物理化学实验考试准备

一.液体饱和蒸气压的测定二．二元液系相图三．电动势的测定四．蔗糖水解五．乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定六．表面张力的测定七.凝固点降低法测定相对分子质量八.二组分金属相图的绘制--------------------------------------------一.液体饱和蒸气压的测定1．测定液测量体饱和蒸气压的方法有哪些？我院物理化学实验室采用的是什么方法？答：(1)静态法：在某一温度下直接饱和蒸汽压。(2)动态法：在不同外界压力下测定沸点。(3)饱和气流法：使干燥的惰性气体通过被测物质，并使其为被测物质所饱和，然后测定所通过的气体中被测物质蒸汽的含量，就可根据道尔顿分压定律算出此被测物质的饱和蒸汽压。采用静态法测定乙醇的饱和压。2．等压计U型管中的液体起什么作用？冷凝器起什么作用？为什么可用液体本身测定液测量体饱和蒸气压的方法有哪些？我院物理化学实验室采用的是什么方作U型管封闭液？答：(1)U型管作用：①封闭气体，防止空气进行AB弯管内；②作等压计用，以显示U型管两端液面上的压力是否相等。(2)将U型管内封闭液蒸气冷凝，防止其“蒸干”(3)封闭液作用是封闭和作等压计用，可用液体本身作封闭液。若用其它液体作封闭液，则平衡时a球上方的气体为封闭液蒸气和乙醇蒸气的混合气体，测定结果偏高。3．空气倒灌？答：(1)必须重新排除净AB弯管内的空气。(2)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。4．如果升温过程中液体急剧气化，该如何处理？开启旋塞放空气入体系内时，放得过多应如何办？实验过程中为为什么要防止答：缓慢放入空气，使系统压力慢慢升高，以保持等压计两液面平齐，以免使等压计内的乙醇急剧沸腾，使液封量减少。二．二元液系相图1．在“二组分气液平衡相图的测定”实验中，作标准溶液的折光率－组成曲线的目的是什么？答：从标准溶液的折光率－组成曲线上可以得出某沸点下的气相组成和液相组成。2．在“二组分气液平衡相图的测定”实验中，收集气相冷凝液的小槽的大小对实验在“二组分气液平衡相图的测定”实验中，作标准溶液的折光率－组成曲线的目结果有无影响？答：若冷凝管下方的凹形贮槽体积过大，则会贮存过多的气相冷凝液，其贮量超过了按相平衡原理所对应的气相量，其组成不再对应平衡的气相组成，因此必然对相图的绘制产生影响。3．每次加入蒸馏瓶中的三氯甲烷或乙醇是否应按记录表规定精确计量？答：不一定。绘制沸点－组成图时，不必精确知道系统组成。需要精确知道的数据是不同系统组成时的沸点、气相组成和液相组成，而气液两相组成可通过折光率－组成标准曲线得到。4．如何判定气－液两相已达到平衡？答：将液体缓慢加热，当液体沸腾回流一段时间，且体系温度计读数稳定时，可判定气－液两相已达到平衡。三．电动势的测定1．为什么不能用伏特表测定原电池的电动势？答：电池的电动势不能用伏特计测量，其原因是：(1)用伏特计测量，有电流流过电池，电池的内阻电压降使所测电动势偏低；(2)有较大电流通过电极时，电极极化作用使电极电势偏离平衡电极电势，测得的电动势小于电池的可逆电动势；(3)有电流通过电池时，电池会发生化学反应使溶液的浓度改变，导致电动势的改变，从而破坏了电池的可逆性。2．对消法（或补偿法）测电动势的原理是什么？画出该实验的测量线路图，并指出实验中常用到哪些仪器？答：（1）利用对消法（即补偿法）可以使电池在无电流（或极微弱电流）通过的条件下测得两极间的电势差，这时电池反应是在接近可逆条件下进行的，这一电势差即为该电池的平衡电动势。（2）电路图（3）UJ—25型高电势电位差计、检流计、工作电池、标准电池、待测电池、正负电极和温度计3．电位差计、标准电池、检流计及工作电池各有什么作用？答：电位差计：利用补偿法测定被测电极电动势；标准电池：提供稳定的已知数值的电动势EN，以此电动势来计算未知电池电动势。