揩干。旋光管端蓋不宜旋得過(guò)緊,以免產(chǎn)生應(yīng)力,影響讀數(shù)。旋光管安放時(shí)應(yīng)注意標(biāo)記的位置和方向,以保證每次測(cè)量時(shí)一致。注意:“測(cè)量”鈕實(shí)為復(fù)位鈕或啟動(dòng)鈕,按奇數(shù)次啟動(dòng)測(cè)量程序,按偶數(shù)次則會(huì)終止測(cè)量,且液晶屏無(wú)顯示。因此,在開(kāi)機(jī)后只能按動(dòng)測(cè)量鈕1次,否則需要再按動(dòng)測(cè)量鈕2次并重新校零! 第 7 頁(yè)長(zhǎng)江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿5. t 的測(cè)定用移液管移取20%的蔗糖溶液25mL放入叉形管直管，移取25mL 2mol/LHCI溶液放入叉形管側(cè)管（注意勿使兩溶液混合），然后蓋上膠塞， 將叉形管置于恒溫槽中恒溫。待溶液恒溫后（不能少于10分鐘），將已恒溫的鹽酸溶液，倒入蔗糖溶液中，立刻開(kāi)始計(jì)時(shí)，作為反應(yīng)的起點(diǎn)。將溶液搖勻后，迅速用少量混合液清洗旋光管二次，然后將此混合液注滿旋光管，蓋好蓋子（檢查是否漏液和形成氣泡），擦凈旋光管兩端玻璃片，立即置于旋光儀中，測(cè)定不同時(shí)間的旋光度。第一個(gè)數(shù)據(jù)要求在反應(yīng)開(kāi)始后2-3分鐘內(nèi)測(cè)定。開(kāi)始20分鐘內(nèi)，每?jī)煞昼娮x數(shù)一次，以后每五分鐘讀一次。直至旋光度為負(fù)值為止。6 的測(cè)定為了得到反應(yīng)終了時(shí)的旋光度，將步驟5叉形管中的剩余混合液轉(zhuǎn)入50 mL容量瓶，置于5060的水浴鍋中恒溫60分鐘，使水解完全。然后冷卻至實(shí)驗(yàn)溫度，再按上述操作，將此混合液裝入旋光管，測(cè)其旋光度，此值即可認(rèn)為是。7. 調(diào)恒溫水浴溫度至35,重復(fù)上列步驟56,測(cè)量另一溫度下的反應(yīng)數(shù)據(jù)。8. 實(shí)驗(yàn)結(jié)束后應(yīng)立即將旋光管洗凈擦干。依次關(guān)閉測(cè)量、光源、電源開(kāi)關(guān)。2.5 數(shù)據(jù)記錄與處理1. 將所測(cè)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄于下表中 實(shí)驗(yàn)溫度：_ ； HCI 濃度：_ mol/L ; _2. lg(t -)對(duì)t作圖，從直線斜率分別求出兩溫度時(shí)的速率常數(shù)k(T1)及k(T2)，并求出兩溫度下的反應(yīng)半衰期。3從k(T1)及k(T2)利用Arrhenius公式求其平均活化能Ea。 第 8 頁(yè)長(zhǎng)江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿反應(yīng)時(shí)間t/mintt -lg(t -)2.6 注意事項(xiàng)1. 蔗糖在配制溶液前，先要經(jīng)380K烘干。2. 旋光管蓋只要旋至不漏水即可，過(guò)緊旋鈕會(huì)造成損壞或因玻璃片受力產(chǎn)生應(yīng)力而致使有一定假旋光。3.鈉光燈不宜長(zhǎng)時(shí)間開(kāi)啟，測(cè)量間隔較長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)熄滅，以免損壞。4.反應(yīng)速率與溫度有關(guān)，故溶液需恒溫至實(shí)驗(yàn)溫度才能混合。5. 實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，應(yīng)將旋光管洗凈干燥，防止酸對(duì)其腐蝕。6. 溫度對(duì)反應(yīng)速度影響較大，所以整個(gè)過(guò)程應(yīng)保持恒溫。用水浴加熱反應(yīng)液測(cè)時(shí)，溫度不宜過(guò)高，以免產(chǎn)生副反應(yīng)，溶液變黃，加熱過(guò)程應(yīng)同時(shí)避免溶液蒸發(fā)使糖的濃度改變，從而影響的測(cè)定。7. 由于反應(yīng)初始階段速率較快，旋光度變化大，一定要注意時(shí)間的準(zhǔn)確性。8. 根據(jù)反應(yīng)溫度，可適當(dāng)增加HCI的濃度，以縮短反應(yīng)時(shí)間。2.7 思考題1. 蔗糖的轉(zhuǎn)化速率常數(shù)k和哪些因素有關(guān)？2. 在測(cè)量蔗糖轉(zhuǎn)化速率常數(shù)時(shí)，選用長(zhǎng)的旋光管好？還是短的旋光管 第 9 頁(yè)長(zhǎng)江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿好？3. 試估計(jì)本實(shí)驗(yàn)的誤差，怎樣減少實(shí)驗(yàn)誤差？4. 如何根據(jù)蔗糖、葡萄糖和果糖的比旋光度數(shù)據(jù)計(jì)算？5. 實(shí)驗(yàn)中,我們用蒸餾水來(lái)校正旋光儀的零點(diǎn),試問(wèn)在蔗糖轉(zhuǎn)化反應(yīng)過(guò)程中所測(cè)的旋光度是否必須要進(jìn)行零點(diǎn)校正？6. 