物理化学实验讲义2015

四、实验内容及步骤

1、打开机箱盖，将仪器平稳地放在试验台上，将传感器PT100插头接入后面板传感器座，用配置的加热功率输出线接入“I+”、“I-”，“红-红”、“兰-兰”，接入220V电源。 2、打开电源开关，仪器处于待机状态，待机指示灯亮，如图所示，预热十分钟。

3、将量热杯放到反应器的固定架上。 （一）热量计常数K的测定

1）用布擦净量热杯，量取500ml蒸馏水注入其中，放入搅拌磁珠，调节适当的转速。 2）将O型圈（调节传感器插入深度）套入传感器并将传感器插入量热杯中（不要与加热丝相碰），将功率输入线两端接在电热丝两接头上。按“状态转换”键切换到测试状态（测试指示灯亮），调节“加热功率”调节旋钮，使其输出为所需功率（一般为2.5W），再次按“状态转换”键切换到待机状态，并取下加热丝两端任一夹子。 3）待温度基本稳定后，按“状态转换”键切换到测试状态，仪器对

温差自动采零，设定“定时”60s，蜂鸣器响，记录一次温差值即1分钟记录1次。 4）当记下第十个读数时，夹上取下的加热丝一端的夹子，此时为加热的开始时刻。连续记录温差和计时，根据温度变化大小可调整读数的间隔，但必须连续计时。

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5）待温度升高0.8～1.0℃时，取下加热丝一端的夹子，并记录通电时间t。继续搅拌，每间隔一分钟记录一次温差，测10个点为止。

6）用作图法求出由于通电而引起的温度变化△T1。（用雷诺校正法确定）。 （二）中和热的测定

1）将量热杯中的水倒掉，用干布擦净，重新用量筒取400ml蒸馏水注入其中，然后加入50ml 1mol·dm的HCl溶液。再取50ml 1mol·dm的NaOH溶液注入碱储液管中，仔细检查是否漏液。

2）适当调节磁珠的转速，每分钟记录一次温差，记录10分钟。

3）然后迅速拔出玻璃棒，加入碱溶液（不要用力过猛，以免相互碰撞而损坏仪器）。继续每隔一分钟记录一次温差（注意整个过程时间是连续记录的，如温度上升很快可改为30s记录一次温差）。

4）加入碱溶液后，温度上升，待体系中温差几乎不变并维持一段时间即可停止测量。 5） 用作图法确定△T2。 （三）醋酸解离热的测定

用1mol·dmCH3COOH溶液代替HCl溶液，重复上述2操作，求出△T3。

（四）将作图法求得的△T1、加热功率P和通电时间t代入下式中，计算出热量计常数K。

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1）将热量计常数K及作图法求得的△T2、△T3分别代入下式中（式中C=1mol·dm，V=50ml），计算出△rH中和和△rHm。

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2）将△rH中和和△rHm代入下式中，计算出醋酸摩尔解离热△rH解离。

△rH解离=△rHm—△rH中和

五、注意事项

1、在三次测量过程中，应尽量保持测定条件的一致。如水和酸碱溶液体积的量取，搅拌速度的控制，初始状态的水温等。

2、实验所用的1mol·dmNaOH、HCl和Hac溶液应准确配制，必要时可进行标定。 3、实验所求的△rH中和和△rHm均为一摩尔反应的中和热，因此当HCl和Hac溶液浓度非常准

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确时，NaOH溶液的用量可稍稍过量，以保证酸完全被中和。反之，当NaOH溶液浓度准确时，酸可稍稍过量。

4、在电加热测定温差△T1过程中，要经常察看功率是否保持恒定，此外，若温度上升较快，可改为每半分钟记录一次。

5、在测定中和反应时，当加入碱液后，温度上升很快，要读取温差上升所达的最高点，若温度是一直上升而不下降，应记录上升变缓慢的开始温度及时间，只有这样才能保证作图法求得△T的准确性。

