SZU材料物化实验讲义

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1、材料物化实验讲义（上）深圳大学材料学院 目 录实验室安全须知 3化学实验操作中常见的“错”与“对” 4化学实验常用仪器的使用方法及注意事项 6实验报告书写要求 9实验六 电导法测定水溶性表面活性剂的临界胶束浓度 10实验一 凝固点降低法测定摩尔质量 13实验二 纯液体饱和蒸气压的测量 17实验三 燃烧热的测定 21实验四 分解反应平衡常数的测定 26实验五 恒温槽装配和性能测试 30实验数据表达及复杂仪器原理与使用方法（参见复旦大学物理化学实验第三版相关内容） 34化学实验室意外事故处理 36实验室安全须知1、学生做实验前，应进行实验预习，做实验时，必须严格按规程进行操作。使用酒精灯、电炉等，

2、要注意防火，避免烫伤烧伤；使用玻璃仪器注意轻拿轻放，以免造成割伤或损坏；使用用电设备、仪器要注意避免溅入水滴，以免引起短路起火或电击事故。 2、强酸、强碱都有强烈腐蚀作用，取用要十分小心。对于能产生有毒气体的实验操作，必须在通风橱中进行。任何药品都绝对禁止用口偿，也不能直接对着瓶口闻气味。 3、实验剩余的剧毒、易燃、易爆等危险品，要及时送交实验室管理员妥善保管。对于有毒废液，应集中处置。 4、实验室内严禁吸烟、严禁就餐。 5、实验课结束后，学生一律不允许滞留在实验室，严禁学生将实验室仪器、药品带出实验室。6、实验结束后，值日的学生必须关闭实验室的电源、水源、气源和门窗等，经指导老师检查同意后方

3、可离开实验室。化学实验操作中常见的“错”与“对”一、药品的取用出错点：A.取粉末状药品，由于药匙大，加药品时不能深入容器内致使洒落或粘附容器内壁，而不知用V形纸槽代替药匙送药品入容器内。B.倾倒液体药品时,试剂瓶口没紧挨接受器口致使药品外流；标签没向着手心，造成标签被腐蚀。正确方法：A.取用粉末状或细粒状固体，通常用药匙或纸槽。操作时，做到“一送二竖三弹”（即药品平送入试管底部，试管竖直起来，手指轻弹药匙柄或纸槽），使药品全部落入试管底。B.取用块状或大颗粒状固体常用镊子，操作要领是“一横二放三慢竖”。即向试管里加块状药品时，应先把试管横放，把药品放入试管口后，再把试管慢慢地竖起来，使药品沿着

4、管壁缓缓滑到试管底部。C.使用细口瓶倾倒液体药品，操作要领是“一放二向三挨四流”。即先拿下试剂瓶塞倒放在桌面上，然后拿起瓶子，瓶上标签向着手心，瓶口紧挨着试管口，让液体沿试管内壁慢慢流入试管底部。二、胶头滴管的作用出错点：A.中指与无名指没夹住橡皮胶头和玻璃管的连接处；B.将滴管尖嘴伸入接受器口内；C.吸完液体后，将滴管尖嘴朝上。正确方法：夹持时，用无名指和中指夹持在橡皮胶头和玻璃管的连接处，不能用拇指和食指（或中指）夹持，这样可防止胶头脱落。吸液时，先用大拇指和食指挤压橡皮胶头，赶走滴管中的空气后，再将玻璃尖嘴伸入试剂液中，放开拇指和食指，液体试剂便被吸入，然后将滴管提起。禁止在试剂内挤压胶

5、头，以免试剂被空气污染而含杂质。吸完液体后，胶头必须向上，不能平放，更不能使玻璃尖嘴的开口向上，以免胶头被腐蚀；也不能把吸完液体后的滴管放在实验桌上，以免腐蚀桌面。三、托盘天平的使用出错点：A.直接用手拨游码；B.托盘上不放或少放纸片；C.药品放错托盘；D.在托盘上放多了药品，取出又放回原瓶；E.称量完毕忘记把游码拨回零点。正确方法：正确操作要领是“托盘天平称量前，先把游码拨零点，观察天平是否平，不平应把螺母旋；相同纸片放两边，潮、腐药品皿盛放，左放称物右放码，镊子先夹质量大，最后游码来替补；称量完毕作记录，砝码回盒游码零，希望大家要记住。”使用时还应注意：A.移动游码时要左手扶住标尺左端，右

6、手用镊子轻轻拨动游码；B.若称取一定质量的固体粉末时,右盘中放入一定质量的砝码,不足用游码补充。质量确定好后,在左盘中放入固体物质,往往在接近平衡时加入药品的量难以掌握,这时应用右手握持盛有药品的药匙,用左手掌轻碰右手手腕,使少量固体溅落在左盘里逐渐达到平衡。若不慎在托盘中放多了药品，取出后不要放回原瓶，要放在指定的容器中。四、量筒的使用出错点：A.手拿着量筒读数；B.读数时有的俯视，有的仰视；C.有的不能依据需量取液体体积选择合适量程的量筒;D.液体加多了，又用滴管向外吸。正确方法：使用量筒时应根据需量取的液体体积，选用能一次量取即可的最小规格的量筒。操作要领是“量液体，筒平稳；口挨口，免外

7、流；改滴加，至刻度；读数时，视线与液面最低处保持水平”。若不慎加入液体的量超过刻度，应手持量筒倒出少量于指定容器中，再用滴管滴至刻度处。五、仪器的连接出错点：A.把玻璃管使劲往橡皮塞或胶皮管中按；B.拆的时候使劲拉；C.手握弯管处使劲用力将管折断，手被刺破。正确方法：“左手持口大，右手持插入，先润湿，稍用力转动插入就可以。”即左手持口大的仪器，右手握在靠近待插入仪器的那部分，先将其润湿，然后稍稍用力转动，使其插入。将橡皮塞塞进试管口时，应慢慢转动塞子使其塞紧。塞子大小以塞进管口的部分为塞子的1/3为合适。拆时应按与安装时的相反方向稍用力转动拨出。六、装置气密性的检查出错点：A.操作顺序颠倒（先