配置蔗糖溶液時(shí)稱(chēng)量不夠準(zhǔn)確,對(duì)測(cè)量結(jié)果是否有影響？ 2.8 WZZ2B自動(dòng)旋光儀的使用說(shuō)明1. 打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，這時(shí)鈉光燈在交流工作狀態(tài)下起輝，經(jīng)5分鐘鈉光燈激活后，鈉光燈才發(fā)光穩(wěn)定。2. 打開(kāi)光源開(kāi)關(guān)，若光源開(kāi)關(guān)扳上后，鈉光燈熄滅，則應(yīng)將光源開(kāi)關(guān)上下重復(fù)扳動(dòng)1到2次，使鈉光燈在直流下點(diǎn)亮，為正常。3. 打開(kāi)測(cè)量開(kāi)關(guān)，這時(shí)數(shù)碼窗應(yīng)有數(shù)字顯示。4. 將裝有蒸餾水或其它空白溶劑的旋光管放入樣品室，蓋上箱蓋，待示數(shù)穩(wěn)定后，按清零按鈕。5. 取出旋光管。將待測(cè)樣品注入旋光管，按相同的位置和方向放入樣品室內(nèi)，蓋好箱蓋，儀器數(shù)顯窗將顯示出該樣品的旋光度。注意旋光管應(yīng)用被測(cè)試樣洗濕數(shù)次。6. 逐次按下復(fù)測(cè)按鈕，重復(fù)讀數(shù)幾次，取平均值作為樣品的測(cè)定結(jié)果。7. 如樣品超過(guò)測(cè)量范圍，儀器在45處來(lái)回振蕩。此時(shí)，取出旋光管，儀器即自動(dòng)回到零位。此時(shí)可將試液稀釋一倍再測(cè)。8. 儀器使用完畢后，應(yīng)依次關(guān)閉測(cè)量、光源、電源開(kāi)關(guān)。 第 10 頁(yè)長(zhǎng)江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿實(shí)驗(yàn)三 乙酸乙酯皂化反應(yīng)速率常數(shù)的測(cè)定3.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙?. 了解二級(jí)反應(yīng)的特點(diǎn),學(xué)會(huì)用圖解計(jì)算法求取二級(jí)反應(yīng)的速率常數(shù).2. 用電導(dǎo)法測(cè)定乙酸乙酯皂化反應(yīng)的速率常數(shù),了解反應(yīng)活化能的測(cè)定方法.3.2 實(shí)驗(yàn)原理1. 乙酸乙酯皂化反應(yīng)是一個(gè)典型的二級(jí)反應(yīng)，其反應(yīng)式為： t =0 a a 0 t a x a x x實(shí)驗(yàn)時(shí)CH3COOC2H5和NaOH采用相同的初始濃度a = 0.01 mol/L設(shè)在時(shí)間t時(shí)生成物的濃度為x，則該反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程為： 積分得： （1）隨著反應(yīng)的進(jìn)行，OH不斷減少，電導(dǎo)率大的OH-逐漸為電導(dǎo)率小的CH3COO 所取代，溶液電導(dǎo)率有顯著降低。對(duì)稀溶液而言，強(qiáng)電解質(zhì)的電導(dǎo)率與其濃度成正比，而且溶液的總電導(dǎo)率就等于組成該溶液的電解質(zhì)電導(dǎo)率之和，則乙酸乙酯皂化在稀溶液下反應(yīng)就存在如下關(guān)系式： （2） （3） （4）A1, A2是與溫度、電解質(zhì)性質(zhì)、溶劑等因素有關(guān)的比例常數(shù)， 分別為反應(yīng)開(kāi)始和終了時(shí)溶液的總電導(dǎo)率。為時(shí)間t時(shí)溶液的總電導(dǎo)率。由（2），（3），（4）三式可得： （5） 第 11 頁(yè)長(zhǎng)江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿將（5）式代入（1）式整理可得： （6）以 作圖為直線即為二級(jí)反應(yīng)，由直線斜率即可求出k .2. 反應(yīng)的速率常數(shù)k與溫度T有關(guān)。若忽略溫度對(duì)表觀活化能Ea的影響，則k與T關(guān)系可由阿累尼烏斯公式表示：因而分別測(cè)定兩個(gè)溫度下的速率常數(shù)k(T1)及k(T2)即可確定反應(yīng)的活化能。3.3儀器與試劑1. 儀器：DDS-307電導(dǎo)率儀一臺(tái)； 恒溫槽一套；叉形管電導(dǎo)池2個(gè)2. 試劑：0.02 mol/L的CH3COOC2H5 及NaOH溶液；0.01 mol/L的NaOH 溶液。3.4 實(shí)驗(yàn)步驟1. 調(diào)節(jié)恒溫槽至所需控制的溫度T = 25. .2. 調(diào)節(jié)電導(dǎo)率儀。3. 的測(cè)定： 將電極取下，用少量 0.01 mol/L NaOH 將電導(dǎo)池及電導(dǎo)電極淋洗23次后, 裝入適量的0.01 mol/LNaOH溶液于電導(dǎo)池中 (測(cè)量中液面一定不要低于電極套筒上的刻度線，電極腔體內(nèi)不含氣泡)，放入恒溫槽中恒溫十分鐘，測(cè)定其電導(dǎo)率，即為0 。4. t的測(cè)定：用移液管分別移取10mL mol/L的CH3COOC2H5 及NaOH溶液于干燥的叉形管電導(dǎo)池的直支管和側(cè)支管中,塞上塞子,置于恒溫槽中恒溫至所需的溫度（8分鐘）后，混合兩溶液，同時(shí)開(kāi)啟停表，記錄反應(yīng)時(shí)間（注意停表一經(jīng)打開(kāi)切乎按停，直至全部實(shí)驗(yàn)結(jié)束），并在恒溫槽中將叉形管電導(dǎo)池中溶液混合均勻。 