六、雷诺校正

用雷诺图（温度～时间曲线），确定试验中的△T。如下图⑴所示。图中ab段表示实验前期，b点相当于开始加热点；bc段相当于反应期；cd段则为后期。由于量热计与周围环境有热量交换，所以曲线ab和cd常常发生倾斜，在实验中所测量的温度变化值△T实际上是按如下方法确定：取b点所对应的温度T1，c点所对应的温度为T2，其平均温度（T1+ T2）/2为T，经过T点作横作标的平行线TO与曲线abcd相交于O点，然后通过O点作垂线AB，垂线与ab线和cd线的延长线分别交于E、F两点，则E、F两点所表示的温度差即为所求的温度变化值△T。图中EE表示环境辐射进来的热量所造成的温度升高，这部分并分应当扣除的；而FF表示量热计向环境辐射出的热量所造成的温度降低，这部分是应当加入的。经过上述温度校正所得的温度差EF表示了由于样品发生反应，使量热计温度升高的数值。 如果量热计绝热性较好，则反应期的温度并不下降，在这种情况下的△T仍然按着上述方法进行校正如图（2）所示。

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实验三 环己烷－乙醇双液系气液平衡相图

一．实验目的

1．测定常压下环己烷－乙醇二元系统的气液平衡数据，绘制沸点－组成相图。 2．掌握双组分沸点的测定方法，通过实验进一步理解分馏原理。 3．掌握阿贝折射仪的使用方法。 二．实验原理

两种液体物质混合而成的两组分体系称为双液系。根据两组分间溶解度的不同，可分为完全互溶、部分互溶和完全不互溶三种情况。两种挥发性液体混合形成完全互溶体系时，如果该两组分的蒸气压不同，则混合物的组成与平衡时气相的组成不同。当压力保持一定，混合物沸点与两组分的相对含量有关。

恒定压力下，真实的完全互溶双液系的气－液平衡相图（T－x），根据体系对拉乌尔定律的偏差情况，可分为3类：

（1）一般偏差：混合物的沸点介于两种纯组分之间，如甲苯－苯体系，如图2.7(a)所示。 （2）最大负偏差：存在一个最小蒸汽压值，比两个纯液体的蒸汽压都小，混合物存在着最高沸点，如盐酸—水体系，如图2.7(b)所示。

（3）最大正偏差：存在一个最大蒸汽压值，比两个纯液体的蒸汽压都大，混合物存在着最低沸点如图2.7(c)）所示。

t / oCtBt / oCtBtAtBxB(b)tAAtAxB(a)BAx't / oCBAxB(c)x'B图2.7 二组分真实液态混合物气—液平衡相图（T-x图）

后两种情况为具有恒沸点的双液系相图。它们在最低或最高恒沸点时的气相和液相组成相同，因而不能象第一类那样通过反复蒸馏的方法而使双液系的两个组分相互分离，而只能采取精馏等方法分离出一种纯物质和另一种恒沸混合物。

为了测定双液系的T－x相图，需在气－液平衡后，同时测定双液系的沸点和液相、气相的平衡组成。

本实验以环己烷－乙醇为体系，该体系属于上述第三种类型，在沸点仪（如图2.8）中蒸馏不同组成的混合物，测定其沸点及相应的气、液二相的组成，即可作出T－x相图。

本实验中两相的成分分析均采用折光率法测定。 折光率是物质的一个特征数值，它与物质的浓度及温度有关，因此在测量物质的折光率时要求温度恒定。溶液的浓度不同、组成不同，折光率也不同。因此可先配制一系列已知组成的溶液，在恒定温度下测其折光率，作出折光率－组成工作曲线，便可通过测折光率的大小在工作曲线上找出未知溶液的组成。 三．仪器与试剂

沸点仪、调压器、阿贝折射仪、移液管(1ml、10ml、25ml)、吸液管等；

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