1、實驗七十恒溫水浴組裝及性能測試1. 簡要回答恒溫水浴恒溫原理是什么？主要由哪些部件組成？它們的作用各是什么？答：恒溫水浴的恒溫原理是通過電子繼電器對加熱器自動調節來實現恒溫的目的。當恒溫水浴因熱量向外擴散等原因使體系溫度低于設定值時，繼電器迫使加熱器工作，到體系再次達到設定溫度時，又自動停止加熱。這樣周而復始，就可以使體系的溫度在一定范圍內保持恒定。恒溫水浴主要組成部件有：浴槽、加熱器、攪拌器、溫度計、感溫元件和溫度控制器。浴槽用來盛裝恒溫介質；在要求恒定的溫度高于室溫時，加熱器可不斷向水浴供給熱量以補償其向環境散失的熱量；攪拌器一般安裝在加熱器附近，使熱量迅速傳遞，槽內各部位溫度均勻；溫度計

2、是用來測量恒溫水浴的溫度；感溫元件的作用是感知恒溫水浴溫度，并把溫度信號變為電信號發給溫度控制器；溫度控制器包括溫度調節裝置、繼電器和控制電路，當恒溫水浴的溫度被加熱或冷卻到指定值時，感溫元件發出信號，經控制電路放大后，推動繼電器去開關加熱器。2. 恒溫水浴控制的溫度是否是某一固定不變的溫度？答：不是，恒溫水浴的溫度是在一定范圍內保持恒定。因為水浴的恒溫狀態是通過一系列部件的作用，相互配合而獲得的，因此不可避免的存在著不少滯后現象，如溫度傳遞、感溫元件、溫度控制器、加熱器等的滯后。所以恒溫水浴控制的溫度有一個波動范圍，并不是控制在某一固定不變的溫度，并且恒溫水浴內各處的溫度也會因攪拌效果的優劣

3、而不同。4. 什么是恒溫槽的靈敏度？如何測定？答： TS 為設定溫度， T1 為波動最低溫度，T2 為波動最高溫度，則該恒溫水浴靈敏度為：ST2T1測定恒溫水浴靈敏度的方法是在設定溫度2下，用精密溫差測量儀測定溫度隨時間的變化，繪制溫度 -時間曲線（即靈敏度曲線）分析其性能。5. 恒溫槽內各處溫度是否相等？為什么？答：不相等，因為恒溫水浴各處散熱速率和加熱速率不可能完全一致。6. 如何考核恒溫槽的工作質量？答：恒溫水浴的工作質量由兩方面考核： （ 1）平均溫度和指定溫度的差值越小越好。 （ 2）控制溫度的波動范圍越小，各處的溫度越均勻，恒溫水浴的靈敏度越高。7. 欲提高恒溫浴的靈敏度，可從哪些

4、方面進行改進？答：欲提高恒溫水浴的靈敏度，可從以下幾個方面進行改進：恒溫水浴的熱容量要大，恒溫介質流動性要好，傳熱性能要好。盡可能加快加熱器與感溫元件間傳熱的速度，使被加熱的液體能立即攪拌均勻并流經感溫元件及時進行溫度控制。為此要使：感溫元件的熱容盡可能小；感溫元件、攪拌器與電加熱器間距離要近些；攪拌器效率要高。作調節溫度用的加熱器要導熱良好，熱容量要小，功率要適宜。8. 恒溫槽的主要部件有哪些，它們的作用各是什么？答：恒溫水浴主要組成部件有：浴槽、加熱器、攪拌器、溫度計、感溫元件和溫度控制器。浴槽用來盛裝恒溫介質；在要求恒定的溫度高于室溫時，加熱器可不斷向水浴供給熱量以補償其向環境散失的熱量

5、；攪拌器一般安裝在加熱器附近，使熱量迅速傳遞，槽內各部位溫度均勻；溫度計是用來測量恒溫水浴的溫度；感溫元件的作用是感知恒溫水浴溫度，并把溫度信號變為電信號發給溫度控制器；溫度控制器包括溫度調節裝置、繼電器和控制電路，當恒溫水浴的溫度被加熱或冷卻到指定值時，感溫元件發出信號，經控制電路放大后，推動繼電器去開關加熱器。9. 影響恒溫槽靈敏度的因素很多，大體有那些？.答：影響恒溫槽靈敏度的因素有：（ 1）恒溫水浴的熱容，恒溫介質的流動性，傳熱性能。（ 2）加熱器與感溫元件間傳熱的速度，感溫元件的熱容；感溫元件、攪拌器與電加熱器間的距離；攪拌器的效率。 （ 3）作調節溫度用的加熱器導熱性能和功率大小。

6、10. 簡要回答恒溫槽主要由哪些部件組成?你在哪些物理化學實驗中用了恒溫技術，試舉出一個實驗實例。答：（1）主要部件：浴槽（恒溫介質），加熱器，攪拌器，溫度計，感溫元件（導電表、電接觸溫度計、熱敏電阻溫度計），溫度控制器。（2）化學平衡常數及分配系數的測定，溶液電導的測定 測 HAc 的電離平衡常數，電導法測定乙酸乙酯皂化反應的速率常數，最大泡壓法測定溶液的表面張力，粘度法測定水溶性高聚物相對分子質量，電導法測定水溶性表面活性劑的臨界膠束濃度，雙液系的氣-液平衡相圖中折光率的測定。11.恒溫槽中水的溫度、加熱電壓是否有特殊要求？為什么？答： 槽中水的溫度應與室溫相差不宜過大，以減少對環境的散熱

