物理化学实验思考题.doc

1、1物理化学实验思考题及参考答案物理化学技术课部分:I 填空题:1、 热电偶热电势的温度系数 dE/dt=0.07 mV/, 若温度测量精度为1，则要求毫伏计的精度(E)至少为 0.07 mV。2、 氧气高压储气瓶瓶身是 天兰 色，标字是 黑 色；氮气的高压储气钢瓶瓶身是 黑 色，标字是 黄 色；氢气的高压储气钢瓶瓶身是 深绿 色，标字是 红 色。3、 当取用高压储气瓶中的气体时，一定要在高压储气瓶上配用 减压器(阀) 。4、 氧气减压器(阀)与高压储气瓶连接的是 顺 （顺/ 反）罗纹接口；氢气减压器 (阀)与高压储气瓶连接的是 反 （顺/反）罗纹接口。5、 高压钢瓶的减压器(阀)手柄开启的旋转

2、方向与自来水龙头手柄启的开启方向 相反 （相同/相反） 。6、 实验室最常用的是福廷式气压计，其刻度是以温度等于 273 K、纬度 45、海平面的高度为标准的，所以在精密的工作中，气压计上直接读出的数值必须经过 温度 ， 纬度 ， 和 海拔高度 的校正。II选择题：1、 贝克曼温度计是用来： ( D ) (A) 测定绝对温度 (B) 测定相对温度 (C) 用于控制恒温槽温度 (D) 测定 5以内的温度差2、 用一支规格为 05变化范围的贝克曼（Beckman ）温度计，来测定 18附近的温度, 为了使 18时贝克曼温度计的水银柱指示刻度为 4左右, 则用来调节此 Beckman 温度计的水的温

3、度最好是： ( C )(A) 18 (B) 20 (C) 22 (D) 24 III问答题：1、贝克曼温度计也是玻璃水银温度计的一种，它与普通玻璃水银温度计相比，其结构和测温性能分别有什么特点？2、 测定溶液的电导通常是用频率在 1000Hz 左右的交流电作桥路电流，为什么？频率太高或太低为什么不行？3、 测量某一电热器的功率时，测得电流 I = 5.52 A, 电流的测量误差I = 0.02 A, 电压 U = 10.3V, 电压测量误差 U = 0.1 V。请根据误差传递理论计算出测量电功率 P( = IU )的误差P 是多少？要点：由 P = IU 得 dP = IdU + UdI根据误

4、差传递理论得：|P| = I|U| + U| I| =5.52 0.1 + 20.30.02= 0.96 W即 P = 0.96 W4、 在实验中可以通过测量热电偶的热电势来测量温度，若某热电偶在某一温度区间的热电势 E 与温度 t 间满足如下关系：E/mV = -0.10318 + 0.04155 t/问: (1)用精度E0.5 mV 电位差计测热电势，则温度测量精度(t)为多少？(2)若要求温度测量精度 t2，则所选电位差计的测量精度E 至少应该为多少？2解答要点：已知 E/mV = -0.10318 + 0.04155 t/，则dE=0.04155dt，根据误差传递理论可得：|E| =

5、0.04155|t|(1)E = 0.04155|t|, 即 |t|E|/0.04155t 0.5/0.04155 = 12 (2) |E| = 0.04155|t|, E = 0.04155(2) = 0.08 mV实验一：燃烧热的测定1、测定萘的燃烧焓雷诺校正曲线，其燃烧完毕后的温度曲线斜率小于零，这是因为：( ) 燃烧样品太少 燃烧前量热计水温太低量热计绝热不好 搅拌马达功率太大 2、开启气体钢瓶的操作顺序是： ( ) (1) 顺时针旋紧减压器旋杆 ； (2) 反时针旋松减压旋杆 ；(3) 观测低压表读数 ；(4) 观测高压表读数 ； (5) 开启高压气阀 5431 25413 1542