8、握试管壁，后把试管浸入水中）；B.装置漏气或导管口不冒气泡，不知从何处入手查找原因。正确方法：导管一端先放入水中，然后用手贴住容器加温，由于容器里的空气受热膨胀，导管口就有气泡逸出，把手松开降温一会儿，水就沿导管上升，形成一段水柱。这表明装置的气密性良好。观察导管口不冒气泡，情况有二：一是用手握持容器时间过长，气体热胀到一定程度后不再膨胀，并不是漏气所致。应把橡皮塞取下，将试管稍冷却一下重新检验。二是装置漏气。先从装置连接处查找原因，然后考虑连接顺序是否正确。化学实验常用仪器的使用方法及注意事项一、容器与反应器1、可直接加热（1）试管主要用途：常温或加热条件下，用作少量试剂的反应容器。收集少量

9、气体和气体的验纯。盛放少量药品。使用方法及注意事项：可直接加热，用试管夹夹住距试管口1/3处。试管的规格有大有小。不加热时，试管内盛放的液体不超过容积的1/2，加热时不超过1/3。加热前外壁应无水滴；加热后不能骤冷，以防止试管破裂。加热时，试管口不应对着任何人。给固体加热时，试管要横放，管口略向下倾斜。不能用试管加热熔融NaOH等强碱性物质。（2）蒸发皿主要用途：溶液的蒸发、浓缩、结晶。干燥固体物质。使用方法及注意事项：盛液量不超过容积的2/3。可直接加热，受热后不能骤冷。应使用坩埚钳取放蒸发皿。（3）坩埚主要用途：用于固体物质的高温灼烧。使用方法及注意事项：把坩埚放在三脚架上的泥三角上直接加

10、热。取放坩埚时应用坩埚钳。加热后可放在干燥器中或石棉网上冷却。应根据加热物质的性质不同，选用不同材料的坩埚。2、垫石棉网可加热（1）烧杯主要用途：用作固体物质溶解、液体稀释的容器。用作较大量试剂发生反应的容器。用于过滤、渗析、喷泉等实验，用于气密性检验、尾气吸收装置、水浴加热等。冷的干燥的烧杯可用来检验气体燃烧有无水生成；涂有澄清石灰水的烧杯可用来检验CO2气体。使用方法及注意事项：常用规格有50mL、100mL、250mL等，但不用烧杯量取液体。应放在石棉网上加热，使其受热均匀；加热时，烧杯外壁应无水滴。盛液体加热时，不要超过烧杯容积的2/3，一般以烧杯容积的1/2为宜。溶解或稀释过程中，用

11、玻璃棒搅拌时，不要触及杯底或杯壁。（2）烧瓶主要用途：可用作试剂量较大而有液体参加的反应容器，常用于各种气体的发生装置中。蒸馏烧瓶用于分离互溶的、沸点相差较大的液体。圆底烧瓶还可用于喷泉实验。使用方法及注意事项：应放在石棉网上加热，使其受热均匀；加热时，烧瓶外壁应无水滴。平底烧瓶不能长时间用来加热。不加热时，若用平底烧瓶作反应容器，无需用铁架台固定。（3）锥形瓶主要用途：可用作中和滴定的反应器。代替试管、烧瓶等作气体发生的反应器。在蒸馏实验中，用作液体接受器，接受馏分。使用方法及注意事项：滴定时，只振荡不搅拌。加热时，需垫石棉网。3、不能加热（1）集气瓶（瓶口边缘磨砂）主要用途：与毛玻璃片配合

12、，可用于收集和暂时存放气体。用作物质与气体间反应的反应容器。使用方法及注意事项：不能加热。将瓶口与毛玻璃片涂抹一层薄凡士林，以利气密。进行燃烧实验时，有时需要在瓶底放少量水或细沙。（2）广口瓶、细口瓶（瓶颈内侧磨砂）主要用途：广口瓶用于存放固体药品，也可用来装配气体发生器（不需要加热）。细口瓶用于存放液体药品。使用方法及注意事项：一般不能加热。酸性药品、具有氧化性的药品、有机溶剂，要用玻璃塞；碱性试剂要用橡胶塞。对见光易变质的要用棕色瓶。（3）滴瓶主要用途：用于存放少量液体，其特点是使用方便。使用方法及注意事项：滴管不能平放或倒立，以防液体流入胶头。盛碱性溶液时改用软木塞或橡胶塞。不能长期存放

13、碱性试剂。（4）启普发生器主要用途：固液不加热制气体反应的反应器。使用方法及注意事项：不可加热，也不能用于剧烈放热的反应。二、计量仪器1、粗量仪器（1）烧杯或锥形瓶一般不用于量取体积，精度太低。（2）量筒主要用途：粗略量取液体的体积（其精度可达到0.1mL）。通过量取液体的体积测量固体、气体的体积。使用方法及注意事项：有10mL、25mL、50mL、100mL、200mL、500mL等规格的，量筒规格越大，精确度越低。量筒无零刻度。量液时，量筒必须放平，视线要跟量筒内液体的凹液面的最低处保持水平。2、精密量度仪器（1）滴定管主要用途：准确量取一定体积的液体（可精确到0.01mL）。中和滴定时计

14、量溶液的体积。使用方法及注意事项：酸式滴定管不能盛放碱性试剂；碱式滴定管不能盛放酸性试剂、具有氧化性的试剂、有机溶剂等。使用前要检验是否漏水。（2）容量瓶主要用途：配制一定体积浓度准确的溶液（如物质的量浓度溶液）。使用方法及注意事项：颈部有一环形标线，瓶上标有温度和容器，常用规格有50mL、100mL、250mL、500mL等。使用前要检验是否漏水。不用来量取液体的体积。3、计量器（1）托盘天平主要用途：用于粗略称量物质的质量，其精确度可达到0.1g。使用方法及注意事项：称量前调“0”点：游码移零，调节天平平衡。称量时，两盘垫纸，左物右码。易潮解、有腐蚀性的药品必须放在玻璃器皿里称量。称量后：