7、速度；加熱電壓也不能太小和太大。否則會使得散熱速度過大、加熱速度也過大且加熱慣性大，使得控溫時靈敏度降低。加熱電壓太小時，會使得體系的溫度偏低時間相對較長，或達不到所設定的溫度。實驗七十一燃燒熱的測定1. 簡述燃燒熱測定的實驗原理。答： 1mol 的物質完全燃燒時所放出的熱量稱為燃燒熱。所謂完全燃燒是指該化合物中的C 變為為 H 2O(液 )， S 變為 SO2(氣 )， N 變為 N 2(氣 )， Cl 成為 HCl( 水溶液 )，其它元素轉變為氧化物或游離態。燃燒熱可在恒壓或恒容條件下測定。由熱力學第一定律可知：在不做非膨脹功情況下，恒容燃燒熱CO2(氣 )， H 變Qv 等于內能變化 U

8、 ，恒壓燃燒熱Qp 等于焓變化H 。在氧彈式熱量計中測得燃燒熱為Qv，而一般熱化學計算用的值為Qp ，兩者可通過下式進行換算：Qp Qv 十nRT(1)式中： n 為燃燒反應前后生成物和反應物中氣體的物質的量之差；R 為摩爾氣體常數； T 為反應熱力學溫度。測量燃燒熱的儀器稱為熱量計。本實驗采用氧彈式熱量計，如圖71-1 所示。在盛有定量水的容器中，放入內裝有一定量樣品和氧氣的密閉氧彈（圖71-2），然后使樣品完全燃燒，放出的熱量傳給盛水桶內的水和氧彈，引起溫度上升。氧彈熱量計的基本原理是能量守恒定律，樣品完全燃燒所釋放出的熱量使氧彈本身及其周圍的介質（實驗用水）和熱量計有關的附件溫度升高，測

9、量介質在燃燒前后體系溫度的變化值T，就可求算出該樣品的恒容燃燒熱，其關系式如下：m Qv + lQ 點火絲 + qV = (C 計 + C 水 m 水 )T(2)-1)； m 為燃燒物質的質量 (g) ；Q 點火絲 為點火絲的燃燒熱-1)； l 為燃燒了的點火絲式中： Qv 為物質的恒容燃燒熱 (J ·g(J ·g的質量 (g)；q 為空氣中的氮氧化為二氧化氮的生成熱(用 0.1mol/L NaOH 滴定生成的硝酸時，每毫升堿相當于5.98J)，V 為滴定硝酸耗用的 NaOH 的體積 (mL) ；C 計 為氧彈、水桶、溫度計、攪拌器的熱容-1)；C 水 為水的比熱-1-1)

10、；(J ·k(J ·g·km 水 為水的質量 (g)； T 為燃燒前后的水溫的變化值（K ）。如在實驗過程中，每次的用水量保持一定，把式(2)中的常數合并，即令k = C 計 + C 水 m 水;.則：m Qv + lQ 點火絲 + qV = kT(3)k 為儀器常數。可以通過用已知燃燒熱的標準物質(如苯甲酸 )放在量熱計中燃燒，測出燃燒前后溫度變化，則：k = (m Qv + lQ 點火絲 + qv )/T(4)用同樣的方法把待測物質置于氧彈中燃燒，由溫度的升高和儀器的熱容，即可測定待測物質的恒容燃燒熱Qv ，從(1)式計算恒壓燃燒熱Qp 。實驗中常忽略qV 的

11、影響，因為氧彈中的N 2 相對于高壓O2 而言可以忽略，其次因滴定HNO 3 而帶來的誤差可能會超過N 2 本身帶來的誤差，操作中可以采用高壓O2 先排除氧彈中的N 2，這樣既快捷又準確。先由苯甲酸的理論恒壓燃燒熱根據公式算出恒容燃燒熱，從而計算出儀器常數k，然后再測定恒容燃燒熱根據公式轉換的實際恒壓燃燒熱。2. 在使用氧氣鋼瓶及氧氣減壓閥時，應注意哪些事項？答：在使用氧氣鋼瓶及氧氣減壓閥時，應注意以下幾點：(1) 氧氣瓶及其專用工具嚴禁與油脂接觸， 操作人員不能穿用沾有各種油脂或油污的工作服、手套以免引起燃燒。(2) 氧氣鋼瓶應直立放置要固定，遠離火源，嚴禁陽光暴曬。(3) 氧氣減壓閥要專用

12、，安裝時螺扣要上緊。(4) 開啟氣瓶時，操作者應站在側面，即不要面對減壓閥出口，以免氣流射傷人體。不許敲打氣瓶如何部位。(5) 用完氣后先關閉氣瓶氣門，然后松掉氣體流量螺桿。如果不松掉調節螺桿，將使彈簧長期壓縮，就會疲勞失靈(6) 氣體將用完時，氣瓶中的氣體殘余壓力一般不應小于幾個兆帕/ 平方厘米，不得用完。(7) 氣瓶必須進行定期技術檢驗，有問題時要及時處理，不能帶病運行。(8) 請仔細閱讀氣瓶及氣體減壓閥的使用說明書，以得到更詳細的介紹。3. 測定非揮發性可燃液體的熱值時，能否直接放在氧彈中的不銹鋼杯里測定？揮發性的可燃液體情況又怎樣？答：均不能直接放在氧彈中的不銹鋼杯里測定，非揮發性或揮

13、發性的可燃液體均應化裝入膠囊或玻璃小球內點燃，這樣才能保證樣品完全燃燒。4. 燃燒熱的測定實驗中，標定量熱計熱容后，測定試樣時忘記換鐵桶中的水對實驗有無影響？為何要嚴格控制樣品的稱量范圍？答：有影響，因為熱容是溫度的函數，不同溫度下量熱計的熱容嚴格來講不等。樣品質量太少了溫差測量誤差較大，樣品質量太多了，不能保證燃燒完全。5. 在燃燒熱的測定實驗中，為什么要測真實溫差？怎樣測定？答：在燃燒熱的測定實驗中，實驗成功的首要關鍵是保證樣品完全燃燒；其次，還須使燃燒后放出的熱量盡可能全部傳遞給熱量計本身及其介質，而幾乎不與周圍環境發生熱交換。為了做到這一點，熱量計在設計制造上采取了幾種措施，例如：在熱