6、3 251 3、氧气减压器与钢瓶的连接口为防止漏气，应： ( ) 涂上凡士林 垫上麻绳或棉纱 封上石蜡 上述措施都不对 4、在燃烧热的测定实验中,我们把（ ）作为体系 氧弹 氧弹式量热计 氧弹和量热桶内的水 被测的燃烧物 5、燃烧热的测定中，若在氧弹中出现黑色物质说明（燃烧不完全） ，出现该现象的原因有（样品量大或氧气量不够） 。6、在某些量热实验（如燃烧热的测定）中，热量计与环境的热交换无法完全避免，它对温度差测量的影响可用 雷若校正法 进行校正。实验二：凝固点降低测定摩尔质量1、在20室温和大气压力下，用凝固点降低法测摩尔质量, 若所用的纯溶剂是苯, 其正常凝固点为5.5, 为使冷却过程在

7、比较接近平衡的情况下进行, 作为寒剂的恒温介质浴比较合适的是： ( ) 冰-水 冰-盐水 干冰-丙酮 液氮 2、用凝固点降低法测定摩尔质量实验成败的关键是什么？答：主要是控制过冷程度和搅拌速度。理论上，在恒压条件下，纯溶剂体系只要两相平衡共存就达到平衡温度，但实际上，只在固相充分分散到液相中，也就是固液两相的接触面相当大时，平衡才能达到。凝固点管置于空气套管中，温度不断降低到凝固点后，由于固相是逐渐析出的，此时若凝固热放出速度小于冷却所吸收的热量，则体系温度将不断降低，产生过冷现象，这时应控制过冷程度，加快搅拌速度，使骤然析出的大量微小结晶可以与液相充分接触，从而测得固液两相共存的平衡温度。3

8、、当溶质在溶液中有离解、缔合和生成配合的情况时，对其摩尔质量的测定值有何影响？答：当溶质在溶液里有解离、缔合、溶剂化或形成配合物等情况时，缔合和生成配合物会使测量值偏大，离解会使测量值偏小，因此不适用 计算，该公式一般只AfBBWTKM适用于强电解质稀溶液。实验三：二组份固-液相图的测绘31. 请简述用步冷曲线法测定二组分固-液相图的基本原理。解答要点：先测定各种组分样品的步冷曲线（样品的温度-时间曲线） ，然后根据步冷曲线上的拐点或平台确定各种组分样品相变点温度，再根据样品的组成和测得的相变点温度绘出相图。2. 右图是用热分析法( 步冷曲线法) 测绘铅-锡二元金属相图实验中测定某样品在转折点

9、附近的步冷曲线。(1)步冷曲线出现最低点的原因是： 实验中存在过冷 ；(2)在右图的步冷曲线上标出相变温度所对应的位置。3. 步冷曲线各段的斜率以及水平段的长短与哪些因素有关?4. 根据实验结果讨论各步冷曲线的降温速率控制是否得当。5. 如果用差热分析法或差示扫描量热法来测绘相图，是否可行?6. 试从实验方法比较测绘气-液相图和固- 液相图的异同点。实验四：差热分析1. 简述差热分析的基本原理，所测得的差热分析曲线（热谱图）是哪两个物理量之间的关系图？从热谱图上可以获得哪些信息？2. 在热分析热谱图上，每一个热谱峰都有一个外推起始温度 Te 和峰顶温度 TP (如右图), 国际热分析联合会决定

10、，以 外推起始温度 Te 作为相应变化的特征温度。3. 简述差热分析(DTA)和差动量热扫描(DSC)的基本原理。从原理上讲，对同一样品用上述两种不同方法测出的热谱图，其出峰个数及出峰位置是否相同？解答要点：差热分析（DTA）是在程序温度控制下，测量样品与惰性参比物的温度差（ T）与样品温度（ T，或时间 t）之间的关系图。差动量热扫描(DSC) 是在程序温度控制下，测量样品与惰性参比物的能量流（或称热流）差与样品温度（T，或时间 t）之间的关系图。其出峰个数及出峰位置相同。4. 常用的热分析方法有： 差热分析(DTA) 、 热重分析(TGA) 和 差动量热扫描(DSC) 等。在热分析热谱图上