15、砝码回盒，游码回零。（2）温度计主要用途：用于测量液体或蒸气的温度。使用方法及注意事项：应根据测量温度的高低选择适合测量范围的温度计，严禁超量程使用。测量液体的温度时，温度计的液泡要悬在液体中，不能触及容器的底部或器壁。蒸馏实验中，温度计的液泡在蒸馏烧瓶支管口略下部位。不能将温度计当搅拌棒使用。三、干燥仪器1、干燥管主要用途：内装固体干燥剂，用于气体的干燥或接入容器，防止物质吸收水汽或CO2等。使用方法及注意事项：球体和细管处一般要垫小棉花球或玻璃绒，以防止细孔被堵塞气体从口径大的一端进入，从口径小的一端流出用干燥管之前，务必检查一下干燥管是否是通的。2、干燥器主要用途：用于存放干燥的物质，或

16、使潮湿的物质干燥。使用方法及注意事项：很热的物体稍冷后放入。开闭器盖时要水平推动。不能使用液体干燥剂（如浓硫酸），一般用无水氯化钙或硅胶等。四、其他常用化学仪器1、酒精灯主要用途：化学实验室中的常用热源。使用方法及注意事项：盛酒精的量不得超过容积的3/4，也不得少于容积的1/4。绝对禁止向燃着的酒精灯中添加酒精，以免失火。熄灭时用灯帽盖灭，不能用嘴吹灭。需要获得更高的温度，可使用酒精喷灯。2、洗气瓶主要用途：用以洗涤气体，除去其中的水分或其他气体杂质。使用方法及注意事项：使用时要注意气体的流向，一般为“长进短出”。瓶内加入的液体试剂量以容积的1/3为宜，不得超过1/2。3、漏斗主要用途：（1）

17、普通漏斗向小口容器中注入液体。用于过滤装置中。用于防倒吸装置中。（2）长颈漏斗向反应器中注入液体。组装气体发生装置。（3）分液漏斗分离互不相溶的液体。向反应器中滴加液体。组装气体发生装置。使用方法及注意事项：不能用火直接加热。长颈漏斗下端应插入液面以下。分液漏斗使用前需检验是否漏水。4、玻璃棒主要用途：常用于搅拌、引流，在溶解、稀释、过滤、蒸发、物质的量浓度溶液配制等实验中应用广泛。使用方法及注意事项：搅拌时避免与器壁接触。实验报告书写要求写实验报告是化学实验课程的基本训练，它使学生在实验数据处理，作图、误差分析、逻辑思维等方面都得到训练和提高，为今后写科学论文打下良好基础。物理化学实验报告采

18、用我校教务处统一格式，一般应包括：实验目的，实验原理，仪器及试剂，实验操作步骤，数据记录及数据处理过程，结果和讨论，思考题等项。实验目的应简单明了，说明实验方法及研究对象。实验原理应在弄懂的基础上，用自己的语言表述出来，而不要简单抄书。仪器装置用简图表示，并注明各部分名称。数据处理中应写出计算公式，并注明公式所用的已知常数的数值，注意各数值所用的单位。作图时注意图中任何点、线都应有明确的意义；作图最好使用计算机进行，但数据点的拟合应由实验者根据经验进行拟合。讨论的内容可包括对实验现象的分析和解释，以及关于实验原理、操作、仪器设计和实验误差等问题的讨论，或实验成功与否的经验教训的总结。书写实验报

19、告时，要求开动脑筋、钻研问题、耐心计算、仔细写作。通过写实验报告，达到加深理解实验原理，提高写作能力和培养严谨的科学态度的目的。实验六 电导法测定水溶性表面活性剂的临界胶束浓度一、实验目的1、测定表面活性剂临界胶束浓度CMC，并加深对表面活性剂性质的理解。2、了解测量CMC的各种实验方法。二、基本原理在表面活性剂的临界胶束浓度范围内，溶液的一些物理性质发生明显的变化，如表面张力、电导、摩尔电导、渗透压、去污能力等等。对于一般电解质溶液，其导电能力由电导率L，即电阻的例数(1/R)来衡量若所用电导管电极面积为a，电极间距为l， 用此管测定电解质溶液电导，则(1)式中：是a1m：、l1m时的电导，

20、称作比电导或电导率，其单位为m；l/a称作电导管常数。电导率k和摩尔电导m由下列关系(2)m为1mol电解质溶液的导电能力，为电解质溶液的摩尔浓度。m随电解质浓度而变，对强电解质的稀溶液(3)为浓度无限稀时的摩尔电导，A为常数。具有明显”两亲”性质的分子,即含有亲油的足够长的(大于10-12个碳原子)烃基,又含有亲水的极性基团(通常是离子化的).由这一类分子组成的物质称为表面活性剂,如肥皂和各种合成洗涤剂等,表面活性剂分子都是由极性部分和非极性部分组成的,若按离子的类型分类,可分为三大类: 阴离子型表面活性剂,如羧酸盐(肥皂),烷基硫酸盐(十二烷基硫酸钠),烷基磺酸盐(十二烷基苯磺酸钠)等;

21、阳离子型表面活性剂,主要是胺盐,如十二烷基二甲基叔胺和十二烷基二甲基氯化胺; 非离子型表面活性剂,如聚氧乙烯类。表面活性剂进入水中,在低浓度时呈分子状态,并且三三两两地把亲油基团靠拢而分散在水中.当溶液浓度加大到一定程度时,许多表面活性物质的分子立刻结合成很大的集团,形成“胶束”.以胶束形式存在于水中的表面活性物质是比较稳定的.表面活性物质在水中形成胶束所需的最低浓度称为临界胶束浓度,以CMC表示.在CMC点上,由于溶液的结构改变导致其物理及化学性质(如表面张力,电导.渗透压,浊度,光学性质等)同浓度的关系曲线出现明显的转折,这个现象是测定CMC的实验依据,也是表面活性剂的一个重要特性.测定表