14、量計外面設置一個套殼，此套殼有些是恒溫的，有些是絕熱的。因此，熱量計又可分為主要包括恒溫式熱量計和絕熱式熱量計。另外，熱量計壁高度拋光，這是為了減少熱輻射。量熱計和套殼間設置一層擋屏，以減少空氣的對流。但是，熱量的散失仍然無法完全避免，這可以是由于環境向熱量計輻射熱量而使其溫度升高，也可以是由于熱量計向環境輻射而使熱量計的溫度降低。因此，燃燒前后溫度的變化值不能直接準確測量，而必須經過雷諾（ Renolds）溫度校正圖進行校正。具體方法如下。當適量待測物質燃燒后使熱量計中的水溫升高1.5-2.0。將燃燒前后歷次觀測到的水溫記錄下來，并作圖，連成 abcd 線（圖 71-3）。圖中 b 點相當于

15、開始燃燒之點，c 點為觀測到的最高溫度讀數點，由于量熱計和外界的熱量交換，曲線 ab 及 cd 常常發生傾斜。取 b 點所對應的溫度 T1 ，c 點對應的溫度 T2，其平均溫度為 T，經過 T 點作橫坐標的平等線 TO，與折線 abcd 相交于 O 點，然后過 O 點作垂直線 AB ，此線與 ab 線和 cd 線的延長線交于 E ，F 兩點，則 E 點和 F 點所表示的溫度差即為欲求溫度的升高值 T。如圖 71-3 所示， EE 表示環境輻射進來的熱量所造成熱量計溫度的升高，這部分必須扣除；而 FF 表示量熱計向環境輻射出熱量而造成熱量計溫度的降低，因此這部分必須加入。經過這樣校正后的溫差表示

16、由于樣品燃燒使熱量計溫度升高的數值。;.圖71-3絕熱較差時的雷諾校正圖圖71-4絕熱良好時的雷諾校正圖有時熱量計的絕熱情況良好，熱量散失少，而攪拌器的功率又比較大，這樣往往不斷引進少量熱量，使得燃燒后的溫度最高點不明顯出現，這種情況下T 仍然可以按照同法進行校正（圖71-4）。必須注意，應用這種作圖法進行校正時，量熱計的溫度和外界環境溫度不宜相差太大（最好不超過2-3），否則會引起誤差。6. 燃燒熱測定實驗成敗的關鍵是什么？怎樣提高點火效率？答：燃燒熱測定實驗成功的首要關鍵是保證樣品完全燃燒；其次，還須使燃燒后放出的熱量盡可能全部傳遞給熱量計本身及其介質，而幾乎不與周圍環境發生熱交換。壓片不

17、能壓的太緊，點火絲與藥品要接觸良好，不要短路，可提高點火效率。7. 氧彈式量熱計在中，哪些部件屬于體系？哪些屬于環境？實驗過程中有無熱損耗?這些熱損耗對實驗結果有何影響?答：氧彈熱量計中氧彈、水桶、溫度計、攪拌器、桶中的水屬于體系，除了體系外的其他的部分都是環境。只要體系和環境間有溫差就會有熱損耗，當環境溫度高于體系溫度時，環境就會向熱量計輻射熱量而使其溫度升高；當體系溫度高于環境溫度時，熱量計就會向環境輻射而使熱量計的溫度降低，從而使燃燒前后溫度的變化不能直接準確測量，即直接測量的溫差不是測真實溫差。8. 氧彈充氣后，用萬用表檢查兩電極，導電不良應如何處理？答：把氧彈里面氧氣放掉，打開氧彈蓋

18、，檢查點火絲是否與電極接好，重新裝點火絲。9. 在燃燒熱的測定實驗中，哪些因素容易造成誤差？提高本實驗的準確度應該從哪些方面考慮？答：在燃燒熱的測定實驗中以下因素容易造成誤差：（ 1）樣品壓片過程中混入污染物、稱重后脫落、造成稱重誤差；（ 2）如果樣品燃燒后殘留了不易觀測到的試樣殘留物、而又把它當作沒有殘留完全充分燃燒處理數據，勢必造成較大誤差；（ 3) 攪拌器功率較大，攪拌器不斷引進的能量形成誤差； （ 4）熱量計的絕熱性能應該良好，如果存在有熱漏，漏入的熱量造成誤差； （ 5）數據處理中用直接測量的溫差當成真實溫差進行計算；提高本實驗的準確度應該從以下幾方面考慮：（ 1）待測樣品需干燥，受

19、潮樣品不易燃燒且稱量有誤差；（2）嚴格控制樣品的稱量范圍； （ 3）壓片機要專用，清潔干凈； （ 4）將壓片制成的樣品放在干凈的稱量紙上，小心除掉易脫落部分，然后在分析天平上精確稱量； （ 5）用用雷諾法校法得到真實溫差。10. 燃燒熱的定義是什么？恒壓燃燒熱與恒容燃燒熱的差別及相互關系是什么？答：燃燒熱的定義定義：1mol 的物質完全燃燒時所放出的熱量稱為燃燒熱。所謂完全燃燒是指該化合物中的C變為 CO 2(氣 )， H 變為 H 2O( 液)，S 變為 SO2(氣) ，N 變為 N2(氣)，Cl 成為 HCl( 水溶液 )，其它元素轉變為氧化物或游離態。;.燃燒熱可在恒壓或恒容條件下測定，

