物化实验思考题答案

实验十乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定1.本实验为什么需要在恒温下进行？答：因为反应速率k受温度的影响大，（kT+10）/kT=2-4，若反应过程中温度变化比较大，则测定的结果产生的误差较大。2.为什么在测定κ0时要用0.0100mol·dm-3的氢氧化钠溶液，测定κ∞时要用0.0100mol·dm-3的CH3COONa溶液？答：κ0是反应：CH3COOC2H5＋NaOH→CH3COONa＋C2H5OH体系t=0时的电导率，但是CH3COOC2H5与NaOH混合的瞬间就已开始反应，因而混合后第一时间测的κ也不是t=0时的电导率。根据CH3COOC2H5与NaOH体积和浓度都相等，二者混合后浓度均稀释一倍，若忽略CH3COOC2H5的电导率，0.0100mol·dm-3NaOH所测κ即为κ0；κ∞是上述反应t=∞时的电导率，当反应完全时，CH3COONa的浓度和t=0时NaOH浓度相同，若忽略C2H5OH的电导率，0.0100mol·dm-3的CH3COONa所测κ即为κ∞。3.为什么NaOH溶液和CH3COOC2H5溶液要足够稀？答：因为乙酸乙酯与氢氧化钠反应的本质原理是乙酸乙酯和水发生水解反应，若氢氧化钠浓度过高的话则会抑制水的电离，而乙酸乙酯的溶解度不高，所以只能配稀溶液。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.本实验为什么可用测定反应液的电导率的变化来代替浓度的变化？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。5.本实验为什么要求NaOH溶液和CH3COOC2H5溶液混合一半时就开始计时？反应液的起始浓度应该是多少？答：乙酸乙酯微溶于水，刚开始反应时乙酸乙酯和水分层，混合不均匀；随着水解的进行，生成的乙醇和乙酸乙酯及水能互溶，其次，故反应一半时开始计时能够提高测定的准确率；反应液的起始浓度应为0.0100mol·dm-3。6.利用反应物、产物的某物理性质间接测量浓度进行动力学研究应满足哪些条件？答：该物理性质需要满足的条件：易于测量，并能用数值表示；该性质在一定环境条件下是稳定的；该物理性质和反应物、产物的浓度之间有一个明确的推导公式。实验七+实验八电动势及化学反应热力学函数变化值的测定1.为什么不能用伏特计测量电池电动势？答：（1）用伏特计测量，有电流通过电池，电池的内阻电压下降，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.对消法测量电池电动势的主要原理是什么？答：利用对消法可以使电池在无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，这一电势差即为电池的平衡电动势。3.盐桥有什么作用？应选用什么样的电解质做盐桥？答：盐桥起到降低液接电势和使两种溶液相连构成闭合电路的作用，常用于电池实验材料。电解质条件：不与两种电解质溶液反应且阴阳离子的迁移数相等，而且浓度要高。4.为什么本法测定电池反应的热力学函数变化值时，电池内进行的化学反应必须是可逆的，电动势又必须用对消法测定？答：因为Gibbs-Helmholtz方程是建立在可逆过程上的，根据电动势的定义，要在电流等于零时才能测出准确值，当电路中有电流时，会使电极处产生极化作用，也就会使电极电势降低，从而使测量值低于实际值，所以必须在电流等于零时才能测，故必须用对消法测定。5.什么是盐桥？答：盐桥是由琼脂和饱和氯化钾或饱和硝酸铵溶液构成的，常用在原电池中，用来在两种溶液中转移电子。实验二十（Ⅲ）最大气泡压力法测定溶液的表面张力1.液体表面张力的大小与哪些因素有关？答：与液体的成分、溶质的浓度、温度及表面气氛等因素有关。2.