22、面活性剂溶液的CMC有各种方法，表面张力法，电导法，染料法等。电导法是测定溶液的电导率，计算出相应的摩尔电导m，然后作KC或m 图，得相应的曲线，曲线上转折点对应的浓度即为CMC。一般CMC为一浓度范围，且随测量的方法不同而异。电导法测定离子表面活性剂的CMC相当方便，在溶液中对电导有贡献的主要是带长链烷基的表面活性剂离子和相应的反离子，而胶束的贡献则极为微小。从离子贡献大小来考虑，反离子大于表面活性剂离子。当溶液浓度达CMC时，由于表面活性剂离子缔合成胶束，反离子固定于胶束的表面，它们对电导的贡献明显下降，同时由于胶束的电荷被反离子部分中和，这种电荷量小，体积大的胶束对电导的贡献非常小，所以

23、电导急剧下降。对于离子型表面活性剂溶液，当溶液浓度很稀时，电导的变化规律也和强电解质一样；但当溶液浓度达到临界胶束浓度时，随着胶束的生成，电导率发生改变，摩尔电导急剧下降，这就是电导法测定cmc的依据。本实验利用电导率仪测定不同浓度的十二烷基硫酸钠水溶液的电导率值,并作摩尔电导率与浓度的关系图,从图中的转折点求得临界胶束浓度.三、仪器与试剂电导率仪；十二烷基硫酸钠（化学纯）；氯化钾；二次电导水四、实验步骤1. 用电导水准确配置0.01 M 的KCl 标准溶液。2. 取适量十二烷基硫酸钠在80干燥3小时，用电导水准确配制1000 ml 0.020 M溶液；分别量取0.020 moldm-3原始溶

24、液10，20，30，35，40，45，50，60，70，80，90，100 ml稀释至100 ml。各溶液的浓度分别为0.002，0.004，0.006，0.007，0.008，0.009，0.010，0.012，0.014，0.016，0.018，0.020 moldm-3。3. 电导率仪校正 电导率仪前面板示意图1、计时显示窗口2、测量数据显示窗口3、工作状态灯4、量程灯5、校准/测量转换键。6、温度补偿：7、量程转换：按此键量程从20mscm-12scm-1循环切换量程。8、常数调节旋钮：调节显示相应数值。9、电源开关10、计时键：在测量状态下，显示实验反应时间单位为“分”。11、计时灯

25、调节恒温水浴使温度恒定至30.0，开启电导率仪电源开关，预热约15分钟；用KCl标准溶液荡洗电导电极和大试管三次后，倒入0.01 M 的KCl标准溶液至淹没电导电极，恒温15 min，温度补偿指向恒温温度，进行校准： 按 校准/测量 使仪器处于校准工作状态（校准指示灯亮）。 将“温度补偿”旋钮的标志线置于被测液的实际温度相应位置，当“温度补偿”旋钮置于25位置时，则无补偿作用。 调节常数旋钮，使仪器所显示值为所用电极的常数标称值，例如：电极常数为“0.92”，调“常数”旋钮显示9200，电极常数为1.10，调“常数”旋钮使显示11000（忽略小数点）。 按 校准/测量 键，使仪器处于测量工作状

26、态（工作指示灯亮）。4. 用电导率仪从稀到浓分别测定上述各溶液的电导值。用后一个溶液荡洗前一个溶液的电导池及电极三次以上，各溶液测定时必须恒温10min，每个溶液的电导读数三次，记录三次数据，并计算平均值。5. 实验结束后用蒸馏水洗净试管和电极，并测量所用水电导率。五、数据记录与处理1、记录如下数据：实验温度；大气压；所用蒸馏水的电导率及不同浓度十二烷基硫酸钠的电导率（各测量三次，计算平均值）2、以K-C作图，求CMC；六、思考题1. 简述电导法测定临界胶束浓度的原理。2. 实验中影响临界胶束浓度的因素有哪些？ 实验一 凝固点降低法测定摩尔质量一、实验目的1.测定环已烷的凝固点降低值，计算萘的

27、分子量，加深对稀溶液依数性质的理解。2.掌握溶液凝固点的测定技术。3.掌握数字贝克曼温度计的使用方法。二、实验原理（参考复旦大学物理化学实验第三版 实验一（p 24）当稀溶液凝固析出纯固体溶剂时，则溶液的凝固点低于纯溶剂的凝固点，其降低值与溶液的质量摩尔浓度成正比。即 T = Tf* - Tf = Kf mB (1)式中，Tf*为纯溶剂的凝固点，Tf为溶液的凝固点，mB为溶液中溶质B的质量摩尔浓度，Kf为溶剂的质量摩尔凝固点降低常数，它的数值仅与溶剂的性质有关。若称取一定量的溶质WB(Kg)和溶剂WA(Kg)，配成稀溶液，则溶液的质量摩尔浓度为式中，MB为溶质的分子量。将该式代入(1)式，整理

28、得: ()若已知某溶剂的凝固点降低常数Kf值，通过实验测定此溶液的凝固点降低值T，即 可计算溶质的分子量MB。 通常测凝固点的方法是将溶液逐渐冷却，但冷却到凝固点，并不析出晶体，往往成为过冷溶液。然后由于搅拌或加入晶种促使溶剂结晶，由结晶放出的凝固热，使体系温度回升，当放热与散热达到平衡时，温度不再改变。此固液两相共存的平衡温度即为溶液的凝固点。但过冷太厉害或寒剂温度过低，则凝固热抵偿不了散热，此时温度不能回升到凝固点，在温度低于凝固点时完全凝固，就得不到正确的凝固点。从相律看，溶剂与溶液的冷却曲线形状不同。对纯溶剂两相共存时，自由度f*=1-2+1=0，冷却曲线出现水平线段，其形状如图-9-

29、1(1)所示。对溶液两相共存时，自由度f*=2-2+1=1，温度仍可下降，但由于溶剂凝固时放出凝固热，使温度回升，但回升到最高点又开始下降，所以冷却曲线不出现水平线段，如下图所示。由于溶剂析出后，剩余溶液浓度变大，显然回升的最高温度不是原浓度溶液的凝固点，严格的做法应作冷却曲线，并按下右图中所示方法加以校正。但由于冷却曲线不易测出，而真正的平衡浓度又难于直接测定，实验总是用稀溶液，并控制条件使其晶体析出量很少，所以以起始浓度代替平衡浓度，对测定结果不会产生显著影响。溶剂与溶液的冷却曲线本实验测纯溶剂与溶液凝固点之差，由于差值较小，所以测温需用较精密仪器，本实验使用数字贝克曼温度计。三、仪器与试