20、在恒容條件下測的燃燒熱為恒容燃燒熱Qv，在恒壓條件下測的燃燒熱為恒壓燃燒熱。由熱力學第一定律可知：在不做非膨脹功情況下，恒容燃燒熱Qv 等于內能變化U，恒壓燃燒熱Qp 等于焓變化H 。在氧彈式熱量計中測得燃燒熱為Qv，而一般熱化學計算用的值為Qp，兩者可通過下式進行換算：Qp Qv 十nRT(1)式中：n 為燃燒反應前后生成物和反應物中氣體的物質的量之差；R 為摩爾氣體常數； T 為反應熱力學溫度。11. 在燃燒熱的測定實驗中，所測溫差值為什么要進行雷諾圖的校正？答：在燃燒熱的測定實驗中，只要體系和環境間有溫差就會有熱損耗，當環境溫度高于體系溫度時，環境就會向熱量計輻射熱量而使其溫度升高；當體

21、系溫度高于環境溫度時，熱量計就會向環境輻射而使熱量計的溫度降低，從而使燃燒前后溫度的變化不能直接準確測量，即直接測量的溫差不是測真實溫差，因此必須經過雷諾溫度校正圖進行校正。12. 在燃燒熱的測定實驗中，如何用雷諾圖解法校正溫度改變值?答：當適量待測物質燃燒后使熱量計中的水溫升高1.5-2.0 。將燃燒前后歷次觀測到的水溫記錄下來，并作圖，連成 abcd 線（圖 71-3）。圖中 b 點相當于開始燃燒之點，c 點為觀測到的最高溫度讀數點，由于量熱計和外界的熱量交換，曲線 ab 及 cd 常常發生傾斜。取 b 點所對應的溫度 T1，c 點對應的溫度 T2，其平均溫度為 T，經過 T 點作橫坐標的

22、平等線 TO，與折線 abcd 相交于 O 點，然后過 O 點作垂直線 AB，此線與 ab 線和 cd 線的延長線交于 E ，F 兩點，則 E 點和 F 點所表示的溫度差即為欲求溫度的升高值 T。如圖 71-3 所示， EE 表示環境輻射進來的熱量所造成熱量計溫度的升高，這部分必須扣除；而 FF 表示量熱計向環境輻射出熱量而造成熱量計溫度的降低，因此這部分必須加入。經過這樣校正后的溫差表示由于樣品燃燒使熱量計溫度升高的數值。有時熱量計的絕熱情況良好，熱量散失少，而攪拌器的功率又比較大，這樣往往不斷引進少量熱量，使得燃燒后的溫度最高點不明顯出現，這種情況下T 仍然可以按照同法進行校正（圖71-4

23、）。必須注意，應用這種作圖法進行校正時，量熱計的溫度和外界環境溫度不宜相差太大（最好不超過2-3），否則會引起誤差。圖71-3絕熱較差時的雷諾校正圖圖 71-4 絕熱良好時的雷諾校正圖13. 在燃燒熱的測定實驗中，直接測量的物理量是什么?用氧彈式量熱計所測得的燃燒熱是Qv 還是 Qp?答：氧彈熱量計的基本原理是能量守恒定律，樣品完全燃燒所釋放出的熱量使氧彈本身及其周圍的介質（實驗用水）和熱量計有關的附件溫度升高， 測量介質在燃燒前后體系溫度的變化值 T，就可求算出該樣品的恒容燃燒熱，其關系式如下：m Qv + lQ 點火絲 + qV = (C 計 + C 水 m 水 )T(2)式中： Qv 為

24、物質的恒容燃燒熱-1)； m 為燃燒物質的質量-1)； l 為燃燒了的點火絲(J ·g(g) ；Q 點火絲 為點火絲的燃燒熱 (J ·g的質量 (g)；q 為空氣中的氮氧化為二氧化氮的生成熱(用 0.1mol/L NaOH 滴定生成的硝酸時，每毫升堿相當于5.98J)，;.V 為滴定硝酸耗用的 NaOH 的體積 (mL) ；C 計 為氧彈、水桶、溫度計、攪拌器的熱容-1-1-1(J ·k )；C水 為水的比熱 (J ·g·k )；m 水 為水的質量 (g)； T 為燃燒前后的水溫的變化值（K ）。如在實驗過程中，每次的用水量保持一定，把式(2)

25、中的常數合并，即令k = C 計 + C 水 m 水則：m Qv + lQ 點火絲+ qV = kT(3)k 為儀器常數。可以通過用已知燃燒熱的標準物質(如苯甲酸 )放在量熱計中燃燒，測出燃燒前后溫度變化，則：k = (m Qv + lQ 點火絲 + qv )/T(4)在燃燒熱的測定實驗中，直接測量的物理量是燃燒樣品的質量m，燃燒了的點火絲的質量l，滴定硝酸耗用的NaOH 的體積 V （實驗中常忽略 qV 的影響，因為氧彈中的N2 相對于高壓 O2 而言可以忽略，其次因滴定HNO 3 而帶來的誤差可能會超過 N 2 本身帶來的誤差） ，介質在燃燒前后體系溫度的變化值T，儀器常數 k。因為氧彈是

26、一個恒容的容器，所以用氧彈式量熱計所測得的燃燒熱是Qv。14. 測定燃燒熱成敗的關鍵在哪里 ?點火失敗的可能原因有哪些 ?答：燃燒熱測定實驗成功的首要關鍵是保證樣品完全燃燒；其次，還須使燃燒后放出的熱量盡可能全部傳遞給熱量計本身及其介質，而幾乎不與周圍環境發生熱交換。在實驗操作過程中應使樣品的量合適，壓片松緊合適，溫差進行雷諾溫度校正。點火失敗的原因：壓片太緊、燃燒絲陷入藥片內會造成燃不著；點火絲與樣品接觸不好；點火絲碰到燃燒皿壁，點火絲上部分相連，形成短路。15. 在燃燒熱的測定實驗中，使用定量的已知燃燒熱的標準物質苯甲酸做什么?答：令 k=m 水 C 水 +C 計 ,k 為儀器常數， 可以

