长度由大到小的顺序是( )。
(A)20%>30%>50% (B)30%>50%>20% (C)50%>30%>20% (D)50%>20%>30% 10. 在―步冷曲线‖上,―拐点‖不如―平阶‖明显,其原因是( )。 (A)出现―拐点‖时的温度比较高
(B)有―拐点‖的―步冷曲线‖所对的样品都是二组分体系 (C)有过冷现象存在
(D)在―拐点‖处只析出一种固相,所产生的相变热较少
二、思考题
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。
4. 金属熔融体冷却时为什么会出现转折点?低共熔金属及合金转折点有几个,曲线形状为什么不同?
答:系统在冷却的过程中,固相析出要放出凝固热,系统与环境传热速度基本不变,温度的下降速度要降低,因此步冷曲线上就要有突变,出现转折点。
低共熔金属有一转折点、一平台。合金有两个转折点。
5. 热电偶的测温原理是什么?热电偶与记录仪如何接线?怎样调整使用记录仪,试用相律分析低共熔点、熔点曲线、各区域内的相和自由度数;
答:热电偶的测温原理:两种不同材质的金属导体首尾相接组成一个闭合回路,如果两接点T、t 温度不同,回路中就会产生电流,电流的大小与两种导体材料性质及接点温度有关,这就是热电效应。热电偶就是将上述两种不同材料导体连接在一起构成的热电元件,并根据热电效应来测温的。
6. 解释步冷曲线上的过冷现象?
答:当液体的温度降到熔点,应当有晶体析出,但由于新生成的晶粒极微小熔点较低,此时对微小晶体尚未达到饱和状态,所以不会有微小晶体的析出,温度必须继续下降到正常熔点以下,液体才能达到微小晶体的饱和状态而开始凝固,这种按照相平衡的条件,应当凝固而未凝固成液体的现象,称为过冷现象。
7. 如何确定未知样品的组成?
答:做该样品的步冷曲线,和相图数据相对照。
8. 对于不同成分的混合物的步冷曲线,其水平段有什么不同?
答:纯物质的步冷曲线在其熔点处出现水平段,混合物在共熔点时出现水平段。
9. 解释一个经典的步冷曲线的每一部分的含义?
答:对于简单的低共熔混合物,当将体系缓慢而均匀的冷却时如果体系内不发生相的变化,则温度将随时间而线性的改变,当其中一种物质的晶体开始析出时,由于相变热的出现,步冷曲线
出现转折点,直到另一种晶体开始析出,此时两种物质同时析出,二者同时放出凝固热,步冷曲线上出现水平段。
10. 对于含有粗略相等的两组分混合物,步冷曲线上的每一个拐点将很难确定,而其低共熔温度却可以准确测定。相反。对于一个组分含量很少的样品。第一个拐点将可以确定。而第二个拐点则难以确定测定,为什么?
答:固体析出时放出凝固热,使步冷曲线发生折变,折变是否明显决定于放出的凝固热能抵消多少的散失热量,若放出的凝固热能抵消散失热量的大部分,折变就明显,否则就不明显。对于含有粗略相等的两组分混合物,当有一种组分析出时,其凝固热难以抵消另一种组分及其自身的散失热量,所以第一个拐点很难测定,但由于其两组分含量相当,两种晶体同时析出时,受前一种析出的晶体放出的凝固热的影响较小,因此低共熔温度可准确测定;反之,对于一个组分含量很少的样品,第一个拐点将可以确定,而第二个拐点则难以确定测定。
11. 对于不同成分混合物的步冷曲线,其水平段有什么不同?
答:纯物质的步冷曲线在其熔点处出现水平段,混合物在共熔温度时出现水平段。而平台长短也不同。
12. 作相图还有哪些方法?
答:作相图的方法还有溶解度法、沸点法等。
13. 通常认为,体系发生相变时的热效应很小,则用热分析法很难测得准确相图,为什么? 在含Bi30%和80%的二个样品的步冷曲线中第一个转折点哪个明显? 为什么?