11、，每一个热谱峰都有一个外推起始温度 Te 和峰顶温度TP, 国际热分析会议决定，以 外推起始温度 Te 作为相应反应的特征温度。5. 当参比物-Al 2O3 中有吸附水存在时，所测得的样品差热分析(DTA)热谱图，在 100附近有一个十分平扁的放热峰。请从差热分析原理解释：(1)-Al2O3 的吸附水的脱附是一个吸热过程，为什么会产生放热峰？(2)此放热峰为什么十分平扁？解答要点：(1)-Al 2O3 中的吸附水的脱附是一个吸热过程，将导致参比热电偶处的温度低于样品热电偶处的温度，即表现出样品温度高于参比物温度，所以出现放热峰；相变温度4(2)由于-Al 2O3 中的吸附水的脱附不是一个典型的

12、化学变化和典型的物理变化，因此该过程从几十摄氏度到一百多摄氏度的温度范围内都发生，因此此峰教为平扁。实验五：纯液体饱和蒸气压的测定1纯液体饱和蒸汽压的测定中，如果空气未排干净，所测得的饱和蒸汽压数据将 偏高 （偏高、偏低或不影响） 。如果不慎发生空气倒灌，则应 重新排气 。并重做 该实验数据点 （所有实验数据点或该实验数据点） 。真空泵关闭前，先将三通阀通大气，目的是 防止倒油 。2在纯液体饱和蒸汽压的测定装置中，最重要的部件是平衡管。(1)请画出平衡管示意图; (2)测量蒸汽压前应该抽干净空气，其作用是 确保 a 室中仅有被测蒸汽的蒸汽压 ，否则测量出的饱和蒸汽压（大于、小于或等于） 大于

13、实际的饱和蒸汽压。3测定水的饱和蒸气压时, 如果空气没有抽净, 将导致测得的汽化热数据产生 负 偏差。实验六：双液系的气-液平衡相图的测定1、 在二组分双液系相图的测定实验中，采用电热丝浸入液体中直接加热，可防止 暴沸和过热 。设计沸点仪时，收集气相冷凝样品的半球小室不能太 大 （大或小） ，且与液面间的距离不能太远，其原因是为了减小或避免 分馏 。实验时若有过热现象，则沸点-组成相图将 上移 ，若有分馏现象，则沸点 -组成相图将 变“胖” （宽） 。2、 用平衡蒸馏法测定双液系相图时, 若平衡蒸馏仪的蒸汽支管口离液面过高对测量有何影响?参考答案：会产生分馏作用, 使气相中易挥发组分浓度偏大3

14、、 蔗糖水解反应中，在使用蒸馏水调节零点后，加入测试溶液，在测试中检偏器顺时针旋转，才可以使视野中明暗相同，则此时被测物的旋光性为 （ C ） （A）左旋 （B）右旋 （C）无法判断 （D）非旋光实验七：电位-pH 曲线的测定1. 很多氧化还原反应不仅与溶液中离子的浓度有关，而且与溶液的 pH 值 有关，即电极电势与浓度和酸度成函数关系。如果指定溶液的浓度，则电极电势只与溶液的 pH 值有关。在改变溶液的 pH 值时测定溶液的电极电势，然后以电极电势对 pH 作图，这样就可得到等温、等浓度的 电势pH 曲线 。2. 用 EDTA 络合铁盐法脱除天然气中的 H2S 时，脱硫液的 pH 选择在 6

15、.58 之间，或高于 8 都是合理的，但 pH 不宜大于 12，否则会有 Fe(OH)3 沉淀出来。3. 新购置的玻璃电极必须 置于蒸馏水中浸泡 48 小时以上 处理后才能使用，使用后需 置于蒸馏水中 保存。4.在“电位pH 曲线的测定 ”实验中，写出 Fe3+/Fe2+-EDTA 体系在电势平台区的基本电极反应及对应的 Nernst 公式。答案: 在一定 pH 范围内，Fe 3+/Fe2+能与 EDTA 生成稳定的络合物 FeY2-和 FeY-，其电极反应为FeY- e FeY2-根据能斯特(Nernst)方程，其电极电势为: 5. 在“电位pH 曲线的测定 ”实验过程中，为什么要往反应瓶中