表面张力仪的清洁与否对所测数据有何影响？答：气泡不能连续平稳地通过压差计，读数不稳，数据不准确。3.为什么不能将毛细管插进液体里去？答：如果毛细管末端插入到液体内部，毛细管内会有一段液柱产生压力，则测定管中的压力会变小，ΔPmax会变大，测量结果偏大。4.气泡如果出得很快对结果有何影响？答：会使测得的表面张力结果偏大，因为逸出太快，读数不稳定，还没达到ΔP最大值时气泡已破裂，ΔP最大值偏小。5.本实验为什么要读取最大压力差？答：附加压力与表面张力成正比，与气泡曲率半径成反比，当气泡曲率半径r为最小即毛细管半径R时，压力差达到最大，故要读取最大压差。6.为什么不需要知道毛细管的半径？答：因为做实验时用的是同一支毛细管，其尖口的半径r不变，而r/2=k，由测蒸馏水（纯水）的压力差和在不同温度下查表得到的σH2O计算出来，所以可以不必知道毛细管脚尖口的半径。实验九蔗糖转化反应速率常数的测定1.蔗糖转化反应的速率与哪些条件有关？该反应作为一级反应的必要条件是什么？答：条件：温度、催化剂的浓度及催化剂的种类；必要条件：温度2.为什么可以用蒸馏水来校正旋光仪的零点？在本实验中，若不进行校正，对实验结果是否有影响，为什么？答：因为蔗糖溶液以蒸馏水作溶剂，这样就消除了溶剂对实验结果的影响，且蒸馏水没有旋光性，其旋光度为零，故可以用蒸馏水来校正旋光仪的零点；无影响，本实验中，因为测定反应速率常数k利用旋光度的差值（αt-α∞），不用蒸馏水校正，lg（αt-α∞）对t作图得到的斜率仍正确。3.配制蔗糖溶液时，蔗糖浓度配制准确与否对求出的反应的速率常数k有无影响？答：无影响，因为反应的速率常数只与温度和催化剂浓度有关。4.当把蔗糖溶液和盐酸溶液相互混合时，你认为是把盐酸倒入蔗糖好，还是把蔗糖倒入盐酸更好？请说明理由。答：把盐酸倒入蔗糖好。如果将蔗糖倒入盐酸中，由于H+浓度高，反应速率大，一旦加入蔗糖则马上分解产生果糖和葡萄糖，在开始测量时，已经有一部分蔗糖产生了反应，记录t时刻对应的旋光度已经不再准确，影响测量结果。反之，将盐酸溶液倒入蔗糖溶液中，由于H+的浓度小，反应速率小，计时之前所进行的反应的量很小。5.使用旋光仪测定旋光度是以三分视野分界线消失且较暗的位置读数，可否以三分视野分界线消失且较亮的位置读数？那种方法更好？答：不能以三分视野消失且较亮的位置读数。第一种方法更好，因为人的视觉在暗视野下对明暗均匀与不均匀比较敏感，调节亮度相等的位置更为准确。若采用视场明亮的三分视野，则不易辨明三个视场的消失。实验二溶解热的测定1.温度和浓度对溶解热有无影响？答：有影响。温度，压力以及溶质和溶剂的性质，用量，是影响溶解热的显著因素。对于固态晶体的溶解，在水合，形成水化膜，扩散时有差别，所以温度和浓度都会影响以上过程进行的难以程度，以及相应的热效应。2.本实验为什么要测量热体系的热容？答：因为在溶解过程中有温度变化，则热量有变化，溶解过程中放出的热量会被量热体系吸收一部分，所以要测量热体系的热容。实验二十（Ⅰ）乙醇蒸发焓的测定1.静态法测蒸汽压的原理是什么？答：把待测物放在一个封闭体系中，在不同温度下，直接测量蒸汽压或在不同外界压力下测液体的沸点。2.能否在加热情况下检查是否漏气？答：不能。因为温度升高，使气体的压力增大，且温度不能恒定，气液两相不能达到平衡，同时，压力增大会弥补因漏气减小的压力，造成不漏气或漏气程度很小。3.如何判断等压计中试样球与等压计间空气已全部排出？如未排尽空气对实验有何影响？答：在使试样球内液体沸腾了3-5分钟，可以认为其中空气已被全部排出。试样球与等压计间有空气会使所测蒸汽压降低导致所测沸点降低。4.试验时抽气及漏入空气的速度应如何控制，为什么？答：抽气速度以使气泡一个一个地逸出为宜，如发现气泡成串上窜，缓缓打开进气活塞，漏入空气时也要缓缓打开进气活塞。因为要有空气倒灌入a、b管中蒸汽压测量值将会降低。5.升温时如液体急剧汽化应作何处理？