答:因为热分析法是通过步冷曲线来绘制相图的,主要是通过步冷曲线上的拐点和水平段(斜率的改变)来判断新相的出现。如果体系发生相变的热效应很小,则用热分析法很难产生拐点和水平段。30%样品的步冷曲线中第一个转折点明显,熔化热大的Sn先析出,所以当发生相变时可以提供更多的温度补偿,使曲线斜率改变较大。
14. 有时在出现固相的冷却记录曲线转折处出现凹陷的小弯,是什么原因造成的?此时应如何读相图转折温度?
答:这是由于出现过冷现象造成的,遇到这种情况可以通过做延长线的方式确定相图的转折温度。
15. 金属熔融系统冷却时,冷却曲线为什么出现折点?纯金属、低共熔金属、及合金等转折点各有几个?曲线形状为何不同?
答:因为金属熔融系统冷却时,由于金属凝固放热对体系散热发生一个补偿,因而造成冷却曲线上的斜率发生改变,出现折点。纯金属、低共熔金属各出现一个水平段,合金出现一个折点和一个水平段。由于曲线的形状与样品熔点温度和环境温度、样品相变热的多少、保温加热炉的保温性能和样品的数量均有关系,所以样品的步冷曲线是不一样的。对于纯金属和低共熔金属来说只有一个熔点,所以只出现平台。而对于合金来说,先有一种金属析出,然后2种再同时析出,所以会出现一个折点和一个平台。
16. 有一失去标签的Sn-Bi合金样品,用什么方法可以确定其组成?
答:可以通过热分析法来确定其组成。首先通过热分析法绘制Sn-Bi的二组分相图,然后再绘制该合金样品的步冷曲线,与Sn-Bi的二组分相图对照即可得出该合金的组成。
实验四 三氯甲烷-醋酸-水三液系相图的绘制
一、思考题
1. 为什么试验中用到的玻璃器皿需要干燥?
答:因为所测定的体系含有水的组成。
2.在滴加水的过程中须一滴滴加入,且不断振摇锥形瓶,待出现浑浊并在2~3分钟内不消失,即为终点。为什么在接近终点时要多加振摇?
答:接近终点时,这时溶液已近饱和,溶解平衡需要较长的时间。
3.如果结线不通过物系点,其原因可能是什么?
答:实验所得的连接线未通过物系点,原因主要是溶液振荡分层平衡不够,多振荡,让醋酸水溶液与醋酸氯仿溶液充分分层。
4.在用水滴定溶液Ⅱ的最后,溶液由清到浑的终点不明显,这是为什么?
答:因为这时溶液已经接近饱和,溶解的平衡需要较长的时间。
5.从测量的精密度来看,体系的百分组成能用几位有效数字?
答:四位有效数字。
6. 若滴定过程中不小心超过终点,是否需要重做?
答:滴定过程中若不小心超过终点,可以再滴加几滴醋酸(记录加入量),至刚由浑变清作为终点,记录实际各组分的用量。无需返工。
7. 不同温度时各物质的密度:
dT?ds??(T?Ts)?10?3??(T?Ts)2?10?6??(T?Ts)3?10?9 Ts?273.2K8. 如果连接线不通过物系点,其原因可能是什么?
答:实验所得的连接线未通过物系点,原因主要是溶液振荡分层平衡不够,多振荡,让醋酸水溶液与醋酸氯仿溶液充分分层。
9. 在用水滴定溶液二的最后,溶液由清到浑的终点不明显,这是为什么?
答:在水和氯仿组成的两相混合物中加入醋酸,能增大水和氯仿间的互溶度,醋酸增多,互溶度越大,当加入醋酸到某一数量时,水和氯仿能完全互溶,原来由两相组成的混合体系由混变清。在用水滴定溶液二的最后,醋酸的量很大,所以溶液由清到浑的终点不明显。
10. 为什么说具有一对共轭溶液的三组分体系的相图对确对各区的萃取条件极为重要?