30、剂1.仪器凝固点测定仪1套; 烧杯2个; 数字贝克曼温度计1台; 普通温度计(050)1只; 压片机1个; 移液管(25 mL)1只。2.试剂环已烷 萘 碎冰块（冰箱提前冻冰）四、实验步骤1. 仪器安装： 仪器装置示意图如右图所示。其中数字式贝克曼温度计的使用说明如下： 前面板示意图1、电源开关。 2、测量/保持转换键-按下此键可在测量功能与保持功能之间进行转换。3、温度/温差转换键-按下此键可在温度显示与温差显示之间进行转换。4、基温选择旋钮-根据实验需要选择适当的基温，使温差绝对值尽可能的小。5、测量指示灯-灯亮，表明仪器处于测量状态。6、保持指示灯-灯亮，表明仪器处于保持状态。7、温度、

31、温差显示窗口-显示温度或温差值。2. 溶剂凝固点的测定 a） 用移液管向清洁、干燥的凝固点管内加入25 mL环已烷，并记下环已烷的温度。实验所用寒剂为3.5的冰水（水中加入适量冰块，注意不可加入过多冰块使温度低于3.3）。 b） 将凝固点管放在空气套管中，缓慢搅拌，使温度逐渐降低，当温度降至7.0 左右时，改为快速搅拌，温度继续降低。当有固体析出时，温度开始回升。发现温度开始回升时，立即改为缓慢搅拌，连续记录温度回升后贝克曼温度计的读数，直止稳定或又开始降低，取记录值中的最大值作为凝固点温度。重复测定三次，每次测得的凝固点温度之差不超过0.006，三次平均值作为纯环已烷的凝固点。3. 溶液凝固

32、点的测定 取出凝固点管，将管中环已烷溶化。用分析天平精确称量0.08-0.1 g萘(小数点后应有四位有效数字)，把精确称重的样品全部加入凝固点管，待萘全部溶解后，测定溶液的凝固点。测定方法与纯溶剂的相同，取回升后所达到的最高温度为溶液的凝固点。重复三次，取平均值。五、数据记录与处理1. 由环已烷的密度，计算所取环已烷的重量WA。2. 记录实验数据，由所得数据计算萘的分子量，并计算与理论值的相对误差。室温： 大气压力： Pa物质质量凝固点Tf凝固点降低值萘的分子量测量值（从低到高连续记录，直至数据开始下降）最高值平均值环已烷1T= Tf* - Tf =_=_23萘123六、思考题 1. 根据什么

33、原则考虑加入溶质的量？太多或太少影响如何？ 2. 当溶质在溶液中有离解、缔合和生成配合的情况时，对其摩尔质量的测定值有何影响？注意事项 1. 搅拌速度的控制是做好本实验的关键，每次测定应按要求的速度搅拌，并且测溶剂与溶液凝固点时搅拌条件要完全一致。 2. 寒剂温度对实验结果也有很大影响，过高会导致冷却太慢，过低则测不出正确的凝固点。 3. 所需数据：环已烷的密度(g/cm3) 0.7971 8.87910-4 t () 环已烷的凝固点 6.5 环已烷的Kf = 20.2 Kmol-1kg 实验二 纯液体饱和蒸气压的测量 一、实验目的1.用平衡管测定不同温度下液体的饱和蒸气压；。 2.明确纯液体

34、饱和蒸气压的定义和气液两相平衡的概念，了解纯液体的饱和蒸气压与温度的关系，即克劳修斯-克拉贝龙(Clausius-Clapeyron)方程式的意义；3.学会由图解法求其平均摩尔气化热和正常沸点。二、实验原理在通常温度下(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。蒸发一摩尔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，当外压为101.325 kPa时，液体的

35、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:（1）式中，R为摩尔气体常数;T为热力学温度;vapHm为在温度T时纯液体的摩尔气化热。 假定vapHm与温度无关，或因温度范围较小，vapHm可以近似作为常数，积分上式，得: （2）其中 C 为积分常数。由此式可以看出，以ln p对 1/T 作图，应为一直线，直线的斜率为 vapHm/R ，由斜率可求算液体的vapHm。 测定液体饱和蒸气压的方法很多。本实验采用静态法，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。实验所用仪器是纯液体饱和蒸气压测定装置，如下页图1所示。平衡管由A

36、球和U型管B、C组成。平衡管上接一冷凝管，以橡皮管与真空压力计相连。A内装待测液体，当A球的液面上纯粹是待测液体的蒸气（无空气），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。用当时的大气压加上真空压力计的读数（负值），即为该温度下液体的饱和蒸气压。 图1 饱和蒸气压系统装置示意图三、仪器与试剂 1.仪器 纯液体饱和蒸气压测定装置（包括玻璃平衡管，见上图右侧。注意小心轻放）；数字真空压力计；真空泵；恒温水浴；温度计；2.药品 乙醇（分析纯）四、实验步骤1了解真空泵、恒温槽、真空压力计

37、的使用及注意事项。精密数字压力计（真空压力计）的使用方法 图2 前面板示意图 单位键：选择所需要的计量单位 采零键：扣除仪表的零压力值(即零点漂移) 复位键：程序有误时重新启动CPU 数据显示屏：显示被测压力数据2了解缓冲储气罐的气路连通原理，熟悉使用储气罐控制系统真空度。（储气罐下部大箱和上部小管分别有什么作用？）缓冲储气罐的使用方法 （调节阀在旋转时动作一定要缓慢，以免损坏阀门造成漏气）图3 缓冲储气罐示意图 安装用橡胶管将真空泵气嘴与缓冲罐接嘴相连。接口1用堵头塞紧。接口2与数字压力表连接。 整体气密性检查将进气阀、阀2打开，阀1关闭（三阀均为顺时针旋转关闭，逆时针旋转开启）。启动真空泵

