哈工大物化实验思考题及答案

物理化学实验实验一燃烧热的的测定1.说明恒容燃烧热(VQ）和恒压燃烧热(PQ)的差别和相互联系。区别：恒容燃烧热在数值上等于燃烧过程中系统内能的变化值，恒压燃烧热在数值上等于燃烧过程中系统地焓变联系：对于理想气体PvQQnRT2.在这个实验中，那些是体系，那些是环境？实验过程中有无热损耗？这些热损耗实验结果有何影响？答：内筒和氧弹作为体系，而外筒作为环境。实验过程中有热损耗。有少量热量从内筒传到外筒，使得内筒水温比理论值低，而使得燃烧焓偏低。3.加入内筒中水的温度为什么要选择比外筒水温低？低多少合适？为什么？答：因为本实验中要尽量避免内外筒之间的热量交换，而内筒中由于发生反应，使得水温升高，所以内筒事先必须比外筒水温低，低的数值应尽量靠近化学反应使内筒水温升高的值，这样，反应完毕后，内外筒之间达到一致温度，而外筒温度在反应开始前和反应后数值相等，说明热量交换几乎为0，减小了实验误差。4.实验中，那些因素容易造成误差?如果要提高实验的准确度，应从哪几方面考虑？答：内外筒开始反应前的温度差造成误差，我们应提高软件质量，使软件调试出的温度如（3）所述，有利于减小误差。又如点燃火丝的燃烧带来的一定的热量，造成误差，应寻求一种让反应自发进行的方法，或寻求一种更好的点火材料。实验二Pb-Sn体系相图的绘制1．是否可用加热曲线来做相图？为什么？答：不能。加热过程中温度难以控制，不能保持准静态过程。2．为什么要缓慢冷却合金做步冷曲线？答：使温度变化均匀，接近平衡态。3．为什么坩埚中严防混入杂质？答：如果混入杂质，体系就变成了另一多元体系，使绘制的相图产生偏差。实验三化学平衡常数及分配系数的测定1.配1、2、3各溶液进行实验的目的何在？根据实验的结果能否判断反应已达到平衡？答：实验1是为了计算I2在CCl4和H2O中的分配系数。实验2、3是为了计算和比较平衡常数K，当2Kc3Kc时，可判断反应已达到平衡。2.测定四氯化碳中I2的浓度时，应注意什么？答：应加入5～10ml水和少量KI溶液，还要先加入淀粉，充分振荡，滴定后要回收。实验四液体饱和蒸气压的测定——静态压1.本实验方法能否用于测定溶液的蒸气压，为什么？答：不能。因为克－克方程只适用于单组分液体，而溶液是多组分，因此不合适。2.温度愈高，测出的蒸气压误差愈大，为什么？答：首先，因为本实验是假定∆Hm(平均摩尔汽化热)在一定范围内不变，但是当温度升得较高时，∆Hm得真值与假设值之间存在较大偏差，所以会使得实验结果产生误差。其次，(假定气体为理想气体)，PV=nRT。V是定值，随着T升高，n会变大，即使n不变，p也将变大，即分子运动加快，难以平衡。实验五蔗糖水解1.旋光度t与哪些因素有关？实验中入如何控制？答：旋光度与溶液中蔗糖、葡萄糖、果糖等的浓度有关。实验中计时必须准确，操作必须迅速，因为这样才能准确求得一定时间内的旋光度变化。实验中通过将所取出的反应液放入事先在冰水中冷却的试管中，使反应速率迅速下降，然后快速测量旋光度来控制。2.0如何测定？答：测0的时候，必须用20mL蔗糖溶液与10mL蒸馏水组成的混合溶液去测量，因为这样才能保证浓度前后对应，也即和后来由100mL蔗糖及50mLHCl反应所组成的溶液浓度对应。3.恒温不严格控制行不行？为什么？取反应液时为什么要迅速注入事先冷却的试管中？答：不行，因为由范特霍夫公式可知，温度对测定反映速率常数的影响较大。放入事先冷却的试管中，这样使得反应速率小，所测得的旋光度才能更好的与所有记录时间对应。4.实验中反应开始与终止时间如何记录？为什么如此记录？