第 12 頁(yè)長(zhǎng)江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿在反應(yīng)進(jìn)行到6、9、12、15、20、25、30、35、40、50、60min時(shí)各讀取一次電導(dǎo)率值,記錄 及時(shí)間t。5. 以同樣的步驟,測(cè)定T2 = 35下的0，以及在4、6、8、10、12、15、18、21、24、27、30 min時(shí)的 。6. 測(cè)量完畢后,關(guān)閉所有電源.將電導(dǎo)池及電導(dǎo)電極用蒸餾水淋洗干凈并插干。3.5 數(shù)據(jù)處理1. 將所測(cè)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄于下列表中T1 = Kt / min/ (s/cm )T2 = Kt / min/ (s/cm )2. 以 對(duì)作圖，求出直線斜率，由直線的斜率即可求出k 。分別求出上面兩個(gè)溫度的速率常數(shù)k(T1) 及 k(T2)。3. 由阿累尼烏斯公式 利用測(cè)定的兩個(gè)溫度下的速率常數(shù)k(T1)及k(T2)計(jì)算反應(yīng)的活化能Ea .3.6 注意事項(xiàng)1. 本實(shí)驗(yàn)所用的蒸餾水需事先煮沸，待冷卻后使用。 第 13 頁(yè)長(zhǎng)江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿2. 測(cè)定0時(shí)，溶液應(yīng)臨時(shí)配制，CH3COOC2H5液應(yīng)臨時(shí)配制。3. 所用NaOH溶液和 CH3COOC2H5溶液濃度必須相等。4. 為確保NaOH溶液與 CH3COOC2H5溶液混合均勻，需使該溶液在雙管反應(yīng)器中多次來(lái)回往復(fù)。3.7 思考題1. 為什么測(cè)定物質(zhì)的電導(dǎo)率，即可求得反應(yīng)的速率常數(shù)？2. 為什么使用蒸餾水事先煮沸為好？3. 使用溶液為什么要臨時(shí)配制？4. 反應(yīng)剛起始時(shí)，值常偏低，為什么？5. 如果NaOH和CH3COOC2H5起始濃度不相等，應(yīng)怎樣計(jì)算k值？3.8 DDS-307電導(dǎo)率儀的使用說(shuō)明1. 打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，儀器進(jìn)入測(cè)量狀態(tài)。2. 根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，設(shè)置方法如下：按“電極常數(shù)”鍵儀表顯示“電極常數(shù)”符號(hào)，按“升、降”鍵設(shè)置到需要的電極常數(shù)，然后按“確認(rèn)”鍵，儀器顯示“測(cè)量”進(jìn)入測(cè)量狀態(tài)。按“溫度系數(shù)”鍵儀表顯示“溫度系數(shù)%”符號(hào)，按“升、降”鍵設(shè)置到需要的溫度系數(shù)（一般溶液的溫度系數(shù)為2.0%），然后按“確認(rèn)”鍵，儀。器顯示“測(cè)量”進(jìn)入測(cè)量狀態(tài)，（出廠時(shí)儀器溫度系數(shù)設(shè)置為2.0%）。按“溫度設(shè)置”鍵儀表“0C” 符號(hào)閃爍，按“升、降”鍵設(shè)置到溶液的溫度，然后按“確認(rèn)”鍵，儀器顯示“測(cè)量”進(jìn)入測(cè)量狀態(tài)。當(dāng)配DJS-1T型溫度探頭電極，鈕子開(kāi)關(guān)向上時(shí)， 儀器自動(dòng)進(jìn)行溫度測(cè)量，此時(shí)“溫度設(shè)置”鍵不起作用；鈕子開(kāi)關(guān)向下時(shí)， 儀器進(jìn)入無(wú)補(bǔ)償測(cè)量，按“溫度設(shè)置”鍵儀表“0C”符號(hào)閃爍，表明進(jìn)入溶液溫度設(shè)置，按“升、降”鍵設(shè)置到溶液的溫度，然后按“確認(rèn)”鍵，儀器顯示“測(cè)量”進(jìn)入測(cè)量狀態(tài)3. 儀器在測(cè)量狀態(tài)下，將清洗過(guò)的電極浸入溶液中，此時(shí)顯示數(shù)值即為被測(cè)溶液的電導(dǎo)率值。 第 14 頁(yè)長(zhǎng)江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿實(shí)驗(yàn)四 液體飽和蒸汽壓的測(cè)定4.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?學(xué)習(xí)靜動(dòng)態(tài)法測(cè)定液體飽和蒸汽壓與溫度的關(guān)系。2掌握U型管壓差計(jì)及數(shù)字式壓力計(jì)的使用方法和真空泵的使用，初步掌握真空實(shí)驗(yàn)技術(shù)，用數(shù)字式壓力計(jì)測(cè)定異丙醇的飽和蒸汽壓。3明確純液體飽和蒸氣壓的定義和氣液兩相平衡的概念，深入了解純液體飽和蒸氣壓和溫度的關(guān)系克勞修斯-克拉貝龍方程式。