27、通過用定量的已知燃燒熱的標準物質苯甲酸在熱量計中燃燒，測出燃燒前后溫度的變化，求出k= （mQ v+lQ 點火絲 +qv ）/ T。16. 固體樣品為什么要壓成片狀？如何測定液體樣品的燃燒熱?答：固體樣品壓成片狀有利于樣品充分完全燃燒，以免充氣時沖散樣品或者在燃燒時飛散開來，造成實驗誤差。測定液體樣品的燃燒熱時，為了防止充氣時沖散樣品或者在燃燒時樣品飛散開來，應以藥用膠囊作為樣品管，將液體樣品裝入藥用膠囊內，并用內徑比膠囊外徑大0.5 1.0mm 的薄壁軟玻璃管套住，裝樣示意如圖1 所示。膠囊的燃燒熱熱值應預先標定以便計算時扣除。17. 在量熱測定中，還有哪些情況可能需要用到雷諾溫度校正方法？

28、答：在量熱測定實驗中，如中和熱的測定、溶解熱的測定、稀釋熱的測定等，熱量計與周圍環境的熱交換無法完全避免，只要熱量計和環境間有溫差就會有熱損耗，當環境溫度高于熱量計溫度時，環境就會向熱量計輻射熱量而使其溫度升高；當熱量計溫度高于環境溫度時，熱量計就會向環境輻射而使熱量計的溫度降低，從而使測量前后溫度的變化不能直接準確測量，即直接測量的溫差不是測真實溫差，因此都可能需要用到雷諾溫度校正方法進行校正。必須注意，應用這種作圖法進行校正時，量熱計的溫度和外界環境溫度不宜相差太大（最好不超過2-3），否則會引起誤差。18. 在燃燒熱的測定實驗中，在實驗中是否每次都必須準確量取3000 mL 水？答：必須

29、準確量取3000ml 水。因為水量的變化，使苯甲酸的水當量和測定樣品水當量沒有嚴格保持一致，會產生很大的實驗誤差。;.19. 在燃燒熱的測定實驗中，如何快捷、合理地消除氧彈中氮氣對測量結果的影響？答：操作中可以采用高壓 O2 先排除氧彈中的 N 2，這樣既快捷又準確。即對氧彈充兩次氧氣。第一次充好后再把氧彈內的氣體放掉，這樣氮氣可以隨著氧氣被放出去，從而達到消除氮氣的影響。實驗七十二差熱分析1. 簡述差熱分析的基本原理 .答：差熱分析，是在溫度程序控制下，測量物質與基準物 (參比物 )之間的溫度差隨時間變化的技術。試樣在加熱（冷卻）過程中，凡有物理變化或化學變化發生時，就有吸熱（或放熱）效應發

30、生，若以在實驗溫度范圍內不發生物理變化和化學變化的惰性物質作參比物，試樣和參比物之間就出現溫度差，溫度差隨溫度變化的曲線稱差熱曲線或 DTA 曲線。差熱分析是研究物質在加熱（或冷卻）過程中發生各種物理變化和化學變化的重要手段。2. 差熱分析中如何判斷物質發生了變化？答：當差熱曲線出現峰或者谷時，表示物質發生了熱焓的變化，即說明了物質發生了變化。3. 差熱分析中如何選擇參比物？答：作為參比物的材料必須具備的條件是在測定的溫度范圍內保持熱穩定，一般用-氧化鋁、煅燒過的氧化鎂、二氧化硅及金屬鎳等。選擇時應盡量采用與待測物比熱容、熱導率及顆粒度相一致的物質，以提高準確性。4. 在差熱分析實驗中，作溫度

31、工作曲線的目的是什么？答：目的是為了間接測定物質在加熱過程中的溫度變化以及差熱曲線出現峰或者谷時的溫度，以準確快速的測出物質在相應溫度下產生的熱效應。5. 差熱分析圖中什么說明了物質的變化次數？答：差熱圖中峰的數目說明了樣品在這段時間（或溫度）范圍內變化的次數。6. 差熱圖主要受哪些實驗條件的影響？答：（ 1）儀器方面的因素：包括加熱爐的形狀和尺寸、坩堝材料及大小形狀、熱電偶性能及其位置、顯示、記錄系統精度、走紙速率等。 （ 2）試樣因素：包括試樣的熱容量、熱導率和試樣的純度、結晶度或離子取代以及試樣的顆粒度、用量及裝填密度、參比物的選擇等。 （3）實驗條件：包括加熱速度、氣氛和壓力等。7.

32、在差熱分析實驗中，為什么加熱過程中即使試樣未發生變化，差熱曲線仍會出現基線漂移？答：可能是機器的噪音，樣品與參比物的粒度和熱容不一致所引起的基線漂移。8. 在差熱分析實驗中，為什么要控制升溫速度？升溫過快或過慢有何后果？答：升溫速率對差熱曲線有重大的影響，常常影響峰的形狀、分辨率和峰所對應的溫度值。升溫速率較低時，基線漂移較小，分辨率較高，但測定的時間相對較長；而升溫速率過高，基線漂移嚴重，分辨率較低，但測試時間較短。9. 在差熱分析實驗中，如何應用差熱曲線來解釋物質的物理變化及化學變化過程？答：通過測定樣品與參比物的溫度差對時間（或溫度）的函數關系，來鑒別物質或確定組成結構以及轉化溫度、熱效

