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物理化学实验思考题

发布日期: 2020-02-05 02:23
 

  物理化学实验思考题_理学_高等教育_教育专区。物理化学实验培训指导 1.组成恒温槽的主要部件有哪些?它们的作用各如何? 恒温槽主要由浴槽、加热器、搅拌器、温度计、感温元件、温度控制器等 部分组成的。各部分的作用如下: 浴槽:用来盛装恒温介质;加热

  物理化学实验培训指导 1.组成恒温槽的主要部件有哪些?它们的作用各如何? 恒温槽主要由浴槽、加热器、搅拌器、温度计、感温元件、温度控制器等 部分组成的。各部分的作用如下: 浴槽:用来盛装恒温介质;加热器:通过电加热使介质的温度升高,以弥 补热量的散失;搅拌器:通过机器搅拌保持浴槽内的介质各部分温度均匀;温度 计:指示恒温槽的温度,恒温槽的温度高低一定要以此温度计为准;感温元件; 设定恒温槽所需的恒温温度,常用接触温度计作为感温元件;温度控制器:通过 感温元件发出的“通”、“断”指令,对加热器实施控制加热,常用继电器作温度控 制器。 2.为什么用奥氏粘度计时,加入标准物及被测物的体积应相同?为什么测定 粘度时要保持温度恒定? 答:(1)因为液体的流出时间与加入粘度计中的溶液的液面高度有关,因此, 测定时标准液和待测液的体积必须相同。 (2)恒温槽的温度要保持恒定。加入样品后待恒温才能进行测定,因为液体 的粘度与温度有关,一般温度变化不超过±0.3℃。 3.为什么粘度计必须垂直置入恒温槽中?乌 氏粘度计与奥氏粘度计有什么区别? 答:(1)粘度计要垂直浸入恒温槽中,实验 中不要振动粘度计,因为倾斜会造成液位差变 化,引起测量误差,同时会使液体流经时间 t 变大。 (2)区别: ○1 奥 氏 粘 度 计 中 : 液 柱 与 大 球 中 液 面 高 度 有 关,所以每次测定时液体的体积必须固定 ○2乌氏粘度计是三管粘度计,其特点是溶液的 流出时间与加入到 F 球中待测液的体积无关,因而可以在粘度计里加入溶剂 或溶液改变待测液的浓度。 4.在表面张力测定的试实验中,为什么毛细管尖端应平整光滑,安装时要垂 直并刚好接触液面? 答:(1)气泡形成半球形时曲率半径 R 和毛细管半径 r 相等达最小值,附加 压力达最大值,由公式 2? / r ? ? gh 可求出被测液体的表面张力。故为得到半 球形气泡,毛细管尖端应平整光滑。 (2)如果毛细管尖端插入液下,会造成压力不只是液体表面的张力,还有插 入部分液体的压力。 5.在使用氧气钢瓶及氧气减压阀时,应注意哪些规则? (1)氧气减压阀上带有两个压力表,其中一个指示氧气瓶内压力,另一个指 示调节后输出的压力,两个表之间装有减压装置。各连接部分禁止使用润滑 油,必要时只能使用甘油,涂抹量不应过多。如任一连接部分被油类污染, 必须用汽油或酒精洗净并风干。 (2)搬运钢瓶时,要戴上瓶帽,不可撞 击。 (3)钢瓶应存入在阴凉处,并加以固定。 (4)高压气体钢瓶必须安装好减压阀后 方可使用。一般可燃性气体钢瓶上阀门的 螺纹为反扣,非可燃性气体钢瓶上阀门的 螺纹为正扣,各种减压阀不能混用。 (5)开闭气体阀门时,工作人员应避开 瓶口方向,站在侧面,并缓慢操作。 (6)气瓶内气体不能全部用尽,应留有 剩余压力, 以免重新灌气时发生危险。 6.在“液体的饱和蒸气压”测定实验中,等压计 U 型管中的液体起什么作用? 冷凝器起什么作用? 答:(1)U 型管作用:○1封闭气体,防止空气进行 AB 弯管内; ○2作等压计用,以显示 U 型管两端液面上的压力是否相等。 (2)将 U 型管内封闭液蒸气冷凝,防止其“蒸干” 7.在“液体的饱和蒸气压”测定实验中,当开启旋塞放空气入体 系内时,放得过多应如何办?实验过程中为什么要防止空气倒 灌?如何排除空气? 答:(1)必须重新排除净 AB 弯管内的空气。 (2)AB 弯管空间内的压力包括两部分:一是待测液的蒸气压;另一部分是空 气的压力。