4學(xué)會(huì)用圖解法求被測(cè)液體在實(shí)驗(yàn)溫度范圍內(nèi)的平均摩爾氣化熱與正常沸點(diǎn)。4.2 實(shí)驗(yàn)原理一定溫度下，在一真空的密閉容器中，液體很快和它的蒸氣建立動(dòng)態(tài)平衡即蒸氣分子向液面凝結(jié)和液體分子從表面逃逸的速度相等，此時(shí)液面上的蒸氣壓力就是液體在此溫度時(shí)的飽和蒸氣壓，液體的飽和蒸氣壓與溫度有一定的關(guān)系，溫度升高，分子運(yùn)動(dòng)加劇，因而單位時(shí)間內(nèi)從液面逸出的分子數(shù)增多，蒸氣壓增大。反之，溫度降低時(shí)，則蒸氣壓減小。當(dāng)蒸氣壓與外界相等時(shí)，液體便沸騰，外壓不同時(shí)，液體的沸點(diǎn)不同。我們把外壓為101.325kPa時(shí)沸騰溫度定為液體正常的沸點(diǎn)。液體的飽和蒸氣壓與溫度的關(guān)系可用克勞修斯克拉貝龍（Clausiua-clapey-ron）方程式來(lái)表示式中p為液體在溫度T時(shí)的飽和蒸氣壓（Pa），T為熱力學(xué)溫度（K），Hm為液體摩爾汽化熱，R為氣體常數(shù)。在溫度變化較小的范圍內(nèi)，則可把Hm視為常數(shù)，當(dāng)作平均摩爾汽化熱，將上式積分得：式中A為積分常數(shù)，與壓力p的單位有關(guān)。上式可知，在一定溫度范 第 15 頁(yè)長(zhǎng)江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿圍內(nèi)，測(cè)定不同溫度下得飽和蒸氣壓，以lgp對(duì)作圖，可得一直線，被測(cè)液體的飽和蒸氣壓。此法一般適用于蒸氣壓比較小的液體。而由直線的斜率可以求出實(shí)驗(yàn)溫度的液體平均摩爾汽化熱vapHm。當(dāng)外壓為101.325kPa時(shí)，液體的蒸氣壓與外壓相等時(shí)的溫度稱(chēng)為該液體的正常沸點(diǎn)。從圖中也可求得其正常沸點(diǎn)。測(cè)定液體飽和蒸氣壓的方法主要有以下三種：（1）飽和氣流法在一定溫度和壓力下通過(guò)一定體積巳被待測(cè)液體所飽和的氣流，用某物質(zhì)完全吸收，然后稱(chēng)量吸收物質(zhì)增加的重量，便可計(jì)算蒸氣的分壓，這個(gè)分壓就是該溫度下被測(cè)液體的飽和蒸氣壓。此法一般適用于蒸氣壓比較小的液體。（2）靜態(tài)法在某一溫度下將被測(cè)液體放在一個(gè)密閉的體系中，直接測(cè)量其飽和蒸氣壓，此法一般適用于蒸氣壓比較大的液體。（3）動(dòng)態(tài)法利用當(dāng)液體的蒸氣壓與外壓相等時(shí)液體沸騰的原理，測(cè)定液體在不同外壓時(shí)的沸點(diǎn)就可求出不同溫度下的蒸氣壓。4.3 實(shí)驗(yàn)儀器與用品飽和蒸汽壓測(cè)定裝置一套（見(jiàn)圖1），真空泵1臺(tái)，數(shù)字式壓力計(jì)1臺(tái)1. 緩沖球 2. 攪拌器 3. 溫度計(jì) 4. 冷凝管5. 平衡管 6. 緩沖瓶 7 冷阱 8.恒溫水浴圖1 飽和蒸汽壓測(cè)定裝置 第 16 頁(yè)長(zhǎng)江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿溫度計(jì)，攪拌器,加熱器。異丙醇。4.4 實(shí)驗(yàn)步驟1安裝裝置面板圖示連接儀器及裝置。開(kāi)機(jī)預(yù)熱510分鐘，在系統(tǒng)與大氣相通時(shí)置零。2裝樣將平衡管（又稱(chēng)等位計(jì)、等壓計(jì)）內(nèi)裝入適量待測(cè)液體異丙醇。A球管約2/3體積，U形管兩邊各1/2體積。3系統(tǒng)氣密性檢查將穩(wěn)壓瓶上的通大氣閥關(guān)閉，打開(kāi)接系統(tǒng)和真空泵的兩個(gè)閥門(mén)；開(kāi)啟真空泵，抽至一定真空度時(shí)，關(guān)閉通真空泵閥門(mén)，并觀察儀器顯示數(shù)值（-53-67kPa），數(shù)值沒(méi)有明顯的下降說(shuō)明系統(tǒng)氣密性很好；否則需要檢查漏點(diǎn)，并消除。4排除球管上方空間內(nèi)的空氣氣密性好即可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，調(diào)節(jié)恒溫槽的溫度為298.2K，關(guān)閉通大氣的閥門(mén)，打開(kāi)連接系統(tǒng)及真空泵的閥門(mén)，打開(kāi)真空泵進(jìn)行抽空，使球中液體內(nèi)溶解的空氣和A/B空間內(nèi)的空氣呈氣泡狀，通過(guò)B管中液體排出， 抽一定時(shí)間后（35min），關(guān)閉接真空泵的閥門(mén)，調(diào)節(jié)通大氣的閥門(mén)， 使空氣緩慢進(jìn)入系統(tǒng)，直至U型管雙臂液體等高時(shí)從儀表讀數(shù)。同法， 再抽氣，再讀數(shù)；直至兩次讀數(shù)相差無(wú)幾（不大于67Pa），則表示球體液面上的空間已經(jīng)被異丙醇飽和蒸氣充滿。5飽和蒸汽壓的測(cè)定用上述方法測(cè)定再測(cè)定5個(gè)不同溫度時(shí)異丙醇的蒸氣壓（每次溫度差為5K）。在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前，需要讀取當(dāng)前大氣壓P0，計(jì)算蒸氣壓P。