38、抽真空至压力为-100 KPa左右，关闭进气阀、及真空泵。观察数字压力计，若显示数值无上升，说明整体气密性良好。否则需查找并清除漏气原因，直至合格。“微调部分”的气密性检查关闭阀2，用阀1调整“微调部分”的压力，使之低于压力罐中压力的12，观察数字压力计，其显示值无变化，说明气密性良好。若显示值有上升说明阀1泄漏，若下降说明阀2泄漏。3将乙醇放入平衡管B、C间的U形管中 热风吹A球（排空气） 冷却 乙醇吸入A球 重复几次上述步骤，直至乙醇吸入A球约2/3量。4按上面图1连接设备，检查系统气密性。抽真空至约30 KPa，关闭系统与真空泵的连通旋钮，数分钟内真空计读数基本不变，表明系统不漏气。否则

39、需检漏。5测定不同温度下乙醇的饱和蒸气压接通冷凝水，将恒温槽温度设定为40，抽真空至A球内液体沸腾约3 - 5 min（沸腾不宜过于剧烈），以排除A、B间的空气。温度到达40 后恒温5 - 10 min，利用储气罐上部的小管调节气压，当B管与C管的液面相平时读取真空计示数（操作如何防止空气倒灌？）。真空度加上大气压力数值即为该温度下液体的饱和蒸气压。 把温度升高 5 ，并恒温 5 - 10 min，重复上面的操作，记录真空计示数，一直到温度为75 。五、数据记录与处理1.记录大气压力，实验温度及该温度时的真空度；计算液体在不同温度时的饱和蒸气压p*。2.绘出ln p*对1/T的直线图。由直线斜

40、率计算出被测液体在实验温度区间内的平均摩尔气化热。3.由曲线求得样品的正常沸点，并与文献值比较。六、思考题 用此装置，可以方便地研究各种液体，如苯，二氯已烯，四氯化碳，水，正丙醇，异丙醇，丙酮和环己烷等，这些液体中很多是易燃的，在加热时应该注意什么问题。注意事项1.减压系统不能漏气，否则抽气时达不到本实验要求的真空度。2.必须充分排除净B、C间的U形弯管空间中全部空气，使A球液面上空只含液体的蒸气分子。平衡管必须全部放置于恒温水浴中的水面以下，否则其温度与水浴温度不同。3.加压操作（旋转调节阀门）动作要缓慢，幅度要小，使空气缓慢漏入，压力缓慢变化，严防空气倒灌，否则实验要重做。4.读数要求准确

41、。实验三 燃烧热的测定一、实验目的 掌握有关热化学实验的一般知识和技术； 掌握氧弹的构造及使用方法，了解氧气钢瓶和减压阀的使用方法； 用氧弹式量热计测定蔗糖的燃烧焓。二、实验原理当产物的温度与反应物的温度相同，在反应过程中只做体积功而不做其它功时，化学反应吸收或放出的热量，称为此过程的热效应，通常亦称为“反应热”。热化学中定义：在指定温度和压力下，一摩尔物质完全燃烧时的反应热称为摩尔燃烧热（焓），记为cHm。所谓完全燃烧，对燃烧产物有明确的规定，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。 在实际测

42、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（即燃烧反应的摩尔燃烧内能变cUm）。若反应系统中的气体物质均可视为理想气体，根据热力学推导，cHm和cUm的关系为：（）式中，T为反应温度(K)；cHm为摩尔燃烧焓(Jmol-1)；cUm为摩尔燃烧内能变(Jmol-1)；B(g)为燃烧反应方程中各气体物质的化学计量数。产物取正值，反应物取负值。 通过实验测得Qv值，根据上式可计算出Qp，即燃烧焓的值cHm。测量热效应的仪器称作量热计，量热计的种类很多，本实验是用氧弹式量热计进行燃烧焓的测定。氧弹热量计的基本原理是能量守恒定律。样品燃烧所释放的能量使

43、得氧弹本身及其周围的介质和热量计有关附件的温度升高，则测量介质在燃烧前后体系温度的变化值，就可求算该样品的恒容燃烧热。为了使被测物质能迅速而完全地燃烧，就需要有强有力的氧化剂。在实验中经常使用压力为15-20个大气压的氧气作为氧化剂。用氧弹量热计进行实验时，氧弹放置在装有一定量水的水桶中，水桶外是空气隔热层，再外面是温度恒定的水夹套。样品在体积固定的氧弹中燃烧放出的热、引火丝燃烧放出的热，大部分被水桶中的水吸收；另一部分则被氧弹、水桶、搅拌器及温度计等所吸收。在量热计与环境没有热交换的情况下，可以写出如下的热量平衡公式：- Qv m q L = W C水 t + C计t （1） 式中：Qv：被

44、测物质的定容燃烧热 （J .g-1 ）； m：被测物质的质量（g）；q：引火丝的单位长度燃烧热（J .cm-1 ）；L：烧掉了的引火丝长度；W：水桶中的水的质量（g）；C水 ：水的比热（J g-1 -1）；C计：氧弹、水桶等的总的比热（也称为热量计的水当量）( J -1 )； t为与环境无热交换时的真实温差。从（1）式可知，要测得样品的Qv 必须知道仪器的水当量C计。测量的方法是以一定量的已知燃烧热的标准物质（常用苯甲酸，其燃烧热以标准试剂瓶上所标明的数值为准）在相同的条件下进行实验，由标准物质测定仪器的水当量C计，再测定样品的Qv，从而计算相应的Qp。实际上，氧弹式热量计不是严格的绝热系统，

45、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雷诺校正。校正方法如下：称适量待测物质，估计其燃烧后可使水温升高1.52.0度，预先调节水温使其低于环境1.0度左右。按操作步骤进行测定,将燃烧前后观察所得的一系列水温和时间关系作图，可得图b（1）的图形，图中H点意味着开始燃烧，热传入介质；D点为观察到的最高温度值；从相当于室温的J点作水平线交曲线于I，过I点作垂线ab,再将FH线和GD线延长并交ab线于A、C两点。A点与C点所表示的温度差即为欲求温度的升高T。图中AA为开