答：缓缓放入空气，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。6.每次测定前是否需要重新抽气？答：不需要，因为不同温度其饱和蒸汽压也不同，而且饱和蒸汽压随着浓度梯度升高而升高，即压力计的测量值在减小，设计温度升高梯度，可以避免每次测定前重新抽气这一步骤。7.等压计的U形管内所贮液体起何作用？答：（1）封闭气体，防止空气进入a，b弯管内；（2）作等压计用，以显示U形管两端液面上的压力是否相等。实验二十（Ⅱ）双液系的气-液平衡相图1.作乙醇-环己烷标准溶液的折光率-组成工作曲线的目的是什么？答：求平衡体系的两相组成，组成与沸点之间的关系。2.每次加入烧瓶中的乙醇或环己烷是否应严格按记录表规定的精确值来进行？答：乙醇及环己烷的量可以不是很准确，因为工作曲线已经绘制出来，只要通过测定折光率就可以知道其组成。3.测定乙醇和环己烷的沸点时为什么要求烧瓶内必须是干燥的，而测定混合液的沸点组成时则可不必将原先附在瓶壁的混合液绝对除净？答：测试纯样时，如果烧瓶内不是干燥的，所测得的沸点就不是纯样的沸点，测试混合样时，其沸点和气液组成都是实验直接测定的，绘制图像时只需要这几个数据，并不需要测试样的准确组成，也跟试样的量无关。4.如何判定气液相已达平衡状态？收集气相冷凝液的小球过大或过小对实验结果有何影响？答：当温度计读数稳定时表示气液相已达平衡状态，体积过大，冷凝液回流液体不能回到溶液中，会造成分馏影响实验结果；若体积过小，则收集不到足够的溶液。5.为什么工业上常生产95%酒精？只用精馏含水酒精的方法是否可能获得无水酒精？答：因为种种原因在此条件下，蒸馏产物只能得95%的酒精。不可能只用精馏含水酒精的方法获得无水酒精，95%的酒精含有5%的水，它是一个共沸物，在沸点时蒸出的仍是同样比例的组分，所以利用分馏法不能除去5%的水。工业上无水乙醇的制法是现在此基础上加入一定量的苯，再进行蒸馏。实验一燃烧热的测定1.指出公式中各项的物理意义。答：公式（1）：Qp,m=QU,m+∑vB(g)RT∑νB(g)为反应中产物气体物质的总物质的量与反应物气体物质总物质的量之差；R为气体常数；T为反应的绝对温度。公式（2）：-MmQV,m-m点火丝Q点火丝-m棉线Q棉线=C量热计ΔTC量热计为量热计的热容，表示量热计，每升高1℃所需吸收的热量；△T为样品燃烧前后量热计温度的变化值；m为待测物质的质量；M为待测物质的相对摩尔质量；Qv,m为待测物质的恒容燃烧热；m点火丝为点火丝的质量；Q点火丝为点火丝的燃烧热；m棉线为棉线的质量；Q棉线为棉线的燃烧热。2.数字贝克曼温度计的使用方法是什么？数字贝克曼温度计与普通温度计的主要区别是什么？答：使用方法：①操作前准备，将探头插入被测物，并打开电源开关；②温度测量：先将“温度—温差”置于“温度”，其次将面板“测量—保持”置于测量位置；③温差测量：先将“温度—温差”置于“温差”位置，其次将面板“测量—保持”置于测量位置，再次，按被测物的实际温度调节到“基温选择”使读数的绝对值尽可能小。区别：数字贝克曼温度计是用热电耦做的，利用的热电耦原理；普通温度计利用的是物质密度的变化。3.在本实验装置中哪些是体系？哪些是环境？体系和环境通过哪些途径进行热交换？这些热交换对结果影响怎样？答：体系：内筒水，氧弹，温度计，内筒搅拌器。环境：外筒水实验过程中，由于对流和辐射，存在热消耗，如：内桶水温与环境温差过大，内桶盖有缝隙会散热，搅拌时搅拌器摩擦内筒内壁使热容易向外辐射。采取措施:（1）量热计上方加盖，减少对流；（2）外筒内壁和内筒外壁皆镀成镜面，减少热辐射，这些热辐射将会降低被测物的燃烧热。4.使用氧气要主要哪些问题？答：使用前要检查连接部位是否漏气，可涂上肥皂液进行检查，调整至确实不漏气后才进行实验；由于氧气只要接触油脂类物质，就会氧化发热，甚至有燃烧、爆炸的危险。因此