33、應等物理及化學變化過程。10. 差熱曲線的形狀與哪些因素有關？影響差熱分析結果的主要因素是什么？答：影響差熱曲線的形狀的因素有：升溫速率，氣氛及壓力，參比物的選擇，稀釋劑的影響，樣品的顆粒大小，走紙速度。影響差熱分析結果的主要因素也是：升溫速率，氣氛及壓力，參比物的選擇，稀釋劑的影響，樣品的顆;.粒大小，走紙速度。11. 差熱分析和簡單熱分析 (步冷曲線法 )有何異同？答：相同點：都是研究物質隨著溫度的變化發生各種物理和化學效應時產生的各種能量變化，依據這些能量的變化對試樣進行定性和定量分析。不同點：簡單的熱分析是直接研究物質本身的溫度隨時間的變化關系，通過步冷曲線的拐點和平臺對樣品進行定性和

34、定量分析是熱力學平衡狀態。差熱分析是研究物質與參比物的溫度差隨溫度的變化關系，通過差熱峰的峰的數目，位置，方向，大小對樣品進行定性和定量分析，不是熱力平衡狀態。12. 試從物質的熱容解釋差熱曲線的基線漂移答：基線漂移說明參比物和樣品有熱容差異，且與粒子的顆粒，填裝的密度有關。13. 在什么情況下，升溫過程與降溫過程所得到的差熱分析結果相同？在什么情況下，只能采用升溫或降溫方法？答：（ 1）一般來說高純度金屬樣品的熔點（凝固點），由于其熔距極窄，用升溫或降溫分析的結果基本相同。（2）根據物質測定所需要的條件來確定，如熔化，脫水則升溫，物質凝聚則降溫。14. 在差熱分析實驗中，裝試樣與參比物的兩只

35、坩堝如果放顛倒了，出來的圖譜會怎樣？答：出來圖像凹凸與正常測試圖像相反（原來凹的凸原來凸的凹）。15在差熱分析實驗中，試樣的量過多有什么不好？答：有些物質加熱伴隨的體積增大使試樣溢出坩鍋影響時間準確度。16. 在差熱分析實驗中，為什么參考物都置于樣品桿上？答：必須都放在樣品桿的托盤上，因為參考物和被測物必須同時升溫，在被測物不發生熱效應時，保持兩者溫差 T=0，在被測物發生熱效應時，反應出此時兩者的溫差T。17. 在差熱分析實驗中，反應前后差熱曲線的基線往往不在一條水平線上，為什么？答：在實際測量時，由于樣品與參比物的比熱容，導熱系數，粒度，裝填情況等不可能完全相同，因而差熱曲線的極限不一定與

36、時間軸平行，峰前后的基線也不一定在同一條直線上。試樣的熱容量和熱導率的變化會引起差熱曲線的基線變化，一臺性能良好的差熱儀的基線應是一條水平直線，但試樣差熱曲線的基線在熱反應的前后往往不會停留在同一水平上。這是由于試樣在熱反應前后熱容或熱導率變化的緣故。18. 從差熱圖上我們可以得出哪些信息？答：從差熱圖上可清晰在看到差熱峰的數目、位置、方向、寬度、高度、對稱性以及峰面積等。峰的數目表示在測定溫度范圍內，待測樣品發生變化的次數；峰的位置表示物質發生變化的轉化溫度范圍；峰的方向表明體系發生熱效應的正負性；峰面積說明熱效應的大小；在相同的情況下，峰面積大的表示熱效應也大。19. 在差熱分析實驗中，在

37、樣品的處理上，有哪些要求？為什么？答：樣品粒度大約 200 目左右（可用分子篩篩選， 如果沒有，直接目測，如在本實驗中， 研磨后的試樣 CuSO 4 ·5H2O 與參比物 -氧化鋁粒徑差不多則可） 。雖然顆粒小可以改善導熱條件，但太細可能破壞晶格或分解，顆粒太大則會造成較大的基線漂移20. 在差熱分析實驗中，升溫速率對峰的形狀有何影響？答：升溫速率較低時，基線漂移較小，分辨率較高，但測定的時間相對較；而升溫速率過高，基線漂移嚴重，分辨率較低，但測試時間較短，一般升溫速率10 度每分鐘。;.實驗七十三凝固點降低法測定摩爾質量1、簡述凝固點降低法測定摩爾質量的基本原理答：化合物的分子量是

38、一個重要的物理化學參數。非揮發性溶質溶解在溶劑中后，其稀溶液的蒸氣壓下降、沸點升高、冰點降低、滲透壓等值只與溶質的分子數有關而與溶質的種類無關，這四種性質稱為稀溶液的依數性。凝固點降低是依數性的一種表現。用凝固點降低法測定物質的分子量是一種簡單而又比較準確的方法。稀溶液有依數性，稀溶液的凝固點降低（對析出物是純溶劑的體系）與溶液中溶質B 的質量摩爾濃度的關系為：*Tff *fB為溶液中溶質 B 的質量摩爾濃度， K fT TfK f mB ，式中 T為純溶劑的凝固點， T為溶液的凝固點， m為溶劑的質量摩爾凝固點降低常數，它的數值僅與溶劑的性質有關。已知某溶劑的凝固點降低常數Kf 并測得溶液的

39、凝固點降低值T，若稱取一定量的溶質WB(g) 和溶劑 WA(g) ，配成稀溶液，則此溶液的質量摩爾濃度mB 為:m=1000W/M WBBBA,式中， MB 為溶質的分子量。代入上式，則:MB= 1000KW / W(g/mol)f Bf A因此，只要取得一定量的溶質（W）和溶劑（ W）配成一稀溶液，分別測純溶劑和稀溶液的凝固點，求得T，再查BAf得溶劑得凝固點降低常數，代入上式即可求得溶質的摩爾質量。2、在凝固點降低法測定摩爾質量實驗中，當溶質在溶液中有離解，締合和生成絡合物的情況下，對摩爾質量的測定值各有什么影響？答：用凝固點降低法測分子質量靠的是依數性，即依靠溶質在溶液中粒子的數目。注意