测定时,必须将其中的空气排除后,才能保证 B 管液面上的压力 为液体的蒸气压。 (3)先将恒温槽温度调至第一个温度值(一般比室温高 2℃左右)接通冷凝水, 抽气降压至液体轻微沸腾,此时 AB 弯管内的空气不断随蒸气经 C 管逸出, 如此沸腾数分钟,可认为空气被排除干净。 8.在“二组分气液平衡相图的测定”实验中,作标准溶液的折光率-组成曲 线的目的是什么? 答:从标准溶液的折光率-组成曲线上可以得出某沸点下的气相组成和液相 组成。 9.在“二组分气液平衡相图的测定”实验中,收集气相冷凝液的小槽的大小 对实验结果有无影响? 答:若冷凝管下方的凹形贮槽体积过大,则会贮存过多的气相冷凝液,其贮 量超过了按相平衡原理所对应的气相量,其组成不再对应平衡的气相组成, 因此必然对相图的绘制产生影响。, 10. 为什么不能用伏特表测定原电池的电动势? 答:电池的电动势不能用伏特计测量,其原因是:(1)用伏特计测量,总不 免有电流流过电池,势必有一部分电动势消耗在极化和克服内阻上,因而使 测量的电压小于电池的电动势;(2)当有电流通过电池时会发生化学反应使 溶液的浓度改变,导致电动势的改变,从而破坏了电池的可逆性。 11. 对消法(或补偿法)测电动势的原理是什么?画出该实验的测量线路图, 并指出实验中常用到哪些仪器? 答:(1)利用对消法(即补偿法)可以使电池在无电流(或极微弱电流)通 过的条件下测得两极间的电势差,这时电池反应是在接近可逆条件下进行的, 这一电势差即为该电池的平衡电动势。 (2)电路图 (3)UJ—25 型高电势电位差计、检流计、工作电池、标准电池、待测电池、 正负电极和温度计 12. 在“液体的饱和蒸气压”测定实验中,如果升温过程中液体急剧气化, 该如何处理? 答:在升温过程中,要及时向体系中放入空气,以保持等压计两液面平齐, 不要等温度升高 5℃后再放气,以免使等压计内的乙醇急剧气化,使液封量 减少。 13. 使用韦斯顿标准电池应注意些什么问题? 答:(1)使用温度范围最好为 4~40℃,温度波动应尽可能小; (2)正负极不能接错; (3)携取要平稳,水平放置,绝不能倒置或过分倾斜、摇动。标准电池手摇 动后其电动势会改变,应静止 5 h 以上再用; (4)标准电池只是校验器,不能作为电源使用,不允许用万用表、伏特表直 接测它的电压; (5)电池若未加套盖而直接暴露于日光下,会使硫酸亚汞变质,电动势下降; 14. 测电动势为何要用盐桥?如何选用盐桥以适合不同的体系? 答:(1)对于双液电池电动势的测定需用盐桥消除液体接界电势。 (2)选择盐桥中电解质的要求是:○1高浓度(通常是饱和溶液);○2电解质正、 负离子的迁移速率接近相等;○3不与电池中的溶液发生反应。具体选择时应防 止盐桥中离子与原电池溶液中的物质发生反应,如原电池溶液中含有能与 Cl作用而产生沉淀的 Ag+、Hg 离子或含有能与 K+离子作用的 ClO-离子,则 不可使用 KCl 盐桥,应选用 KNO3 或 NH4NO3 盐桥。 15. 在测定电动势过程中,若检流计的指针总往一个方向偏转,可能是什么 原因? 答:若调不到零点,可能的原因有: (1)电池(包括工作电池、标准电池和待测电池)的正负极接反了; (2)电路中的某处有断路; (3)标准电池或待测电池的电动势大于工作电池的电动势,超出了测量范围。 16. 如何测定乙酸乙酯皂化反应的活化能? 答:通过电导法不同温度下乙酸乙酯皂化反应的速率常数 k (T1 ) 和 k(T2 ) ,按 阿累尼乌斯(Arrhenius)公式可计算出该反应的活化能 ln kT1 kT2 ? Ea R ? ? ? T2 ? T1 T2T1 ? ? ? 17. 电泳中辅助液的选择根据哪些条件? 答:溶液的粘度,电位梯度等,并使其电导率与胶体相同。对辅助液的选择 是由于 ζ 电位对辅助液成分十分敏感,K+与 Cl-迁移速率基本相同。要求电 导率相等,是要避免因界面处电场强度突变造成两壁界面移动速度不等而产 生的界面模糊。 