物化实验讲义(6)

2019-08-30 23:16

若是二组分体系,则有:

体系总体积:

V=n1V1,m+n2V2。m

将上式两边同除以溶液质量W

式中α是溶液的比容;α1,α2分别为组分1、2的偏质量体积。

α=W1%α1+W2%α2=(1-W2%)α1+W2%α2

将上式对W2%微分:

整理上2式得

所以,实验求出不同浓度溶液的比容α,作α—W2%关系图,得曲线CC′(见下图)。如欲求M浓度溶液中各组分的偏摩尔体积,可在M点作切线,此切线在两边的截距AB和A′B′即为α1和α2,即可求出V1,m和V2,m。

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图1. 比容-质量百分比浓度关系

三、实验内容和要求

实验内容:

1. 测定指定组成的乙醇—水溶液中各组分的偏摩尔体积。 2. 理解摩尔体积—摩尔分数图与比容—质量百分数图之间的关系。 实验要求:

1. 为减少挥发误差,动作要敏捷。每份溶液用两比重瓶进行平行测定或每份样品重复测定二次,结果取其平均值。

2. 拿比重瓶应手持其颈部。 四、实验主要仪器设备和材料

恒温设备、 分析天平、 比重瓶2个、 物理天平、 磨口三角瓶。 五、实验方法、步骤及结果测试

1. 调节恒温槽温度为(25.0±0.1)℃。

2. 以95%乙醇(A)及纯水(B)为原液,在磨口三角瓶中用物理天平称重,配制含A质量百分数为0%、20%、40%、60%、80%、100%的乙醇水溶液,每份溶液的总体积控制在40mL左右。配好后盖紧塞子,以防挥发。摇匀后测定每份溶液的密度,其方法如下: 用分析天平精确称量二个预先洗净烘干的比重瓶,然后盛满纯水(注意不得存留气泡)置于恒温槽中恒温10min。用滤纸迅速擦去毛细管膨胀出来的水。取出比重瓶,擦干外壁,迅速称重。

3. 同法测定每份乙醇—水溶液的密度。恒温过程应密切注意毛细管出口液面,如因挥发液滴消失,可滴加少许被测溶液以防挥发之误。 六、实验报告要求

实验报告包括实验目的、实验原理、实验主要仪器设备和材料、简单的试验装置图、实验步骤、实验数据、数据处理及注意事项,思考题等部分。其中数据处理作图应使用坐标纸。 七、思考题

1.使用比重瓶应注意哪些问题?

2.如何使用比重瓶测量粒状固体物的密度? 3.为提高溶液密度测量的精度,可作哪些改进?

表1. 25℃时乙醇密度与质量百分比浓度之间的关系

密度/(g·cm-3) 乙醇/w% 0.81094 0.80823 0.80549 0.80272 0.79991 0.79706 91.00 92.00 93.00 94.00 95.00 96.00 注:1.也可用无水乙醇配制不同浓度的乙醇—水溶液,根据称量结果直接确定其浓度。

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实验十三 极化曲线的测定

实验项目性质:综合性 实验计划学时:4学时 一、实验目的

目的:测溶液分解电压,掌握阴极极化曲线的绘制。 二、实验原理

在研究可逆电池的电动势和电池反应时电极上几乎没有电流通过,每个电极或电池反应都是在无限接近于平衡下进行的,因此电极反应是可逆的。当有电流通过电池时,则电极的平衡状态被破坏,此时电极反应处于不可逆状态,随着电极上电流密度的增加,电极反应的不可逆程度也随之增大。在有电流通过电极时,由于电极反应的不可逆而使电极电位偏离平衡值的现象称作电极的极化。根据实验测出的数据来描述电流密度与电极电位之间关系的曲线称作极化曲线。 三、实验内容和要求

1.测定电流密度对极化的影响。 2. 测出氢的析出电势。 3.作出阴极极化曲线。 四、实验主要仪器设备和材料

恒电位/恒电流仪、电解槽、甘汞电极、分解电压装置 五、实验方法、步骤及结果测试

1. 硫酸溶液分解电压的测定

(1)按右图接好线路 图1. 分解电压装置图 (2)将滑线电阻调至右端,接通电源,此时电压表指针为0由右向左移动滑动触头,是电压逐渐增高,0.2V停一分钟,测出相应电压下通过电解槽的电流数值,直至电流突然上升后再读数3次。

转折点附近应每隔0.1V测一次。所测数据应在电压表及电流表达到平衡时才记录。

(3)实验完毕后切断电源,将仪器复原。 2. 氢析出电势的测定

(1)将滑线电阻调至最大值,接通电源,此时电流数值应为0。慢慢减少电阻使电解进行,直至阴极显著产生气泡,经一定时间后将电阻调至最大即可进行实验。如果是在刚进行分解电压测定后作本实验,那么在铂电极上就有电解产物氢气存在。一般可逐步移动电阻,使电压不断升高,电流逐渐增大。建议电流按如下增大:0.4、0.8、1.2、1.8、2.4、3.0、5.0、7.0、9.0、13.0、15.0、17.0、19.0mA。

(2)待各次加大的电流稳定后,再用电位差计测定不同电流时甘汞电极与电解槽的阴极所组成电池电动势,测定10个数据。

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六、实验报告要求

实验报告形式(包括实验目的、实验原理、实验主要仪器设备和材料、简单的试验装置图、实验步骤、实验数据、数据处理及注意事项,思考题等部分。其中数据处理作图应使用坐标纸。) 七、思考题

1.为什么很多酸或碱的分解电压相近?