16、通 N2？答案: 主要是为了保护溶液中的 Fe2+离子，避免在空气中氧化而影响其浓度。6在“电位pH 曲线的测定 ”实验中，反应液用 HCl 滴至 pH=3 左右时，为什么会出现浑-2FeYlnaRT5浊现象？答案: 在 pH 值偏高时，EDTA 以乙二胺四乙酸四钠盐的形式存在，乙二胺四乙酸四钠盐在溶液中溶解度较大，故溶液是澄清的，当反应液用 HCl 滴至 pH=3 左右时，EDTA 以乙二胺四乙酸二钠盐的形式存在，乙二胺四乙酸二钠盐在溶液中溶解度较小，故溶液会出现浑浊现象。实验八：溶液吸附法测定固体比表面积1. 朗谬尔吸附理论的基本假定是，固体表面是（ 均匀 ）的，吸附是（ 单分子层吸附 ）

17、 ，吸附剂一旦被吸附质覆盖就不能再吸附；在吸附平衡时，吸附和脱附建立（ 动态平衡 ） ；吸附平衡时前，吸附速率与空白表面成正比，解吸速率与覆盖速率成正比。2. 水溶性染料的吸附已应用于测定比表面，在所有的染料中次甲基蓝具有最大的吸附倾向。研究表明，在一定的浓度范围内，大多数固体对次甲基蓝的吸附是（ 单分子层吸附 ） ，符合（ 朗谬尔 ）吸附理论。3. 次甲基蓝溶液在可见区有二个吸收峰：445nm 和 665nm。但在（ 445nm ）处活性炭吸附对吸收峰有很大的干扰，故本实验选用的工作波长为（ 665nm ） ，并用 722 型光电分光光度计进行测量。4.用分光光度计测定次甲基蓝水溶液的浓度时

18、，为什么还要将溶液再稀释到 mgL-1 级浓度才进行测量? 参考答案: 因为在 mgL-1 级浓度范围内，次甲基蓝水溶液的浓度与其吸光度成正比，符合朗伯-比尔定律。5.为什么次甲基蓝原始溶液浓度要选在 0.2%左右，吸附后的次甲基蓝溶液浓度要在 0.1%左右?若吸附后溶液浓度较低，在实验操作方面应如何改动 ?参考答案: 常温下，次甲基蓝原始溶液浓度选在 0.2%左右，吸附后的次甲基蓝溶液浓度在 0.1%左右时，活性炭对次甲基蓝溶液的吸附在 4 小时左右可达到吸附平衡。若吸附后溶液浓度较低，则需延长吸附时间使其吸附平衡。实验九：旋光法测定蔗糖转化反应速率常数实验中，为什么用蒸馏水来校正旋光仪的零

19、点?在蔗糖转化反应过程中，所测的旋光度 t 是否需要零点校正?为什么? 参考答案：蔗糖溶液以蒸馏水作溶剂，故用纯蒸馏水作零点校正。蔗糖转化反应过程中，无须再作零点校正，因都以蒸馏水作校正，只需校正一次。 2请从实验原理上说明，在“旋光法测定蔗糖转化反应速率常数”实验中，为什么不对旋光仪进行零点校正也不会对实验结果产生影响？ 解答要点：根据实验原理 ln(t ) = k1t + ln(0 )，实验上是通过 ln(t )对作图利用直线的斜率求出速率常数 k,由于零点是否校正对 ln(t )没有影响，所以零点是否校正对速率常数的测量没有影响。3为什么蔗糖水解反应速度常数的测定实验在整个过程中应保持恒