P= P0-E(E為儀器讀數(shù)) 第 17 頁(yè)長(zhǎng)江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿5實(shí)驗(yàn)結(jié)束后打開(kāi)通大氣的閥門(mén)，使壓力表回復(fù)零位。關(guān)閉冷卻水，打開(kāi)通空泵閥門(mén)，關(guān)閉所有電源，使實(shí)驗(yàn)裝置復(fù)原。4.5 數(shù)據(jù)記錄與處理1將數(shù)據(jù)（如室溫、大氣壓、沸騰溫度、壓力差和壓力）列表格。表2-1 沸點(diǎn)及蒸汽壓的測(cè)定編號(hào)溫度/KE/kPa飽和蒸氣壓p/kPalg12作蒸氣壓-溫度曲線，從曲線求出異丙醇的正常沸點(diǎn)Tb。3作lgp圖，由直線斜率求平均摩爾氣化焓，并與文獻(xiàn)值進(jìn)行比較。4.6 實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng) 1測(cè)量前按下校零按鈕校零，測(cè)量過(guò)程中不可再按校零。2放入空氣必須小心，防止過(guò)多使空氣倒灌，否則重新抽氣排氣。3注意抽氣時(shí)先開(kāi)啟真空泵后打開(kāi)體系與穩(wěn)壓瓶間的活塞；停止抽氣時(shí)先打開(kāi)通大氣的閥門(mén)，使壓力表回復(fù)零位，打開(kāi)通空泵閥門(mén)使大氣與真空泵相通，再關(guān)真空泵。4.7 思考題 1在試驗(yàn)過(guò)程中，為什么要防止空氣倒灌？2怎樣判斷空氣以被趕凈？能否在加熱情況下檢查是否漏氣？3體系的平衡蒸氣壓是由什么決定的？與液體的量和容器的大小是否有關(guān)？ 第 18 頁(yè)長(zhǎng)江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿實(shí)驗(yàn)五 燃燒熱的測(cè)定5.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?通過(guò)測(cè)定萘的燃燒熱明確燃燒熱的定義，了解定壓燃燒熱與定容燃燒熱的差別，掌握有關(guān)熱化學(xué)實(shí)驗(yàn)的一般知識(shí)和技術(shù)。2掌握氧彈式量熱計(jì)的原理、構(gòu)造及其使用方法。3了解高壓鋼瓶的有關(guān)知識(shí)并能正確使用。5.2 實(shí)驗(yàn)原理燃燒熱是指1mol物質(zhì)完全燃燒時(shí)的熱效應(yīng)，是熱化學(xué)中重要的基本數(shù)據(jù)。一般化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)，往往因?yàn)榉磻?yīng)太慢或反應(yīng)不完全，因而難以直接測(cè)定。但是，通過(guò)蓋斯定律可用燃燒熱數(shù)據(jù)間接求算。因此燃燒熱廣泛地用在各種熱化學(xué)計(jì)算中。許多物質(zhì)的燃燒熱和反應(yīng)熱已經(jīng)精確測(cè)定。測(cè)定燃燒熱的氧彈式量熱計(jì)是重要的熱化學(xué)儀器，在熱化學(xué)、生物化學(xué)以及某些工業(yè)部門(mén)中廣泛應(yīng)用。燃燒熱可在恒容或恒壓情況下測(cè)定。由熱力學(xué)第一定律可知：在不做非膨脹功情況下，恒容反應(yīng)熱QVU，恒壓反應(yīng)熱QpH。在氧彈式量熱計(jì)中所測(cè)燃燒熱為QV，而一般熱化學(xué)計(jì)算用的值為Qp，這兩者可通過(guò)下式進(jìn)行換算：QpQV nRT （1）式中：n為反應(yīng)前后生成物與反應(yīng)物中氣體的摩爾數(shù)之差；R為摩爾氣體常數(shù)；T為反應(yīng)溫度(K)。在盛有定量水的容器中，放入內(nèi)裝有一定量樣品和氧氣的密閉氧彈，然后使樣品完全燃燒，放出的熱量通過(guò)氧彈傳給水及儀器，引起溫度升高。氧彈量熱計(jì)的基本原理是能量守恒定律，測(cè)量介質(zhì)在燃燒前后溫度的變化值，則恒容燃燒熱為：QVW(t終t始) （2）式中：W為樣品等物質(zhì)燃燒放熱使水及儀器每升高1所需的熱量，稱(chēng)為水當(dāng)量。 第 19 頁(yè)長(zhǎng)江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿水當(dāng)量的求法是用已知燃燒熱的物質(zhì)(如本實(shí)驗(yàn)用苯甲酸)放在量熱 計(jì)中燃燒，測(cè)定其始、終態(tài)溫度，一般來(lái)說(shuō)，對(duì)不同樣品，只要每次的水量相同，水當(dāng)量就是定值。熱化學(xué)實(shí)驗(yàn)常用的量熱計(jì)有環(huán)境恒溫式量熱計(jì)和絕熱式量熱計(jì)兩種。環(huán)境恒溫式量熱計(jì)的構(gòu)造如圖3-1所示。由圖可知，環(huán)境恒溫式量熱計(jì)的最外層是儲(chǔ)滿水的外筒(圖中5)，當(dāng)氧彈中的樣品開(kāi)始燃燒時(shí)，內(nèi)筒與外筒之間有少許熱交換，因此不能直接測(cè)出初溫和最高溫度，需要由溫度時(shí)間曲線(即雷諾曲線)進(jìn)行確定, 詳細(xì)步驟如下：將樣品燃燒前后歷次觀察的水溫對(duì)時(shí)間作圖，聯(lián)成FHIDG折線，如圖3-2所示。