物理化学实验思考题及参考答案

热量计本身及其介质，而几乎不与周围环境发生热交换。在实验操作过程中应使样品的量合适，压片松紧合适，温差进行雷诺温度校正。

点火失败的原因：压片太紧、燃烧丝陷入药片内会造成燃不着；点火丝与样品接触不好；点火丝碰到燃烧皿壁，点火丝上部分相连，形成短路。

15. 在燃烧热的测定实验中，使用定量的已知燃烧热的标准物质苯甲酸做什么?

答：令k=m水C水+C计, k为仪器常数，可以通过用定量的已知燃烧热的标准物质苯甲酸在热量计中燃烧，测出燃烧前后温度的变化，求出k=（mQv+lQ点火丝+qv）/△T。

16. 固体样品为什么要压成片状？如何测定液体样品的燃烧热?

答：固体样品压成片状有利于样品充分完全燃烧，以免充气时冲散样品或者在燃烧时飞散开来，造成实验误差。 测定液体样品的燃烧热时，为了防止充气时冲散样品或者在燃烧时样品飞散开来，应以药用胶囊作为样品管，将液体样品装入药用胶囊内，并用内径比胶囊外径大0.5～1.0mm的薄壁软玻璃管套住，装样示意如图1所示。胶囊的燃烧热热值应预先标定以便计算时扣除。

17. 在量热测定中，还有哪些情况可能需要用到雷诺温度校正方法？

答：在量热测定实验中，如中和热的测定、溶解热的测定、稀释热的测定等，热量计与周围环境的热交换无法完全避免，只要热量计和环境间有温差就会有热损耗，当环境温度高于热量计温度时，环境就会向热量计辐射热量而使其温度升高；当热量计温度高于环境温度时，热量计就会向环境辐射而使热量计的温度降低，从而使测量前后温度的变化不能直接准确测量，即直接测量的温差不是测真实温差，因此都可能需要用到雷诺温度校正方法进行校正。

必须注意，应用这种作图法进行校正时，量热计的温度和外界环境温度不宜相差太大（最好不超过2-3℃），否则会引起误差。

18. 在燃烧热的测定实验中，在实验中是否每次都必须准确量取3000 mL水？

答：必须准确量取3000ml水。因为水量的变化，使苯甲酸的水当量和测定样品水当量没有严格保持一致，会产生很大的实验误差。

19. 在燃烧热的测定实验中，如何快捷、合理地消除氧弹中氮气对测量结果的影响？

答：操作中可以采用高压O2先排除氧弹中的N2，这样既快捷又准确。即对氧弹充两次氧气。第一次充好后再把氧弹内的气体放掉，这样氮气可以随着氧气被放出去，从而达到消除氮气的影响。

实验七十六 三组分液-液体系的平衡相图 1、什么是平衡相图？

答：研究多相系统的状态如何随温度、压力和浓度等条件的改变而发生改变，并用图形表示系统状态的变化，这种图形即平衡相图，简称相图。

2、试用相律分析一下恒温恒压条件时，三组分液-液体系单相区的条件自由度是几？两相区的条件自由度是几？

答：恒温恒压条件时相律表达式为：f﹡=C-Φ，三组分体系C =3，即f*=3-Φ，当Φ=1时，f*=2；当Φ=2时，f*=1。

3、等边三角形坐标的顶点、线上的点、面上的点分别代表几组分的组成？

答：三个顶点分别代表三个纯组分A、B和C，ＡＢ线代表（Ａ＋Ｂ）的两组分体系，ＡＣ线代表（Ａ＋Ｃ）的两组分体系，BC线代表（B＋C）的两组分体系，面上的点（三角形内各点）是三组分体系。

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4、如何确定等边三角形坐标面上的点的组成？

答：通过三角形内任何一点O引平行线于各边的直线，根据几何原理，a+b+c=AB=BC=CA=100%,或者a＇+b＇+c＇=AB=BC=CA=100%。因此，O点的组成可由a＇、b＇、c＇来表示，即O点所代表的三个组分的百分组成是：B%= b＇，C%= c＇，A%= a＇。