46、始燃烧到温度上升至室温这一段时间t1内，由环境辐射和搅拌引进的能量而造成量热计温度的升高，必须扣除之。CC为室温升高到最高点D这一段时间t2内，量热计向环境的热漏造成温度的降低，计算时必须考虑在内。由此可见，AC两点的差值较客观地表示了由于样品燃烧促使温度升高的数值。有时量热计的绝热情况良好，热漏小，而搅拌器功率大，不断稍微引进能量使得燃烧后的最高点不出现，如图b（2）所示。其校正方法同前述。三、仪器与试剂绝热式氧弹量热计1套；数字式精密温差测量仪1台；氧气钢瓶1只；氧气表1只；压片机1套；万用电表1只；台称1只（量程10 Kg）；分析天平1台；活搬手1只；不锈钢镊子1只；直尺 1把； 剪刀

47、1把； 苯甲酸；蔗糖；引燃铁丝。 （1）搅动棒 （2）外筒 （3）内筒 （4）垫脚（5）氧弹 （6）传感器 （7）点火按键 （8）电源开关（9）搅拌开关 （10）点火输出负极 （11）点火输出正极（12）搅拌指示灯 （13）电源指示灯 （14）点火指示灯注：此台为电脑控制点火，非电脑控制点火则控制背板中无“点火接口”。四、实验步骤1、熟悉整个实验流程，了解量热计点火流程和温差仪使用方法。2、量热计比热容测定（即测量水当量）（1）压片： 在托盘天平上粗略称取0.9 g左右的苯甲酸，在压片机中压成片状。不要过于用力，也不要太松。样片压得太紧，点火时不易全部燃烧；压得太松，样品容易脱落，且充氧气时样

48、品上的粉末会被吹散。将样品在干净的滤纸上轻击二、三次（样品仍应保持块状），再用分析天平准确称量(小数点后应有四位有效数字)，记录质量。（2）装样： 拧开氧弹盖，将氧弹内壁擦干净，取一根燃烧丝准确测量其长度并记录，然后将燃烧丝两端分别固定在两根电极上，中部缠可绕在圆珠笔芯等上使其旋为螺纹状，贴紧样品苯甲酸（燃烧丝与坩埚壁不能相碰）。按图5.2将铁丝两端固定在氧弹电极上。铁丝与药片充分接触，但与燃烧皿切不可相碰，以免造成短路。在弹杯中注入10ml水，把弹头放入弹杯中，用手拧紧。用万用电表检查两极间电阻值，一般不应大于10 ，保证线路连接良好。图5.2 氧弹内部示意图 1电极；2燃烧皿；3铁丝；4药

49、片（3）充氧气： 首先顺次打开氧气钢瓶总阀门和减压阀门，开始先充入少量氧气（约0.5MPa），然后将氧弹中的氧气放掉，借以赶出氧弹中的空气，再向氧弹中充入约2Mpa的氧气（勿超过2.5 MPa)。关闭氧气瓶总阀门，放掉氧气表中的余气。再次用万用表检查两电极间的电阻。如阻值过大，可能是电极与弹壁短路，则应放出氧气，开盖检查并连接好后重新充气，待用。（4）调节水温用温差测量仪测定夹套内空气温度，待温度稳定后记录其温度值。用大容量瓶(1L)准确量取自来水3 L于内桶中（先称量内桶重量，加水后称量总重，确保水量在3000 g 左右）。再将氧弹放入（注意内桶中放置的氧弹底座的方向）,水面刚好盖过氧弹。如

50、氧弹有气泡逸出，说明氧弹漏气，寻找原因并排除。将两根电极线一端插入氧弹两电极上，另一端插入点火输出孔,电极线嵌入桶盖的槽中，缓缓盖上盖子，注意观察使搅拌器不与氧弹相碰。同时将温差测量仪探头从夹套中取出，擦干后插入内筒水中。在面板上按下搅拌按钮,开始搅拌。（5）点火开启SHR-15恒温式热量计的电源开关，点火指示灯亮，开启搅拌开关，进行搅拌。水温基本稳定后，将温差仪“采零”并“锁定”。待温度稳定后，设置蜂鸣60秒一次,每隔60秒记录一次温差值（精确至0.002），直至连续10次水温有规律微小变化。设置蜂鸣15秒一次，按下“点火”按钮，此时点火指示灯灭，停顿一会点火指示灯又亮，直到燃烧丝烧断，点火

51、指示灯才灭。氧弹内样品一经燃烧，水温很快上升，点火成功。每隔15秒,记录一次温差值，直至两次读数差值小于0.005，设置蜂鸣60秒一次,每隔60秒记录一次温差值（精确至0.002），连续读10个点，实验结束。注意：水温没有上升，说明点火失败，首先看温度传感器位置是否正确。其次应关闭电源，取出氧弹，放出氧气，仔细检查加热丝及连接线，找出原因并排除。（6）校验实验停止后，关闭电源，将传感器放入外筒。取出氧弹，放出氧弹内的余气。旋下氧弹盖，测量燃烧后残丝长度并检查样品燃烧情况。样品没完全燃烧，实验失败，须重做；反之，说明实验成功。3、测待测物的燃烧热粗略称取1.5 g左右蔗糖，压片后精确称重（注意压

52、片机的清洗，不可混入苯甲酸），同法进行上述实验操作一次。五、数据记录与处理1、 作雷诺校正图。2、 查表得苯甲酸的燃烧热数据，计算介质水的热容和量热计的水当量及热容。3、 计算蔗糖的定容燃烧热及定压燃烧热，并与文献值比较。六、思考题1. 在使用氧气钢瓶及氧气减压阀，应注意哪些规则？2. 写出蔗糖燃烧过程的反应方程式。如何根据实验测得的Qv 求出Qp？3. 用电解水制得的氧气进行实验可以吗？何故？4. 测得非挥发性可燃液体的热值时，能否直接放在氧弹中的石英杯（或不锈钢杯）里测定？注意事项1、 未取出温感器，不得开盖，以免损坏温度传感器；2、 点火线安装时不能碰壁；3、 压片时不可太松；4、 点火