18. 配制乙酸乙酯溶液时,为什么在容量瓶中事先加入适量的蒸馏水? 答:避免乙酸乙酯挥发。在容量瓶中事先加入适量的蒸馏水,可以使加入的 乙酸乙酯很快溶于水中形成溶液,减少了乙酸乙酯的损失。 19. 用最大气泡法测定表面张力时为什么要读最大压力差? 解:若抽气速度太快,气泡的形成与逸出速度快而不稳定;亦使 U 型压力计中的酒精所 处的位置相对不稳定,来回速度跳动,致使读数不稳定,不易观察出其最高点而起到较大的 误差。 20. 如果毛细管末端插入溶液中进行测量行吗?为什么? 解:不行。若插入到液体内部形成气泡的表面张力就不等于液面的压力差, 即 ?pmax ? 2? ? 。在气泡破裂之前,它所承受的最大压力差与浸入的深度、体积有 关,即浮力、重力的等因素影响而测不准? 。 21. 本实验中为什么要读取最大压力差? 解:分析毛细管口气泡的形成与破裂的过程中,气泡的半径与气泡膜表面张 力的关系如图:当 R ? ? 时,气泡的? 达到最大,此时等于 ?pmax?? p0 ? ? pmax 。 当 R ? ? 时,? 减小;而继续抽气,使压力差增大而导致气泡破裂。 一、 提问 22. 在本实验的装置中哪部分是燃烧反应体系?燃烧反应体系的温度和温度 变化能否被测定?为什么? 答:在本实验装置中,氧弹的内部是被测物质的燃烧空间,也就是燃烧反应 体系。由于做燃烧实验时要在氧弹中充入高压的氧气,燃烧瞬间将产生高温,这 样就无法将温度计(或温差计)插入到高压氧弹中或温度计无法承受高压或高温, 另外温度计是玻璃或金属外壳,皇冠比分。在氧弹外面也无法与氧弹紧密接触,或者有的温 度计(如热电偶)达不到测量精度,所以不能对燃烧反应体系进行温度或温度差 的测量。 23. 在本实验的装置中哪部分是测量体系?测量体系的温度和温度变化能否 被测定?为什么? 答:由于不能直接对燃烧反应体系进行温度或温度差测量,因此就需要将燃 烧反应体系(氧弹)放入到一种可以进行温度或温度差测量的介质中去,构成比 燃烧反应体系大的测量体系。在本实验的装置中,盛水桶、3000ml 水(刚好可 以淹没氧弹)和氧弹三部分组成了测量体系,温度计可以插入到水中并与水紧密 接触,不需要承受高压和高温,根据测量体系的温度变化去推断燃烧反应进行所 放出的热量。 24. 测量体系与环境之间有没有热量的交换?(即测量体系是否是绝热体 系?) 如果有热量交换的话,能否定量准确地测量出所交换的热量? 答:测量体系与环境之间有热量的交换,因为理想的绝热条件是不可能达到 的,同时影响热量的交换量大小的因素也比较多,与体系、环境的材质有关;与 体系、环境的接触界面积大小有关;与体系、环境的温差有关。所以要定量准确 地测量出体系与环境交换的热量是比较困难的。如果有净的热量交换的话,将会 增大实验的测量误差。 25. 在一个非绝热的测量体系中怎样才能达到相当于在绝热体系中所完成的 温度和温度差的测量效果? 答:既然无法避免体系与环境之间有热量的交换,就希望体系与环境之间交 换的热量为零或尽可能的小。在本实验过程中,样品点火燃烧以后体系的温度肯 定将高于环境的温度,体系将热传递给环境,因此就必须在样品点火燃烧以前使 体系的温度低于环境的温度,使体系从环境处获得热量,并使体系获得的热量与 传出的热量尽量抵消,这样测量的效果就相当于绝热体系的结果。这就是“雷诺 校正图”的设计思想。 26. 在本实验中采用的是恒容方法先测量恒容燃烧热,然后再换算得到恒压 燃烧热。为什么本实验中不直接使用恒压方法来测量恒压燃烧热? 答:原因为:1、如果是使用恒压燃烧方法,就需要有一个无摩擦的活塞, 这是机械摩擦的理想境界,是做不到的;2、做燃烧热实验需要尽可能达到完全 燃烧,恒压燃烧方法难于使另一反应物——“氧气”的压力(或浓度)达到高压, 会造成燃烧不完全,带来实验测定的实验误差。

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