2.在氢的析出电势测定中,为什么要预先电解使之产生氢气?

实验十四 电导率法测定醋酸电离常数

实验项目性质:验证性 实验计划学时:4学时 二、实验目的

1.利用电导率法测定弱电解质的电离常数。 2.了解电导率仪的使用方法。 二、实验原理

HAc是一种弱的电解质,在水溶液中部分电离为:

HAc ? H+ + Ac

C0(1-α) C0α C0α

c0α2 K?θc(1?α)θ如另行计算得无限稀摩尔电导率??m 就可求得电离度α?三、实验内容和要求

?m??m ;从而计算得电离常数K。

θ一元弱酸的电离平衡常数Ka和电离度α之间有一定的关系。电离度α可通过测定溶液的电导来求得,从而求得电离常数Ka。本实验要求掌握电导率仪的使用以及电导率和浓度间的关系。 四、实验主要仪器设备和材料

仪器材料:电导率仪、50ml酸式滴定管2支、100ml烧杯6只、玻璃搅拌棒4根。 试剂药品:0.1mol·L-1 HAc(已标定) 电导率仪的使用: 1.测量

(1)将电源插头插入仪器插座,电导电极插头的豁口对插座的豁口后插上,插入温度电极插头。用纯水冲洗电导电极,但不能碰黑色的铂黑部分。再用待测液冲洗3次,取少许被测液在小烧杯中,

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用滴管取被测液洗电导电极,荡洗烧杯后倒去洗涤液;再取少许被测液,洗第二次;重复洗第三次。用纯水洗温度电极,用吸水纸吸干。取待测液后,将电极浸入被测溶液中。

(2)接上电源,仪器先显示仪器型号DDSJ,片刻后,直接进入测量状态,闪烁标记指向测量,因出厂时设定电极常数为1.00,温度系数为0.020,如不需要改变参数,即可测量。 2.设置电极常数

按下设置键 闪烁标记指向设置,表示当前为设置状态。

(1)选择电极常数的档次 左上标记指向电极常数,表示当前状态为设置电极常数的档次,上排数据显示上一次设置的电极常数档次1.00。用▲或▼键可以正或反方向地在0.01、0.1、1.00、5.00、10.00各档间翻转,当需改变某一档电极常数时,按下确认键,仪器将自动记忆当前的档次值后转入第二步调节电极常数。如不改变档次,按设置键,仪器也转入第二步,但不存贮当前的档次值,而显示上一次的电极常数。

(2)左上标记指向常数调节,表示当前状态为调节电极常数值,若使用电极的电极常数为1.02时,用上行键加至1.02,按确认键确认,仪器将保存此值后转入第三步温度系数a的设置;如按下设置键,仪器也转入第三步设置,但不存贮电极常数值。

⑶左上标记指向温度系数,初值为0.020,用上行或下行键可加、减温度补偿系数值;按确认键仪器将保留此值,并返回第一步电极常数设置。按设置键,仪器不保存温度系数值,返回电极常数设置。按取消键,仪器退出设置功能,返回测量状态。 五、实验方法、步骤及结果测试

1. 配制不同浓度的醋酸溶液 将5只烘干的100ml烧杯编成1~5号。在1号烧杯中,从滴定管准确放入48.00ml 0.1mol·L-1HAc。在2号烧杯中,准确放入24.00ml 0.1mol·L-1HAc,再用另一支滴定管准确放入24.00ml蒸馏水。用同样方法配制成不同浓度的HAc溶液(见表1)。

2. 用电导率仪测定1~5号HAc溶液的电导率χ,求出λ和Ka,求五次结果的平均值六、实验报告要求

实验报告形式(包括实验目的、实验原理、实验主要仪器设备和材料、简单的试验装置图、实验步骤、实验数据、数据处理及注意事项,思考题等部分。其中数据处理作图应使用坐标纸。) 七、思考题

1、电解质溶液导电的特点是什么? 2、什么叫电导、电导率?

3、弱电解质溶液的电离度与哪些因素有关?

4、测定HAc溶液的电导时,溶液的浓度为什么要由稀到浓?

表1. 不同浓度的HAc溶液配制方法

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