53、开关只按一次即可；5、 先调节好读数记时时间为30秒，再开始读数；6、充氧时注意操作，手上不可附有油腻物。苯甲酸的恒压燃烧热: -26460 J/g （如何计算恒容燃烧热）；引燃铁丝燃烧热：-2.9 J/cm 。实验四 分解反应平衡常数的测定一、实验目的1.用静态平衡压力法测定一定温度下氨基甲酸铵的分解压力，并求出反应的平衡常数；2.了解温度对反应平衡常数的影响，计算氨基甲酸铵分解反应的热力学函数；3.学会低真空实验技术，了解等压计的构造及压力的测量。二、实验原理氨基甲酸铵的分解反应为：NH2COONH4(固) 2NH3（气）+CO2（气）纯固态物质的活度为1，在压力不太大是气体的逸度系数近似

54、为1，故反应平衡常数Kp为：Kp=式中，、分别为平衡时NH3和CO2的分压，又因固体氨基甲酸铵的蒸气压可忽略不计，故体系的总压p总为： p总 称为反应的分解压力，从反应的计量关系知2则有 p总和p总Kp= (p总)2 (p总) 可见当体系达平衡后，测得平衡总压后就可求算实验温度的平衡常数Kp。平衡常数Kp称为经验平衡常数。为将平衡常数与热力学函数联系起来，我们再定义标准平衡常数。化学热力学规定温度为T、压力为100kpa的理想气体为标准态，100kpa称为标准态压力。、或p总除以100kpa就得标准平衡常数。 = ()2 () = ()3 = （6-1）温度对标准平衡常数的影响可用下式表示：=

55、式中，Hm为等压下反应的摩尔焓变即摩尔热效应，温度范围不大时Hm可视为常数，积分得： ln=+C （6-2）作ln-图应得一直线，斜率S=，由此算得Hm =RS。氨基甲酸铵分解反应是吸热反应，25时Hm159.32kJ/mol，温度对平衡常数影响较大，实验时必须控制好恒温槽得温度使灵敏度在0.1之内。三、仪器与试剂试剂：氨基甲酸铵；硅油或石蜡油。仪器：数字式真空测压仪；真空装置一套；等压计；恒温槽；氨基甲酸铵；四、实验步骤（压力计和缓冲储气罐的使用方法同实验四）1了解真空泵、恒温槽、真空压力计的使用及注意事项。精密数字压力计（真空压力计）的使用方法 图2 前面板示意图 单位键：选择所需要的计量

56、单位 采零键：扣除仪表的零压力值(即零点漂移) 复位键：程序有误时重新启动CPU 数据显示屏：显示被测压力数据2了解缓冲储气罐的气路连通原理，熟悉使用储气罐控制系统真空度。（储气罐下部大箱和上部小管分别有什么作用？）缓冲储气罐的使用方法 （调节阀在旋转时动作一定要缓慢，以免损坏阀门造成漏气）图3 缓冲储气罐示意图 安装用橡胶管将真空泵气嘴与缓冲罐接嘴相连。接口1用堵头塞紧。接口2与数字压力表连接。 整体气密性检查将进气阀、阀2打开，阀1关闭（三阀均为顺时针旋转关闭，逆时针旋转开启）。启动真空泵抽真空至压力为-100 KPa左右，关闭进气阀、及真空泵。观察数字压力计，若显示数值无上升，说明整体气

57、密性良好。否则需查找并清除漏气原因，直至合格。“微调部分”的气密性检查关闭阀2，用阀1调整“微调部分”的压力，使之低于压力罐中压力的12，观察数字压力计，其显示值无变化，说明气密性良好。若显示值有上升说明阀1泄漏，若下降说明阀2泄漏。3了解原理后接好管路，报告实验教师检查。样品瓶A中装入三分之一至二分之一量氨基甲酸铵粉末，等压计B中装适量硅油，接入真空系统。4试漏： 抽真空至约-92 KPa，关闭系统与真空泵的连通旋钮，数分钟内真空计读数基本不变，表明系统不漏气。否则需检漏（因本实验所需真空度较高，试漏时要抽气至真空系统压力ps8.5kPa （约 - 92 kPa）5确认不漏气后，在ps8.5

58、kPa下继续抽气并调节恒温槽温度为（300.1）。大约10 min后Ab管上方空间与氨基甲酸铵固体所吸附的空气已被排尽。关闭平衡阀2，及进气阀，然后关闭循环水泵。将储气罐的平衡阀1缓缓打开放入空气，使空气有控制地进入真空系统，系统压力ps逐渐增加，等压计c管液面下降，b管液面上升，至两液面暂时相平。此项操作要重复多次才能使bc管液面最终持平，反应达到平衡。判断反应平衡需bc液面持平保持2 min以上，记录ps值，30时应为170.5kPa。如果超出误差范围，偏大表明空气未排尽，偏小表明未达平衡。切实作好这一步，后续步骤才能准确。读取压差仪的压差、大气压力计压力及恒温槽温度，计算分解压。6检查氨

59、基甲酸铵瓶内的空气是否已经完全排净：重复第2、3两步的操作，继续抽气3-5 min，重新测量303 K下氨基甲酸铵的分解压。若两次测量结果相差小于260270 Pa，可以进行下一温度下分解压的测量。7依次将恒温槽温度升至34、38、42和45，测量每一温度下的分解压。在升温过程中应该注意通过压力调节阀十分缓慢的向系统中放入适量空气，保持等压计的两臂油封液面水平，既不要使氨基甲酸铵瓶里的气体通过油封冒出，更不要让放入的空气通过油封进入氨基甲酸铵瓶。8结束实验：关闭恒温槽搅拌电机及继电器的电源；缓慢地从压力调节阀向系统中放入空气，使空气以不连续鼓泡的速度通过等压计的油封进入氨基甲酸铵瓶中。注意：抽气、充气必须缓慢操作，以免压差过大而使零压计中的硅油冲入样品瓶。五、数据记录与处理1. 自己编制数据记录表，记录或计算如下数据（计算氨基甲酸铵在不同温度下的分解压并按式（6-1）计算氨基甲酸铵分解反应的标准平衡常数Ky。）： 室温： 大气压： kPa 温度/压力计读数/kPa系统平衡总压/kPaKlnK1/T/10-3K)2. 作lnKy 1/T 图，由式（6-2）的斜率计算氨基甲酸铵分解反应在实验温度范围内的平均摩尔反应焓Hm，Hm的文献值为159.32kJ/mo