40、，依靠的是粒子的數目而不是分子的數目。如果發生締合或解離，自然是導致所測得的粒子所并不等同于分子數，那測出來的相對分子質量自然有偏差。解離使粒子數增多，表觀上是分子數增加，于是測得的分子量變小。締合和生成絡合物使粒子數減少，于是測得的分子量比實際的要大。3、在凝固點降低法測定摩爾質量實驗中，根據什么原則考慮加入溶質的量，太多太少影響如何？答：根據溶液凝固點的下降值考慮加入溶質的量，加入的溶質的量約使溶液的凝固點降低 0.5左右。加入太多，因為濃度大了，就不是稀溶液，就不滿足依數性了。加入太少，會使溶液的凝固點降低不明顯，測量誤差會增大。4、凝固點降低的公式在什么條件下才適用？它能否用于電解質溶

41、液？答：凝固點降低公式適用于難揮發非電解質稀溶液和強電解質稀溶液。其次溶劑凝固點不應太高或太低，應在常溫下易達到。如：水、苯、環己烷等。當溶質在溶液里有解離、締合、溶劑化或形成配合物等情況時，會使測出來的相對分子質量，所以在電解溶液中不適用上式計算。5、在凝固點降低法測定摩爾質量實驗中，為什么會產生過冷現象？過冷太甚對結果有何影響？如何控制過冷程度？答：過冷現象是由于溶解在溶液中的溶質在溫度降到凝固點以后，沒有晶體析出而達到過飽和狀態的現象，原因一般是由于寒劑溫度過低，降溫過快或溶液中較干凈，沒有雜質晶核。在冷卻過程中，如稍有過冷現象是合乎要求的，但過冷太厲害或寒劑溫度過低，則凝固熱抵償不了散

42、熱，此時溫度不能回升到凝固點，在溫度低于凝固點時完全凝固，就得不到正確的凝固點。因此，實驗操作中必須注意掌握體系的過冷程度。對于溶液而言，過冷太甚還會導致溶劑大量析出，mB 變大， Tf 變小，顯然回升的最高溫度不是原濃度溶液的凝固點，引起測量誤差。控制過冷程度的方法：調節寒劑的溫度以不低于所測溶液凝固點3為宜； 為了判斷過冷程度，本實驗先測近似凝固點； 當溶液溫度降至高于近似凝固點的0.5時， 迅速取出冷凍管，擦去水后插入空氣套管中，以防止過冷太甚。6、在凝固點降低法測定摩爾質量實驗中，為了提高實驗的準確度，是否可用增加溶液濃度的辦法來增加T 值？為什么？;.答：不可以，原因是只有稀溶液才具

43、有稀溶液的依數性，溶劑的凝固點降低值與溶劑的粒子數成正比。才滿足：TTf*TfK f mB7、什么是稀溶液依數性質？稀溶液依數性質和哪些因素有關？答：非揮發性溶質溶解在溶劑中后，其稀溶液的蒸氣壓下降、沸點升高、冰點降低、滲透壓等值只與溶質的分子數有關而與溶質的種類無關，這四種性質稱為稀溶液的依數性。稀溶液依數性質與以下因素有關：只取決于溶劑的種類、數量和溶質粒子的數目。8、測定溶液凝固點時若過冷程度太大對結果有何影響？兩相共存時溶液系統和純溶劑系統的自由度各為多少？答：過冷程度太低，則凝固熱抵償不了散熱，此時溫度不能回升到凝固點，在低于凝固點時完全凝固，就得不到正確的凝固點。對于溶液而言，過冷

44、太甚還會導致溶劑大量析出， mB 變大， Tf 變小，顯然回升的最高溫度不是原濃度溶液的凝固點，引起測量誤差。溶劑系統的自由度為1，溶液系統的自由度為2。9、什么叫凝固點？凝固點降低的公式在什么條件下才適用？它能否用于電解質溶液？答：純溶劑凝固點是固體與液體成平衡的溫度，溶液的凝固點是固體溶劑與溶液成平衡的溫度。不同晶體具有不同的凝固點。凝固點降低的公式適用于于難揮發非電解質稀溶液和強電解質稀溶液。其他電解質溶液不能用。10、在凝固點降低法測定摩爾質量實驗中，為什么要使用空氣夾套？過冷太甚有何弊病？答：為了防止過冷太甚；過冷程度太低，則凝固熱抵償不了散熱，此時溫度不能回升到凝固點，在低于凝固點

45、時完全凝固，就得不到正確的凝固點。11、在凝固點降低法測定摩爾質量實驗中，實驗測量成敗的關鍵是什么？答：實驗測量成敗的關鍵是：控制過冷程度和攪拌速率。控制過冷程度的方法：調節寒劑的溫度以不低于所測溶液凝固點3為宜；為了判斷過冷程度，本實驗先測近似凝固點；當溶液溫度降至高于近似凝固點的0.5時，迅速取出冷凍管，擦去水后插入空氣套管中，以防止過冷太甚。本實驗規定了攪拌方式：將冷凍管插入冰水浴中，緩慢攪拌，使之逐漸冷卻，并觀察溫度計溫度，當環己烷液的溫度降至高于近似凝固點的0.5時，迅速取出冷凍管，擦去水后插入空氣套管中，并緩慢攪拌（每秒 1 次），使環己烷溫度均勻地逐漸降低。當溫度低于近似凝固點0