20、温？参考答案：因为温度对水解反应速度影响很大4蔗糖水解反应速度常数的测定实验中，用水浴加热反应液测 时，为什么温度不宜过高？参考答案：以免产生副反应，溶液变黄，加热过程应同时避免溶液蒸发使糖的浓度改变，从而影响 的测定。5蔗糖水解反应速度常数的测定实验如果在室温下进行，采用什么措施可以增加反应速度？参考答案：根据反应温度，可适当增加 HCI 的浓度，以缩短反应时间。6. 在“旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数”的实验中，有位同学实验准备一切就绪后将6蔗糖溶液加到盐酸溶液中迅速混合，并立即测量混合液的旋光度，发现只测了 23 个数据，溶液的旋光度很快变为负数，实验失败。检查仪器以及所用药品，均正常

21、。请分析产生上述实验现象的原因。 解答要点：本实验操作步骤 将蔗糖溶液加盐酸溶液中 有误。因为该水解反应速率与酸浓度成正比，若将蔗糖溶液加盐酸溶液中，造成蔗糖周围局部盐酸浓度过高，水解很快进行，导致实验失败。实验十：电导法测定乙酸乙脂皂化反应速率常数I 选择题1.电导池常数标定可以采用 C A 惠斯顿标准电池 B 标准氢电极C 0.01 mol dm-3 KCl 溶液 D 1 mol dm-3 HCl 溶液II 填空题2.某学生用电导法测定乙酸乙酯皂化反应速率常数，以电导对时间作图为一条光滑的曲线，该学生试图用 Origin 软件进行非线性拟合方式求得到反应速率常数，计算机可识别的拟合方程是

22、Gt = (G0 +0.01*k*G8*t)/(1+0.01*k*t) 。其中自变量是 t ，因变量是 Gt ，参数是 G0 、 G8 和 k 。3.若已知电导池常数为 1.15，则 DDS-12A 型电导率仪的电导池常数补偿调节为 0.65 。4.“旋光法测定蔗糖转化反应速率常数”A和“电导法测定乙酸乙脂皂化反应速率常数”B两实验中，下面两因素对速率常数测定结果的影响(填有 /没有) ：(1)仪器的零点不准确，对实验A 没有 影响；对实验B 没有 影响。(2) 蔗糖的初始浓度不准确，对实验A 没有 影响；乙酸乙脂的初始浓度不准确，对实验B 有 影响。III 简答题5 反应分子数与反应级数是两

23、个完全不同的概念，反应级数只能通过实验来确定。试问如何从实验结果来验证乙酸乙酯皂化反应为二级反应?根据二级反应动力学方程，以(G 0 - Gt)/(Gt - G)对 t 作图，或(G 0 - Gt)/ t 对 Gt 作图，得一直线，则可验证乙酸乙酯皂化反应为二级反应。实验十一：原电池电动势的测定1、有人希望不用量热法测定反应 2Ag+ + Sn2+ = 2Ag + Sn4+的热效应，若用电化学方法，应选用下列哪一个电池? ( ) Ag-AgClKCl(a1)AgNO3(a2) Ag(s) Ag(s) AgNO3(a1)Sn 4+ (a2), Sn(a3)Pt(s) Pt(s)Sn 4+(a1)

24、, Sn2+ (a2)Ag + (a3)Ag(s) Ag(s) Ag+( a1)Sn 4+ (a2), Sn2+ (a3)Sn(s)2、用对消法测量可逆电池的电动势时，如发现检流计光标总是朝一侧移动，而调不到指零位置，与此现象无关的因素是： ( ) 工作电源电压不足 工作电源电极接反 测量线路接触不良 检流计灵敏度较低 3、具有何种特性的电解质可用来作盐桥（ 正负离子迁移数相近的电解质 ） ，常用作盐桥的电解质有（ KCl 、 KNO3 ） 和 （ NH4NO3 ） 等。4、用电位计测定可逆电池的电动势时, 若所用工作电池的电压低于要求的最小电压值，操作时会出现（检流计光点总往一边偏转，找不到

25、平衡点）的现象。出现同一现象的另一7可能原因是（标准化时标准电池或工作电池之一，其正负极接反；测定时测定电池或工作电池之一，其正负极接反）。 5、以补偿法用电位差计测定可逆电池的电动势时，电位差计上的接触按钮键（其作用是使标准化或测量电路呈通路或断路）只能瞬间接通。若接通时间长将引起电极 （极化现象产生） ，其后果是（测定电池体系离开平衡状态，测得的电动势值不正确） 。6、用电位差计测定原电池的电动势时， “校正”这一操作起什么作用？要测得精确的电动势值，测定操作的关键是什么？答：“校正”操作这一步的作用是利用标准电池 En 对电位差计的工作电流进行校正。精确测定 Ex 要注意： (1) 经常