圖中H相當(dāng)于開(kāi)始燃燒之點(diǎn)，D為觀察到的最高溫度讀數(shù)點(diǎn)，作相當(dāng)于環(huán)境溫度之平行線JI交折線于I過(guò)I點(diǎn)作ab垂線，然后將FH線和GD線外延交ab線A、C兩點(diǎn)，A點(diǎn)與C點(diǎn)所表示的溫度差即為欲求溫度的升高T。圖中AA為開(kāi)始燃燒到溫度上升至環(huán)境溫度這段 圖3-1 恒溫式氧彈量熱計(jì) 1-氧彈；2-溫度傳感器；3-內(nèi)筒；4-空氣隔層；5-外筒；6-攪拌時(shí)間t1內(nèi)，由環(huán)境輻射進(jìn)來(lái)和攪拌引進(jìn)的能量而造成體系溫度的升高必須扣除，CC為溫度由環(huán)境溫度升高到最高點(diǎn)D這一段時(shí)間t2內(nèi)，體系向環(huán)境輻射出能量而造成體系溫度的降低，因此需要添加上。由此可見(jiàn)AC兩點(diǎn)的溫差是較客觀地表示了由于樣品燃燒致使量熱計(jì)溫度升 第 20 頁(yè)長(zhǎng)江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿高的數(shù)值。有時(shí)量熱計(jì)的絕熱情況良好，熱漏小，而攪拌器功率大，不斷稍微引進(jìn)能量使得燃燒后的最高點(diǎn)不出現(xiàn)，如圖3-2與3-3所示。這種情況下T仍然可以按照同樣方法校正。 圖3-2 絕熱較差時(shí)的雷諾校正圖 圖3-3 絕熱良好時(shí)的雷諾校正圖 5.3 實(shí)驗(yàn)儀器與用品氧彈式量熱計(jì)1套，BS-IIS型測(cè)定數(shù)據(jù)采集接口裝置，壓片機(jī)，氧氣鋼瓶（帶氧氣表），電子天平1臺(tái)（0.0001g），燃燒絲。苯甲酸（A.R），萘（A.R）。5.4 實(shí)驗(yàn)步驟1水當(dāng)量的測(cè)定：（1）儀器預(yù)熱將量熱計(jì)及其全部附件清理干凈，將有關(guān)儀器通電預(yù)熱。（2）樣品壓片 取約10cm長(zhǎng)的燃燒絲一根，分別在電子天平上準(zhǔn)確稱(chēng)重；在電子臺(tái)秤上粗稱(chēng)0.70.8g苯甲酸，在壓片機(jī)中壓成片狀。（3）氧彈充氧將氧彈的彈頭放在彈頭架上，把燃燒絲的兩端分別緊繞在氧彈頭上的兩根電極上；把彈頭放入彈杯中，擰緊，用萬(wàn)用表檢查兩極是否導(dǎo)通，若導(dǎo)通，則充氧，開(kāi)始先充約0.5MPa氧氣，然后開(kāi)啟出口，借以趕出氧彈中的空氣。再充入1.5MPa氧氣。氧彈放入量熱計(jì)中，接好點(diǎn)火線。 第 21 頁(yè)長(zhǎng)江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿（4）調(diào)節(jié)水溫調(diào)節(jié)水溫約低于外筒水溫1。用容量瓶量取3000mL（視內(nèi)筒容積而定）已調(diào)溫的水注入內(nèi)筒，水面蓋過(guò)氧彈，裝好攪拌頭。（5）測(cè)定水當(dāng)量打開(kāi)攪拌器，接通溫差測(cè)量?jī)x，撥在溫度擋上，待溫度穩(wěn)定后開(kāi)始記錄溫度，每隔30s記錄一次，直到連續(xù)幾min水溫有規(guī)律微小變化，開(kāi)啟“點(diǎn)火”按鈕，當(dāng)溫度明顯升高時(shí)，說(shuō)明點(diǎn)火成功，繼續(xù)每30s記錄一次；到溫度升至最高點(diǎn)后，再記錄幾min，停止實(shí)驗(yàn)。停止攪拌，取出氧彈，放出余氣，打開(kāi)氧彈蓋，若氧彈中無(wú)灰燼， 表示燃燒完全，將剩余燃燒絲稱(chēng)重，待處理數(shù)據(jù)時(shí)用。2測(cè)量萘的燃燒熱 稱(chēng)取0.60.7g萘，重復(fù)上述步驟測(cè)定之。5.5 實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1 內(nèi)筒中加3000mL水后若有氣泡逸出，說(shuō)明氧彈漏氣，設(shè)法排除。2攪拌時(shí)不得有摩擦聲。3燃燒樣品萘?xí)r，內(nèi)筒水要更換且需重新調(diào)溫。4氧氣瓶在開(kāi)總閥前要檢查減壓閥是否關(guān)好；實(shí)驗(yàn)結(jié)束后要關(guān)上鋼瓶總閥，注意排凈余氣，使指針回零。5.6 數(shù)據(jù)記錄與處理1將實(shí)驗(yàn)條件和原始數(shù)據(jù)列表記錄。2由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分別求出苯甲酸、萘燃燒前后的t始和t終。3由苯甲酸數(shù)據(jù)求出水當(dāng)量W。Qv（苯甲酸）W(t終t始)式中：Qv（苯甲酸）=-3230.6kJmol1。4求出萘的燃燒熱QV，換算成Qp。5將所測(cè)萘的燃燒熱值與文獻(xiàn)值比較，求出誤差，分析誤差產(chǎn)生的原因。 第 22 頁(yè)長(zhǎng)江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿5.7 思考題1在使用氧氣鋼瓶及氧氣減壓閥時(shí)，應(yīng)注意哪些基本要求？2. 本實(shí)驗(yàn)中，那些為體系？那些為環(huán)境？實(shí)驗(yàn)過(guò)程中有無(wú)熱損耗，如何降低熱損耗？3. 在環(huán)境恒溫式量熱計(jì)中，為什么內(nèi)筒水溫要比外筒水溫低？