答：当放入HCl的量为25mL时为反应开始时间，当所取反应液放入试管中10mL时，为反应终止时间，两次记录都是取中间的时间，这样能减少误差，因为放入HCl的整个过程都属于反应开始阶段，取中间点的时间误差相对来说要小，同理，终止时间也应该一样。实验六乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定1.为何本实验要在恒温条件下进行？而且NaOH和CH3COOC2H5溶液混合前要预先恒温？答：这是由二级反应的特点决定的，本实验通过对溶液电导率的测量来测定反应速率常数k和反应得活化能Ea的。溶液的电导率与溶液的温度有密切的关系，温度若是不定，溶液的电导率值也会起伏不定，试验无法进行。若NaOH和CH3COOC2H5溶液混合前不预先恒温，当两者混合后混合的温度会发生变化，这对实验值得测量不利，容易导致误差的产生。2.各溶液在恒温及操作中为什么要盖好？答：因为本实验要测定溶液的电导率，对溶液浓度的要求特别高。若在恒温及操作过程中不盖好，则会因为溶液及溶剂的挥发或杂质的进入而造成溶液浓度的巨变而严重影响实验的结果，因此必须盖好装溶液的容器。3.如何从实验结果验证乙酸乙酯皂化反应为二级反应？答：一方面，在同一温度下，通过计算得出的k为一定值。另一方面，通过0ttLLLL-t图，得到一直线。从这两方面均可说明乙酸乙酯皂化反应为二级反应。实验七电解质的摩尔电导与弱电解质电离常数的测定1.电导测定中蒸馏水的电导是否应考虑？为什么？（水的电导率为10-6Ω-1·m-1）。答：电导测定中蒸馏水的电导可以不考虑，因为水的电导率为10-6Ω-1·m-1，比待测溶液的电导小的多，所以其影响不大，可以忽略不计。2.试分析NaCl、HAc的电导率测定中随着溶液的稀释，其电阻的变化趋势，并加以解释。答：NaCl、HAc的电导测定中，随着溶液的稀释，其电阻均变大。对NaCl来说，浓度减小，这溶液中的导电离子减少，故电导率下降，电阻变大；对HAc来说，浓度减小，离解度反而增大，但由于离子数减少，电阻也增大。3.如果长时间测不出平衡电阻(检流计不为零，耳机交流声大，示波器不为直线)是否影响测量准确度？(电导池电阻值是否会变？)答：不会，因为该实验用的是交流电，频率较高，电导池中溶液各组分含量不变，电阻值不会改变。4.为什么电导池要用铂黑作电极，若不用铂电极，可采用什么电极代替？答：铂黑性质稳定，不易与电解质NaCl和HAc起反应，可用石墨电极等惰性电极代替。实验八电动势的测定及其应用1.若用氢电极作为参比电极做成电池Ag︱AgNO3(0.1mol/L)‖H+(1mol/L)︱H2，Pt来测银电极的电极电势，在实验会出现什么现象，为什么？答：所测电动势为无穷。正极是电势的为零的标准电极，负极电势约为0.79V，电极接反电动势则为负值，但由于测不出反应电动势，故给出结果为无穷。2.影响实验测量准确度的因素有哪些？答：电极制备的好坏，溶液的浓度变化，电位差计的准确度，盐桥对液接电势的消除程度等。实验九最大气泡压力法测定液体表面张力1.为什么不需要知道毛细管尖口的半径？答：因为作实验时用的时同一支毛细管，其尖口的半径r不变，而2rK，经由测蒸馏水（纯水）的压力差和在不同温度下查表得到的2HO计算出来，所以可以不必知道毛细管脚尖口的半径。2.为什么不能将毛细管插进液体里去？答：因为本实验要求测量的时不同浓度溶液在相同温度下的表面张力，而表面张力能产生时由于表面分子受力不均衡而引起的。若将毛细管插进液体中，测量的不仅不是液体的表面张力，还会给实验带来误差。3.液体表面张力的大小与哪些因素有关？