46、.2-0.3時應急速攪拌（防止過冷超過0.5），促使固體析出。當固體析出時，溫度開始回升，立即改為緩慢攪拌，一直到溫度達到最高點，此時記下的溫度即為純溶劑的精確凝固點。每次測定應按要求的速率攪拌，并且測溶劑與溶液凝固點的時候攪拌條件要完全一致。12、在凝固點降低法測定摩爾質量實驗中，加入萘的時候，不小心將萘附著在內管壁上，對實驗結果有何影響？答：若不小心將萘附著在內管壁上，則溶液中的溶質含量將減少，導致所測溫差偏小，溶質摩爾質量偏大。13、在凝固點降低法測定摩爾質量實驗中，為什么要先測近似凝固點？答：先測近似凝固點，可防止過冷太甚。過冷程度太低，則凝固熱抵償不了散熱，此時溫度不能回升到凝固點，

47、在低于凝固點時完全凝固，就得不到正確的凝固點。先測近似凝固點，可準確判斷過冷程度，減小凝固點測量誤差，使誤差范圍小于 0.006 以內，保證測定值得準確性。14、當溶質在溶液中有解離、締合、溶劑化和形成配合物時，測定的結果有何意義？答：當溶質在溶液中有解離、締合、溶劑化和形成配合物時，可根據溶質在溶液中的表觀摩爾質量與真實摩爾質量相比，可以求出溶質在溶液中有解離度、締合度、溶劑化程度及配位數。;.15、在凝固點降低法測定摩爾質量實驗中，測定環已烷和萘丸質量時，精密度要求是否相同？為什么？答：不同，因為在凝固點降低法測定摩爾質量實驗中，環已烷的用量遠遠大于萘丸，如果要達到相同的相對誤差，測定環已

48、烷質量的精密度要遠遠的小于萘丸。因此在測定環已烷的質量時，使用移液管量取體積再乘以密度；在測定萘丸質量時，精密度要求高，因此用電子天平測量。16、用凝固點降低法測定摩爾質量在選擇溶劑時應考慮哪些因素？答：首先溶質能在此溶液很好的溶解，不出現解離，締和，溶劑化和形成配合物等現象，另外此溶劑的凝固點溫度不宜太高或太低，應很容易達到。17 、為什么純溶劑和稀溶液的的凝固曲線不同？答：由相率可知，在一定外壓下，純溶劑在凝固點時的條件自由度為零，在冷卻曲線上可得到溫度不變的水平線段。而溶液在凝固點時的條件自由度為 1，其凝固點隨溶液濃度的改變而改變， 因此在冷卻曲線上得不到溫度不變的水平線段。在純溶劑的

49、冷卻曲線中，曲線中的低下部分表示發生了過冷現象，即溶劑冷至凝固點以下仍無固相析出，這是由于開始結晶出的微小晶粒的飽和蒸氣壓大于同溫度下普通晶體的飽和蒸氣壓，所以往往產生過冷現象，即液體的溫度要降低到凝固點以下才能析出固體，隨后溫度再上升到凝固點。溶液的冷卻情況與此不同，當溶液冷卻到凝固點時，開始析出固態純溶劑，隨著溶劑的析出，溶液濃度逐漸增大，溶液的凝固點不斷下降，在冷卻曲線上得不到溫度不變的水平線段。因此，在測定濃度一定的溶液的凝固點時，析出的固體越少，測得的凝固點才越準確。同時過冷程度應盡量減小，一般可采用在開始結晶時，加入少量溶劑的微小晶體作為晶種的方法，以促使晶體生成，溶液的凝固點應從

50、冷卻曲線上待溫度回升后外推而得。18、在凝固點降低法測定摩爾質量實驗中，寒劑溫度的溫度應控制在什么范圍？為什么？答：寒劑的溫度以不低于所測溶液凝固點 3為宜，實驗時寒劑應經常攪拌并間斷地補充少量碎冰， 使寒劑溫度基本保持不變。寒劑溫度對控制過冷程度影響很大，從而影響實驗結果，寒劑溫度的溫度過高會導致冷卻太慢，過低則測不出正確的凝固點。19、在凝固點降低法測定摩爾質量實驗中，為什么實驗所用的內套管必須潔凈、干燥？答：因為的內套管是用來裝純溶劑環己烷的，如果內套管不是潔凈干凈的，那么測得的就不是純溶劑的凝固點，而是參有雜質的溶液的凝固點，會導致測得的凝固點不準確。20、在凝固點降低法測定摩爾質量實

51、驗中，攪拌速度的控制是做好本實驗的關鍵，在實驗過程中怎樣控制攪拌速度？答：本實驗規定了攪拌方式：將冷凍管插入冰水浴中，緩慢攪拌，使之逐漸冷卻，并觀察溫度計溫度，當環己烷液的溫度降至高于近似凝固點的0.5時， 迅速取出冷凍管，擦去水后插入空氣套管中，并緩慢攪拌 （每秒 1 次），使環己烷溫度均勻地逐漸降低。當溫度低于近似凝固點 0.2-0.3時應急速攪拌（防止過冷超過 0.5），促使固體析出。當固體析出時，溫度開始回升，立即改為緩慢攪拌，一直到溫度達到最高點，此時記下的溫度即為純溶劑的精確凝固點。每次測定應按要求的速率攪拌，并且測溶劑與溶液凝固點的時候攪拌條件要完全一致。實驗七十四純液體飽和蒸氣壓的測量1、簡述由純液體飽和蒸氣壓的測量求該液體平均摩爾汽化熱的基本原理。答：在通常溫度下，純液體與其蒸氣達平衡時的蒸氣壓稱為該溫度下液體的飽和蒸氣壓，簡稱為蒸氣壓。液體的飽和蒸氣壓與溫度的關系用克勞修斯-克拉貝龍方程式表示：d ln pvap H m(1)dTRT 2;.假定 vapH m 與溫度無關或溫度范圍較小，vapHm 可以近似作為常數，積分上式，得：ln pvap H m1(2)RcT在一定溫度范圍內， 測定不同溫度下的飽和蒸氣壓，以 lnp