低多少合適？ 第 23 頁(yè)長(zhǎng)江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿實(shí)驗(yàn)六 溶解熱的測(cè)定6.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解電熱補(bǔ)償法測(cè)定熱效應(yīng)的基本原理及儀器使用。2測(cè)定硝酸鉀在水中的積分溶解熱，并用作圖法求得其微分稀釋熱、積分稀釋熱和微分溶解熱。3初步了解計(jì)算機(jī)采集處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、控制化學(xué)實(shí)驗(yàn)的方法和途徑。6.2 基本原理1物質(zhì)溶解于溶劑過(guò)程的熱效應(yīng)稱(chēng)為溶解熱。它有積分（或變濃）溶解熱和微分（或定濃）溶解熱兩種。前者是1mol溶質(zhì)溶解在n0mol溶劑中時(shí)所產(chǎn)生的熱效應(yīng)，以Qs表示。后者是1mol溶質(zhì)溶解在無(wú)限量某一定濃度溶液中時(shí)所產(chǎn)生的熱效應(yīng)，即。溶劑加到溶液中使之稀釋時(shí)所產(chǎn)生的熱效應(yīng)稱(chēng)為稀釋熱。它也有積分（或變濃）稀釋熱和微分（或定濃）稀釋熱兩種。前者是把原含1mol溶質(zhì)和n01mol溶劑的溶液稀釋到含溶劑n02mol時(shí)所產(chǎn)生的熱效應(yīng)，以Qd表示，顯然，Qd=Qs，n02Qs，n01。后者是1mol溶劑加到無(wú)限量某一定濃度溶液中時(shí)所產(chǎn)生的熱效應(yīng)，即。2積分溶解熱由實(shí)驗(yàn)直接測(cè)定，其它三種熱效應(yīng)則需通過(guò)作圖來(lái)求：設(shè)純?nèi)軇?、純?nèi)苜|(zhì)的摩爾焓分別為H*m，A和H*m，B，一定濃度溶液中溶劑和溶質(zhì)的偏摩爾焓分別為Hm，A和Hm，B，若由nAmol溶劑和nBmol溶質(zhì)混合形成溶液，則混合前的總焓為 H = nAH*mA+nBH*mB （1）混合后的總焓為 H = nAHm，A + nBHm，B （2）此混合（即溶解）過(guò)程的焓變?yōu)镠 = H H = nA（Hm，A H*m，A）+ nB（Hm，B H*m，B）= nAHm，A + nBHm，B （3） 第 24 頁(yè)長(zhǎng)江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿根據(jù)定義，Hm，A即為該濃度溶液的微分稀釋熱，Hm，B即為該濃度溶液的微分溶解熱，積分溶解熱則為： （4）故在Qs n0圖上，某點(diǎn)切線的斜率即為該濃度溶液的微分稀釋熱，截距即為該濃度溶液的微分溶解熱。如圖4-1所示：圖6-1 Qs-n0圖3、本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)可視為絕熱，硝酸鉀在水中溶解是吸熱過(guò)程，故系統(tǒng)溫度下降，通過(guò)電加熱法使系統(tǒng)恢復(fù)至起始溫度，根據(jù)所耗電能求得其溶解熱：Q = IVt = I2Rt 。本實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集和處理均由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成。6.3 實(shí)驗(yàn)儀器與用品量熱計(jì)（包括杜瓦瓶、電加熱器、磁力攪拌器）1套，反應(yīng)熱數(shù)據(jù)采集接口裝置1臺(tái)，精密穩(wěn)流電源1臺(tái)，計(jì)算機(jī)1臺(tái)，打印機(jī)1臺(tái)，電子天平1臺(tái)，臺(tái)天平1臺(tái)；硝酸鉀（A.R.）約25.5g，蒸餾水216.2g。6.4 操作步驟圖6-2 微機(jī)測(cè)定溶解熱實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)連接圖（NDRH-IS型） 第 25 頁(yè)長(zhǎng)江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿1按照儀器說(shuō)明書(shū)正確安裝連接實(shí)驗(yàn)裝置，如圖。2在電子天平上依次稱(chēng)取八份質(zhì)量分別約為2.5、1.5、2.5、3.0、3.5、4.0、4.0、4.5 g 的硝酸鉀（應(yīng)預(yù)先研磨并烘干），記下準(zhǔn)確數(shù)據(jù)并編號(hào)。3在臺(tái)天平上稱(chēng)取216.2 g蒸餾水于杜瓦瓶?jī)?nèi)。4打開(kāi)數(shù)據(jù)采集接口裝置電源，溫度探頭置于空氣中預(yù)熱3min，電加熱器置于盛有自來(lái)水的小燒杯中。5打開(kāi)計(jì)算機(jī)，運(yùn)行“SV溶解熱”程序，點(diǎn)擊“開(kāi)始實(shí)驗(yàn)”，并根據(jù)提示一步步完成實(shí) 驗(yàn)（先是測(cè)當(dāng)前室溫，此時(shí)可打開(kāi)恒流源及攪拌器電源，調(diào)節(jié)攪拌速度，調(diào)節(jié)恒流源電流，使加熱器功率在2.25 2.30W之間，然后將加熱器及溫度探頭移至已裝好蒸餾水的杜瓦瓶中，按回車(chē)，開(kāi)始測(cè)水溫，等水溫升至比室溫高0.5時(shí)按提示及時(shí)加入第一份樣品，并根據(jù)提示依次加完八份樣品。