答:(如下图)将组成为N的混合溶液加入B后,体系沿NB线向B方向变化,当总组成为O点时,此时体系为两相x1,y1。如果把这两层溶液分开,分别除去B,得由S、F点代表的两个溶液(S在Bx的反向延长线上,F在By的反向延长线上)。这就是说经过一次萃取除去溶剂后,能把原来组成为N的原溶液分成S和F两个溶液,其中S含C较多、F含A较多。如果对浓度为x的溶液再加入溶剂B进行第二次萃取,此时物系点将沿xS向S方向变化,设达到o’点时,体系为两相,组成为x’和y’点。除去x’和y’点中的溶剂B,到S’和F’点,其中S’中C的含量比S高、F’中A的含量比F的高。如此反复多次,最终可以得到纯A和C。
萃取过程示意图
实验五 偶极矩的测定
一、选择题
题号 选项 1 A 2 A 3 A 4 B 5 A 6 B 7 A 8 C 9 D 10 D 1. 偶极矩是度量分子( )的量。
A. 极性 B. 磁性 C. 旋光性 D. 导电性 2. 偶极矩的定义是( )。
A. μ=q·d B. μ=m·d C. μ=m·q D. μ=?·d 3. 偶极矩的方向是( )。
A. 从正到负 B. 从负到正 C. 从左到右 D.从右到左 4. 具有永久偶极矩的是( )分子。
A. 非极性 B. 极性 C. 非极性和极性 D.中性
5. 无论是极性分子还是非极性分子在电场作用下都会产生的与电场方向反平行的极化效应 是( )。
A. 诱导极化 B. 定向极化 C. 永久极化 D. 非定向极化 6. 非极性分子不具有( )。
A. 诱导偶极矩 B. 定向偶极矩 C. 永久偶极矩 D. 非定向偶极矩 7. 电解质的介电常数是该电解质的电容与( )的比值。
A. 真空的电容 B. 标准物质的电容 C. 空气的电容 D. 四氯化碳的电容 8. 该实验中用Y对C2作图,得到一条直线,B为( )。
A. 直线的截矩 B. 测定的物质的电容 C. 直线的斜率 D. 测定的物质的偶极矩 9. 配制乙酸乙酯-四氯化碳溶液是用( )方法精确量取四氯化碳。
A. 移液管移取 B. 目测 C. 倾倒法 D. 差重法称量 10. 不随温度变化的极化率是( )
A. 非定向极化率 B. 定向极化率 C. 永久极化率 D. 诱导极化率
二、思考题
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。
三、注意事项
1. 测量时必须使屏蔽线插头,插座,电容池和电容池座之间连接可靠。 2. 每台仪器配有二根屏蔽线。 3. 电容池及池座应水平放置。
4. 操作时注意防止溶质,溶剂的挥发和吸收水蒸汽。
5. 每测一种介质的电容后必须将介质弃去,并用电风吹吹干,并待电容池恢复原状后,再测下一种介质的电容。
6. 将介质放入电容池测量该介质的电容时,每种介质应取相同的体积。
7. 读室温,并在实验结束后将容量瓶洗净,并将电容池吹干,处理弃液清洁桌面等.
实验六 磁化率的测定
一、选择题
题号 选项 1 B 2 B 3 A 4 A 5 B 6 A 7 D 8 C 9 A 10 C 1. 磁化率是用来度量( )强度的量。
A. 极性 B. 磁场 C. 电场 D. 光 2. 质量磁化率Xm和摩尔磁化率XM之间的关系是( )。
A. Xm=M XM B. XM =M Xm C. XM=Xm D. XM=M/Xm
3. 逆磁性是指物质在被磁化后感应出的磁场强度与外加磁场方向( )。