5、通过任一顶点B向其对边引直线BD，则BD线上的各点所表示的组成中，A、C两个组分含量的比值如何？

答：A、C两个组分的含量的比值保持不变。

6、如果有两个三组分体系D和E，将其混合之后其组成点会落在哪？

答：其成分必定位于D、E两点之间的连线上。

7、对于等边三角形坐标内的任意一组成O，向其加纯B，体系的组成点会落在哪？若蒸发掉B，体系的组成点又会落在哪？

答：向其中加入纯B时体系总组成点将沿直线OB向B移动，即落在OB直线上。蒸发掉B时体系总组成点将沿直线OB的反方向移动，即落在OB的反向延长线上。

8、已知一三组分体系P的百分组成为：B%＝20，C%＝30，A%＝50，如何在等边三角形坐标上绘制出P点？

答：在B%＝20处做一条顶点B对边的平行线，该线上所有点B的百分组成均为B%＝20，再在C%＝30在处做一条顶点C对边的平行线，该线上所有点C的百分组成均为C%＝30，这两条平行线的交点即为P。

9、请绘制出有一对部分互溶的三组分液-液体系的平衡相图的草图，并分析各相区的相数及相态。

答：醋酸(A)和氯仿(B) 能无限混溶，醋酸(A) 和水(C)也能无限混溶，但氯仿和水只能部分互溶。在它们组成的三组分系统相图上出现一个帽形区，在a和b之间，溶液分为两层，一层是在醋酸存在下，水在氯仿中的饱和液，如一系列 a 点所示；另一层是氯仿在水中的饱和液，如一系列 b 点所示，这对溶液称为共轭溶液。

在物系点为c的系统中加醋酸，物系点向A移动，到达c1时，对应的两相组成为a1和b1，由于醋酸在两层中含量不等，所以连结线a1b1不一定与底边平行。继续加醋酸，使B，C两组分互溶度增加，连结线缩短，最后缩为一点，O点称为等温会溶点或褶点，这时两层溶液界面消失，成单相。组成帽形区的 aOb 曲线称为双结点溶解度曲线或双结线。 两相分界曲线aOb内组分点相数为二，为两液相平衡共存，曲线外组分点及曲线上点相数为一，为单液相。

10、要绘制出有一对部分互溶的三组分液-液体系的平衡相图关键是找出哪些点？如何找？

答：要绘制出有一对部分互溶的三组分液-液体系的平衡相图关键是找出双结点溶解度曲线或双结线上的点，然后绘制出双结点溶解度曲线或双结线上。如图现有一个环己烷-水的二组分体系，其组成为K′，向其中逐渐加入乙醇，则体系总组成沿K′B变化(环己烷-水比例保持不变)，在曲线以下区域内则存在互不混溶的两共扼相，将溶液振荡后则出现浑浊状态。继续滴加乙醇直到曲线上的d点，体系将由两相区进人单相区，溶液将由浑浊转为清澈，继续加乙醇至e点，溶液仍为清澈的单相。如果在这一体系中滴加水，则体系总组成将沿e-C变化(乙醇-环己烷比例保持不变)，直到曲线上的f点。此后由单相区进入两相区，溶液开始由清澈变浑浊。继续滴加水至g点仍为两相。此时若在此体系中再加人乙醇，至h点则由两相区进入单相区，液体由浑变清。如此反复进行，可获得d、f、h、j…位于曲线上的点，将它们连接即得单相区与两相区分界的曲线。

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11、由K′滴加乙醇到曲线上的d点，体系由两相区进人单相区，溶液由浑浊转为清澈，为何还要继续加乙醇至e点？而不是在d点直接滴加水？

答：便于出现新的清浊变化点。使混合液交替出现在单相区和两相区之间，找出不同的单、两相区的分界点，从而得到单、两相区的分界曲线。

12、 三组分液-液体系的平衡相图实验中，要绘制单相区与两相区的分界线，即双结点溶解度曲线或双结线，应准确记录哪些数据，知道哪些数据，计算出哪些数据？

答：应准确记录清浊转变时各组分的精确体积，实验温度，应知道实验温度下各纯组分的密度，然后计算出各组分的质量及质量百分数。用等边三角形坐标画图即可。

13、 三组分液-液体系的平衡相图实验中，如果滴定过程中有一次清浊转变时读数不准，是否需要立即倒掉溶液重新做实验？为什么？

答：不需要，可用乙醇或者水回滴几滴恢复，记下各试剂的实际用量。因为实验只要找出单、双相区的分界曲线上的一系列点即可。

14、 三组分液-液体系的平衡相图中，连接线交于曲线上的两点代表什么？

答：G及I代表总组成为H的体系的两个共轭溶液，G是它的水层的平衡组成，I是它的环己烷层的平衡组成。

15、三组分液-液体系的平衡相图实验中，使用的锥形瓶、分液漏斗为什么要事先干燥?