實(shí)驗(yàn)完成后，退出，進(jìn)入“數(shù)據(jù)處理”，輸入水及八份樣品的質(zhì)量，點(diǎn)擊“按當(dāng)前數(shù)據(jù)處理”，打印結(jié)果）。6.5 數(shù)據(jù)記錄與處理1記錄水的質(zhì)量、八份硝酸鉀樣品的質(zhì)量及相應(yīng)的通電時(shí)間。2計(jì)算n（H2O）。3計(jì)算每次加入硝酸鉀后的累計(jì)質(zhì)量m（KNO3）和累計(jì)通電時(shí)間t。4計(jì)算每次溶解過(guò)程中的熱效應(yīng)Q：Q = IVt = I2Rt （4.5）5將算出的Q值進(jìn)行換算，求出當(dāng)把1mol硝酸鉀溶于n0mol水中時(shí)的積分溶解熱Qs： （6） （7）6將以上數(shù)據(jù)列表并作Qs n0圖，從圖中求出n0 = 80，100，200， 300，400處的積分溶解熱、微分稀釋熱、微分溶解熱，以及n0從80100，100200，200300，300400的積分稀釋熱。 第 26 頁(yè)長(zhǎng)江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿6.6 實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1儀器要先預(yù)熱，以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中要求I、V也即加熱功率保持穩(wěn)定。2加樣要及時(shí)并注意不要碰到杜瓦瓶，加入樣品時(shí)速度要加以注意，防止樣品進(jìn)入杜瓦瓶過(guò)速，致使磁子陷住不能正常攪拌，也要防止樣品加得太慢，可用小勺幫助樣品從漏斗加入。攪拌速度要適宜，不要太快，以免磁子碰損電加熱器、溫度探頭或杜瓦瓶，但也不能太慢，以免因水的傳熱性差而導(dǎo)致Qs值偏低，甚至使Qs n0圖變形。樣品要先研細(xì)，以確保其充分溶解，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，杜瓦瓶中不應(yīng)有未溶解的硝酸鉀固體。3電加熱絲不可從其玻璃套管中往外拉，以免功率不穩(wěn)甚至短路。4配套軟件還不夠完善，不能在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中隨意點(diǎn)擊按鈕（如不能點(diǎn)擊“最小化”）。5先稱(chēng)好蒸餾水和前兩份KNO3樣品，后幾份KNO3樣品可邊做邊稱(chēng)。6.7 思考題1本實(shí)驗(yàn)裝置是否適用于放熱反應(yīng)的熱效應(yīng)的測(cè)定？2設(shè)計(jì)由測(cè)定溶解熱的方法求 CaCl2(s) + 6H2O(l) = CaCl26H2O(s) 的反應(yīng)熱。3本實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生溫差的主要原因有哪幾方面？如何修正？ 第 27 頁(yè)長(zhǎng)江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿實(shí)驗(yàn)七 凝固點(diǎn)降低法測(cè)相對(duì)分子量7.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1測(cè)定水的凝固點(diǎn)降低值，計(jì)算萘的分子量。 2掌握溶液凝固點(diǎn)的測(cè)定技術(shù)。 3掌握FPD-2A/3A型凝固點(diǎn)溫差測(cè)定儀的使用方法。 7.2 實(shí)驗(yàn)原理 當(dāng)稀溶液凝固析出純固體溶劑時(shí)，則溶液的凝固點(diǎn)低于純?nèi)軇┑哪厅c(diǎn)，其降低值與溶液的質(zhì)量摩爾濃度成正比。即Tf= - Tf = Kfm （1）式中，Tf*為純?nèi)軇┑哪厅c(diǎn)，Tf為溶液的凝固點(diǎn)，mB為溶液中溶質(zhì)B的質(zhì)量摩爾濃度，Kf為溶劑的質(zhì)量摩爾凝固點(diǎn)降低常數(shù)，它的數(shù)值僅與溶劑的性質(zhì)有關(guān)。若稱(chēng)取一定量的溶質(zhì)WB(g)和溶劑WA(g)，配成稀溶液，則此溶液的質(zhì)量摩爾濃度為 （2）式中，MB為溶質(zhì)的分子量。將該式代入(1)式，整理得： （3）若已知某溶劑的凝固點(diǎn)降低常數(shù)Kf值，通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定此溶液的凝固點(diǎn)降低值T，即可計(jì)算溶質(zhì)的分子量MB。通常測(cè)凝固點(diǎn)的方法是將溶液逐漸冷卻，但冷卻到凝固點(diǎn)，并不析出晶體，往往成為過(guò)冷溶液。然后由于攪拌或加入晶種促使溶劑結(jié)晶， 由結(jié)晶放出的凝固熱，使體系溫度回升，當(dāng)放熱與散熱達(dá)到平衡時(shí)，溫度不再改變。此固液兩相共存的平衡溫度即為溶液的凝固點(diǎn)。但過(guò)冷太厲害或寒劑溫度過(guò)低，則凝固熱抵償不了散熱，此時(shí)溫度不