26、进行“校正”操作； (2) 接触电键接触时间要短， 使电池尽量少极化。实验十二：镍在硫酸溶液中的钝化曲线的测定1 在进行阳极极化曲线的测定中，通常都使用三电极电解池(实际上其他电化学测量也是如此) ，问是哪三电极？为什么要用三电极体系？两电极是否可以？2 在电化学测定中，为什么要使鲁金毛细管尖端与研究电极表面接近？3 通过阳极极化曲线的测定，对极化过程和极化曲线的应用有何进一步理解? 如要对某种系统进行阳极保护，首先必须明确哪些参数?4 在“ 镍在硫酸溶液中的钝化曲线的测定”实验中，为什么不能选择 KCl 作盐桥电解液？5 由镍在不同溶液的极化曲线的测定可知，随氯离子(Cl -)浓度的增加，i

27、 腐 增大 (填增大、减小、不变或变化无规律)。6 在极化曲线的测定中，常使用三电极电解池，其三电极是指（1） 工作电极（或研究电极） ，其作用是 作为研究对象 ；（2） 辅助电极（或对电极） ，其作用是 起辅助导电作用，使流经研究电极的电流从辅助电极流出，而不流经参比电极 ；（3） 参比电极 ，其作用是 与研究电极一起构成电位差测量回路，测定研究电极与参比电极间的电位差，从而确定研究电极的电极电势 。实验十三：最大泡压法测定溶液的表面张力一选择填空1表面张力又可称为 （ b ） (a)、表面吉布斯自由能； (b)、比表面吉布斯自由能；(c)、表面功； (d)、比表面熵2涉及溶液表面吸附的说法

28、中正确的是 （ c ）(a)、溶液表面发生吸附表面自由能增加； (b)、溶液的表面张力一定小于溶剂的表面张力；(c)、定温下，表面张力不随浓度变化时，浓度增大，吸附量不变；(d)、饱和溶液的表面不会发生吸附现象二填空（将合适的词填入空格中）1、最大泡压法测溶液表面张力时，U 型压力计测定的最大压力差是指（ 气泡表面膜所能承受的最大压差即气泡膜的附加压力 ） ，其大小可用 U 型压力计中左右最大液柱高度差来表示。2、用溶液吸附法测定固体比表面的实验中，吸附质浓度要选择适当，浓度太大 导致多层吸附 ，浓度太小 不能达到饱和吸附 。8三简答在最大泡压法测溶液的表面张力实验中，毛细管口为何应刚好与液面

29、相接触？参考答案：为消除毛细管深入到液面所带来的压力测量误差。实验十四：粘度法测定水溶性高聚物相对分子质量1、常利用稀溶液的依数性来测定溶质的摩尔质量, 其中最常用来测定高分子溶质摩尔质量的是： ( ) 蒸气压降低 沸点升高 凝固点降低 渗透压 2、用乌氏粘度计（三管）和奥氏粘度计（二管）测定液体的粘度时，操作要求有何不同?为何有此不同的要求？它们在测定液体的粘度时需要什么条件？ 答：奥氏计要求每一测定所取的液体体积相同，乌氏计无此限制。原因是：乌氏计有侧管与大气相通，液体下落时，在大气压一定时，阻力一定，与流体量无关，即流经 AB 两刻度的时间只与粘度有关；奥氏计流体下落时，与另一管中残留的液体相连，量不同阻力不同，只有固定粘度计中液体总量，在其它条件相同时流经刻度 A、B 的时间才只与时间有关。除上述条件尚要求：据 /0 = t/t0 (1) 要求所取试液与对照的液体密度相近； (2) 同温、同一支粘度计； (3) 由刻度 A 到 B 流经的时间足够长。