答：液体表面张力的大小与溶于溶剂中的溶质的性质、溶液的浓度及溶液的温度等有关。4.若让你求出一种表面活性剂的临界胶束浓度，应该怎样设计实验？答：一、配制一系列的表面活性剂；二、利用已知一定温度下0的溶液测量0P，根据00KP，求K；三、测量在该温度下，不同浓度的表面活性剂P，根据KP求不同浓度的，并解出曲线“－c”；四、测量出表面活性剂的临界胶束的P，并求出，在“－c”上找到1，则1对应的浓度即为所求的临界胶束的浓度。实验十胶体的制备、性质及电泳速度的测定1.电泳速度与哪些因素有关？答：外加电场强度、介质粘度及介电常数有关。2.写出FeCl3水解反应式？解释胶粒带何种电荷取决于什么因素？答：FeCl3+3H2OFe(OH)3(胶体）3HCl煮沸＋胶体带电性质取决于Fe(OH)3胶核对H+、Cl-Z吸附程度的大小及自身电离。3.高分子溶液对憎液溶胶有何影响。如何采用叔采－哈迪法则。答：加入较多高分子溶液可保护憎液溶胶，但少量高分子溶液则会使溶胶更不稳定。对于正胶，看负离子价数，对负胶，看正离子价数，叔采－哈迪规则说明反离子价态越高，越易使胶体聚沉。实验十一偶极矩的测定1.准确测定溶质摩尔极化率和摩尔折射率时，为什么要外推至无限稀释？答：溶质得摩尔极化率和摩尔折射率公式都是假定分子间无相互作用而推导出来得，它只适合于强度不太低的气相体系。然而，测定气相介电常数和密度在实验中困难较大，于是提出了溶液法，即把欲测偶极矩的分子于非极性溶剂中进行。但在溶液中测定总要受溶质分子间、溶剂与溶质分子间以及溶质分子间相互作用的影响。若以测定不同浓度溶液中溶质的摩尔极化率和摩尔折射率并外推至无限稀释，这时溶质所处的状态就和气相时相近，可消除分子间相互作用。2.试分析实验中引起误差的原因，如何改进？答：1、测定偶极矩采用溶液法进行，但溶质中测量总是受到溶质、溶剂分子间相互作用的影响，故可测定不同浓度中溶质的摩尔极化率和折射率并外推至无限稀释可消除分子间相互作用的影响。2、测量电容时，可能引起水气或溶液的挥发，影响测量值，故测量时要迅速。3、测密度时，由于每次所加溶液体积未达到严格相同，引起一定的误差，故可用移液管精确量取样品。实验十二磁化率的测定1.不同励磁电流下测得的样品摩尔磁化率是否相同？不同励磁电流下测得的样品摩尔磁化率是相同的。因为摩尔磁化率是物质本身的性质，只与物质本身的结构特征有关，而与外界励磁电流的变化无关，所以励磁电流的变化对它没有影响。2.用古埃天平测定磁化率的精密度与哪些因素有关？①样品管的悬挂位置：正处于两磁极之间，底部与磁极中心线齐平，悬挂样品管的悬线勿与任何物体相接触。②摩尔探头是否正常：钢管是否松动，若松动，需坚固。③温度光照：温度不宜高于60℃，不宜强光照射，不宜在腐蚀性气体场合下使用。④摩尔探头平面与磁场方向要垂直⑤空样品管需干燥洁净，每次装样高度，均匀度需一样，测量结果的精密才高。实验十三H2O2分解反应（一级反应）速率常数的测定1．读取O2体积时，量气管及水准瓶中水面处于同一水平位置的作用何在？2.反应过程中为什么要匀速搅拌？搅拌速率对测定结果会产生怎样的影响？3．H2O2和KI溶液的初始浓度对实验结果是否有影响？应根据什么条件选择它们？实验十四粘度法测定高聚物相对分子质量1．高聚物溶液的ηr、ηsp、ηsp/c和[η]的物理意义是什么？2.粘度法测定高聚物的摩尔质量有何局限性？该法适用的高聚物质量范围是多少？3．分析ηsp/c－c及Inηr/c－c作图缺乏线性的原因。实验十五测定离子的迁移数1.实验中哪些步骤容易引起误差？2.电流过大或过小对结果有何影响？3.若通电前中间区浓度改变，为什么要重做实验？