检流计：指示通过电路的电流是否为零；工作电池：为整个电路提供电源，其值不应小于标准电池或待测电池的值。4．测电动势为何要用盐桥？如何选用盐桥以适合不同的体系？答：(1）对于双液电池电动势的测定需用盐桥消除液体接界电势。(2）选择盐桥中电解质的要求是：①高浓度（通常是饱和溶液）；②电解质正、负离子的迁移速率接近相等；③不与电池中的溶液发生反应。具体选择时应防止盐桥中离子与原电池溶液中的物质发生反应，如原电池溶液中含有能与Cl-作用而产生沉淀的Ag+、Hg离子或含有能与K+离子作用的ClO－离子，则不可使用KCl盐桥，应选用KNO3或NH4NO3盐桥。5．在测定电动势过程中，若检流计的指针总往一个方向偏转，可能是什么原因？答：若调不到零点，可能的原因有：（1）电池（包括工作电池、标准电池和待测电池）的正负极接反了；（2）电路中的某处有断路；（3）标准电池或待测电池的电动势大于工作电池的电动势，超出了测量范围。四．蔗糖水解1．本实验是否一定需要校正旋光计的读数？答：不一定。数据处理时利用对作图得直线，在同一台旋光仪测定时，的差值与旋光计的零点校正无关。2．为什么配蔗糖溶液可用粗天平衡量？答：本实验只需要记录αt～t数据，根据作图求得反应速率常数k，数据处理时不需,知道蔗糖溶液的精确初始浓度，故配蔗糖溶液可用粗天平衡量蔗糖。3．如何测定α∞？答：将剩余的混合液置于55℃左右的水浴中温热30分钟，以加速水解反应，然后冷却至实验温度，测其旋光度，此值即可认为是α∞。4．本实验的关键步骤是什么？如何减少误差？答：(1)温度对反应速度影响较大，所以整个过程应保持恒温。用水浴加热反应液测α∞时，温度不宜过高，以免产生副反应，溶液变黄，加热过程应同时避免溶液蒸发使糖的浓度改变，从而影响α∞的测定。(2)由于反应初始阶段速率较快，旋光度变化大，一定要注意时间的准确性。(3)根据反应温度，可适当增加HCl的浓度，以缩短反应时间。五．乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定1．配制乙酸乙酯溶液时，为什么在容量瓶中事先加入适量的蒸馏水？答：避免乙酸乙酯挥发。在容量瓶中事先加入适量的蒸馏水，可以使加入的乙酸乙酯很快溶于水中形成溶液，减少了乙酸乙酯的损失。2．为什么要使两种反应物的浓度相等？如何配制指定浓度的乙酸乙酸溶液？答：(1)为了处理问题方便，在设计这个实验时将反应物CH3COOC2H5和NaOH取相同的初浓度a作为起始浓度。在此条件下存在下式：，以对作图可得一直线，其斜率等于，由此可求得反应速率常数。(2)找出室温下乙酸乙酯的密度，进而计算出配制100mL与NaOH同浓度的乙酸乙酯水溶液所需的乙酸乙酯的毫升数V，然后用1mL移液管吸取VmL乙酸乙酯注入100mL容量瓶中，稀释至刻度即可。3.为什么要使两溶液尽快混合完毕？开始一段时间的测定时隔期为什么要短？答：(1)实验过程中，要记录不同反应时间时体系的电导率，因此两溶液要尽快混合，且在混合时开始按下秒表计时。(2)反应在开始一段时间内，体系的电导率下降较快，因此这段时间测定的时间间隔期要短。4.为何本实验要在恒温条件下进行，而且乙酸乙酯和氢氧化钠溶液在混合前还要预先恒温？答：温度对反应速率常数k影响很大，故反应过程应在恒温条件下进行。5本实验注意事项：答：(1)本实验需用电导水，并避免接触空气及灰尘杂质落入。(2)配好的NaOH溶液要防止空气中的CO2气体进入。(3)乙酸乙酯溶液和NaOH溶液浓度必须相同。(4)乙酸乙酯溶液需临时配制，配制时动作要迅速，以减少挥发损失。六．表面张力的测定1在表面张力测定的试实验中，为什么毛细管尖端应平整光滑，安装时要垂直并刚好接触液面？答：(1)气泡形成半球形时曲率半径R和毛细管半径r相等达最小值，附加压力达最大值，由公式可求出被测液体的表面张力。故为得到半球形气泡，毛细管尖端应平整光滑。(2)如果毛细管尖端插入液下，会造成压力不只是液体表面的张力，还有插入部分液体的压力。2本实验的关键在什么地方，如何减少误差？