答：由于本实验是通过体积的精确测量，然后根据室温下的密度计算出相变点的组成，因此使用的锥形瓶、分液漏斗要事先干燥。如果上述仪器不干燥，会使混合溶液中的水的体积增加，使得计算的水的质量小于水的实际质量，影响实验结果。

16、 三组分液-液体系的平衡相图实验中，用水或乙醇滴定至清浊变化以后，为什么还要加入过量？过量的多少对结果有何影响？

答：为了使混合液交替出现在单相区和两相区之间，找出单、两相区的分界点，从而得到单、两相区的分界曲线。过量多时会使得实验测得的分界点位于分界曲线的后端部位，影响曲线绘制，从而影响实验结果。

17. 三组分液-液体系的平衡相图实验中，当体系总组成点在曲线内与曲线外时相数有何不同？总组成点通过曲线时发生了什么变化？

答：曲线内相数为二，曲线外相数为一。总组成点通过曲线时会从单相变成两相或者两相变成单相。

18．温度升高，体系的溶解度曲线会发生什么样的变化？在本实验操作中 应注意哪些问题，以防止温度变化而影响实验的准确性？

答：当温度升高时，三组分体系帽形区会变小。注意不要用手捂住试剂瓶，以免增加温度，从而影响结果。实验操作中手应避免触及锥形瓶底部的溶液，防止温度升高而导致溶液挥发，滴定时动作要迅速，应减少震荡时间。

19、简述绘制三组分液-液体系的平衡相图中两相区的连接线的基本原理。

答：设将组成为E的环己烷-乙醇混合液，滴加到组成为G、质量为WG

的水层溶液中，如图76-2（b）所示，则体系总组成点将沿直线GE向E移动，当移至F点时，液体由浑变清(由两相变为单相)，根据杠杆规则，加入环己烷-乙醇混合物的质量WE与水层G的质量WG之比按式（1）确定

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WEWG?FGEF （1）

已知E点及FG/EF值后，可通过E作曲线的割线，使线段符合FG/EF＝WE/WG，从而可确定出G点的位置。由G点通过原体系总组成点H，即得连接线GI。G及I代表总组成为H的体系的两个共轭溶液，G是它的水层。

20、要绘制三组分液-液体系的平衡相图中两相区中某一点的连接线，应准确记录哪些数据？

答：要绘制三组分液-液体系的平衡相图中两相区中某一点的连接线，应准确记录某一点的组成，加入环己烷-乙醇混合物的组成及质量WE与某混合液水层G的质量WG.。

实验七十八 溶液电导的测定——测HAc的电离平衡常数 1. 简述电导法测醋酸的电离平衡常数的测量原理。

电解质溶液属于第二类离子导体，它是靠正负离子的定向迁移传递电流，溶液的导电本领可用电导率来表示。将电解质溶液放入两平行电极之间，两电极距离为l（m），两电极面积均为A（m2），这时溶液的电阻、电导、电导率分别为：

R??lA?1??lA kcell?lA G?1R ??Al??kcell ?? kcell R电导池常数或电极常数kcell可用标准溶液（常用氯化钾溶液）标定。应用同一个电导池，便可通过电阻的测量求其它电解质溶液的电导率。

溶液的摩尔电导率?m是指把含有1mol 电解质的溶液置于相距为 1m 的两平行电板电极之间的电导，其单位

为S·m2·mol-1。摩尔电导率与电导率和浓度的关系为：?m??c

无限稀释摩尔电导率?m：溶液在无限稀释时的摩尔电导率。无论强弱电解质，此时均全部电离，符合离子独立移动定律：?m????m,?????m,?。

?????m随浓度变化的规律，对强弱电解质各不相同，对强电解质稀溶液可用科尔劳奇（Kohlrausch）经验公式表示：

???m??m?Ac，将?m对c作图，外推可求得?m。

对弱电解质来说，可以认为它的电离度?等于溶液在浓度为c时的摩尔电导率?电导率??mm和溶液在无限稀释时的摩尔

之比，即：???m??。 mAB型弱电解质在溶液中达电离平衡时，电离平衡常数Kc与浓度c和电离度?有以下关系：

AB ? A ? B初始 c 0 0?-

达电离平衡 c?1-?? c? c? 8