答：(1)仪器系统不能漏气。(2)所用毛细管必须干净、干燥，应保持垂直，其管口刚好与液面相切。(3)读取压力计的压差时，应取气泡单个逸出时的最大压力差实验二凝固点降低法测定相对分子质量1.什么原因可能造成过冷太甚？若过冷太甚，所测溶液凝固点偏低还是偏高？由此所得萘的相对分子质量偏低还是偏高？说明原因。答：寒剂温度过低会造成过冷太甚。若过冷太甚，则所测溶液凝固点偏低.由于溶液凝固点偏低，?Tf偏大，由此所得萘的相对分子质量偏低。2.寒剂温度过高或过低有什么不好？答：寒剂温度过高一方面不会出现过冷现象，也就不能产生大量细小晶体析出的这个实验现象，会导致实验失败，另一方面会使实验的整个时间延长，不利于实验的顺利完成；而寒剂温度过低则会造成过冷太甚，影响萘的相对分子质量的测定，具体见思考题1答案3.加入溶剂中的溶质量应如何确定?加入量过多或过少将会有何影响？答：溶质的加入量应该根据它在溶剂中的溶解度来确定，因为凝固点降低是稀溶液的依数性，所以应当保证溶质的量既能使溶液的凝固点降低值不是太小，容易测定，又要保证是稀溶液这个前提。如果加入量过多，一方面会导致凝固点下降过多，不利于溶液凝固点的测定，另一方面有可能超出了稀溶液的范围而不具有依数性。过少则会使凝固点下降不明显也不易测定并且实验误差增大。4.估算实验测定结果的误差，说明影响测定结果的主要因素？答：影响测定结果的主要因素有控制过冷的程度和搅拌速度、寒剂的温度等。本实验测定凝固点需要过冷出现，过冷太甚会造成凝固点测定结果偏低，因此需要控制过冷程度，只有固液两相的接触面相当大时，固液才能达到平衡。实验过程中就是采取突然搅拌的方式和改变搅拌速度来达到控制过冷程度的目的；寒剂的温度，寒剂温度过高过低都不利于实验的完成。5.当溶质在溶液中有解离、缔合、溶剂化和形成配合物时，测定的结果有何意义？答:溶质在溶液中有解离、缔合、溶剂化和形成配合物时，凝固点降低法测定的相对分子质量为溶质的解离、缔合、溶剂化或者形成的配合物相对分子质量，因此凝固点降低法测定出的结果反应了物质在溶剂中的实际存在形式。6.在冷却过程中，凝固点测定管内液体有哪些热交换存在？它们对凝固点的测定有何影响？答：凝固点测定管内液体与空气套管、测定管的管壁、搅拌棒以及温差测量仪的传感器等存在热交换。因此，如果搅拌棒与温度传感器摩擦会导致测定的凝固点偏高。测定管的外壁上粘有水会导致凝固点的测定偏低。实验五二组分金属相图的绘制1.对于不同成分混合物的步冷曲线，其水平段有什么不同？答：纯物质的步冷曲线在其熔点处出现水平段，混合物在共熔温度时出现水平段。而平台长短也不同。2.作相图还有哪些方法？答：作相图的方法还有溶解度法、沸点法等。3.通常认为，体系发生相变时的热效应很小,则用热分析法很难测得准确相图，为什么？在含Bi30%和80%的二个样品的步冷曲线中第一个转折点哪个明显？为什么？答：因为热分析法是通过步冷曲线来绘制相图的，主要是通过步冷曲线上的拐点和水平段(斜率的改变)来判断新相的出现。如果体系发生相变的热效应很小，则用热分析法很难产生拐点和水平段。30%样品的步冷曲线中第一个转折点明显，熔化热大的Sn先析出，所以当发生相变时可以提供更多的温度补偿，使曲线斜率改变较大。4.有时在出现固相的冷却记录曲线转折处出现凹陷的小弯，是什么原因造成的？此时应如何读相图转折温度？答：这是由于出现过冷现象造成的，遇到这种情况可以通过做延长线的方式确定相图的转折温度。5.金属熔融系统冷却时，冷却曲线为什么出现折点？纯金属、低共熔金属、及合金等转折点各有几个？曲线形状为何不同？答：因为金属熔融系统冷却时，由于金属凝固放热对体系散热发生一个补偿，因而造成冷却曲线上的斜率发生改变，出现折点。纯金属、低共熔金属各出现一个水平段，合金出现一个折点和一个水平段。由于曲线的形状与样品熔点温度和环境温度、样品相变热的多少、保温加热炉的保温性能和样品的数量均有关系，所以样品的步冷曲线是不一样的。对于纯金属和低共熔金属来说只有一个熔点，所以只出现平台。而对于合金来说，