物理化学实验指导书实验一碳酸钙分解压的测定实验项目性质：验证性 实验计划学时 4学时 一、实验目的1. 了解一种测定平衡压力的方法——静态法。

2. 初步掌握普通真空操作技术，中高温的控制和测温方法。

3. 测定各温度下碳酸钙的分解压，从而计算在一定温度范围内的ΔH （CaCO 3分解的反应热）的平均值。

二、实验原理：碳酸钙高温分解，并吸收一定热量：)(2)()(3g S S CO CaO CaCO +=在这个反应体系内存在固态CaCO 3(s)、固态CaO (s)及气态CO 2(g)这三个单独的相，基本上不互相溶解。

因此在一定温度时，反应的标准平衡常数：θθp p K CO /2=式中：2COP 表示在反应温度下，碳酸钙分解达平衡时CO 2压力。

θP 为标准压力θP = 100 kPa 。

CaCO 3在一定温度下，分解达平衡时，CO 2的压力保持不变，称为分解压，分解压的数值随温度的升高而升高。

按照等压方程式的积分式：ln //r m r m K H RT S R θ=-∆+∆，r m S ∆为反应的熵变化，R 为气体常数。

在一定温度范围内因Δr S m 及Δr H m 变化不大，可视为常数，故可将上式改写为ln (1/)K A T B θ=+，以 ln K θ对1/T 作图，得一直线，其斜率及截距分别为/r m A H R =-∆及/r m B S R =∆，由此可求出CaCO 3分解反应的反应热（平均值）及反应平均的熵变化。

应该注意，ΔH 值会随温度变化，但在一个不太大的温度范围内，变化不多，故可以认为其平均值是常数。

而用上式处理。

三、仪器和试剂仪器：SK2-1-10H 电阻炉、石英管、控温仪、瓷舟、DP-A 精密数字压力计、胶塞、循环水多用真空泵、电子天平 试剂：粉状CaCO 3（G .R.） 四、实验步骤1、称取约5克粉状CaCO 3装在一小瓷舟内（或将小瓷舟装满即可），送入石英管内相当于电炉的中心部位，然后用橡皮塞紧塞石英管。

2、抽真空。

停留10分钟后，检查压力有无变化。

如果压力计指示体系压力在增加，表示系统漏气。

应找出漏气原因，解决后，再检查至不漏气为止。

3、接通电源加热管状电炉，设定温度控制器的温度为600℃。

4、当温度为600℃时，二次抽真空（排除剩余空气）。

5、调节控温仪至700℃，恒温后，每隔5分钟读取一次压力值，直至两次压力差变化不超过2%，在700～900℃之间，按上述过程测定6～8组数据，即每隔25℃测定一次压力。

6、整理好仪器。

五、注意事项1、启停真空泵前，必须使泵与大气相通。

2、压力计使用前必须置零。

五、数据处理1、记下实验时之室温、大气压力和所测定的几个不同温度下的温度和压力数据于记录表中，并计算处理。

室温℃大气压kPa 样品g2、以ln Kθ对1/T作图，可近似的视为直线，并以下式表示：θ=+，可用图解法确定A、B的值。

K A T Bln(1/)3、求CaCO3分解反应Δr H m的平均值。

4、从实验数据中，求出Pco2=100kPa时CaCO3的分解温度。

六、思考题：1、为什么装有粉状碳酸钙的小瓷舟要放在相当于电炉的中央部分？2、如何确定在一定温度下碳酸钙分解是否达平衡？3、碳酸钙分解实验中，碳酸钙是否需要准确称量？实验二 电动势及电极电势的测定实验项目性质：验证性 实验计划学时：3学时 一、实验目的：1. 通过电动势的测定，了解对消法测电动势的基本原理、仪器构造和使用方法。

2. 分别测定下列各电池的电动势：a: Hg | Hg 2Cl 2 | KCl(饱和) || H +（待测定）QH 2Q | Pt 求HCl 溶液的pH 植；b: Hg | Hg 2Cl 2 | KCl(饱和) || AgNO 3 (0.02 mol/L) | Ag ，求室温下Ag +浓度为0.02 mol/L 的阴极的电极电位E (Ag +/Ag)c : Ag | AgCl | KCl (0.02mol/L) || AgNO 3 (0.02mol/L) | Ag ，求室温下难溶盐AgCl 溶解度积。

二、实验原理原电池是由二个电极（半电池）组成，电池的电动势E 是二个电极电势的差值（假设二电极溶液互相接触而产生的接触电势已经用盐桥除掉）。

设左方电极（负极）的电极电势E 左，右方（正极）为E 右，一般规定E=E 右-E 左 （1）电极电势的大小与电极性质、溶液中有关离子的活度及温度有关。

在电化学中电极电势的数值是相对值，通常将标准氢电极(p=100kPa ，H a +=1）的电极电势定为零，将它作为负极与待测电极组成一原电池，此电池的电动势即为该待测电极的电极电势。

由于使用氢电极较麻烦，故常用其他可逆电极作为比较电极，常用的比较电极有甘汞电极，氯化银电极等。

无论那一类型的电极，它们的电极电势都可以用下列公式表示：{}()()()B B B RTE E Ln a zF θγ=-∏电极电极电极 (2)电池a 的电动势为()(ln )a H RTE E a E zF θ+=++氢醌饱和甘汞lg H pH a +=- （3）测出该电池的电动势E a ，且已知该温度下E θ氢醌和E 饱和甘汞，由式（３）即可求出HCl 溶液的PH 值。

电池b 的电动势E b 为：E b ＝E (Ag +/Ag)－E 饱和甘汞，测出E b ，且已知该温度下的E 饱和甘汞即可求E (Ag+/Ag) 电池c ：的电动势为：lnAg Ag a RT E F a ++''=' （5）代入式（5）则得：2121lnln Ag Cl c AgClAgClb b r ra a RT RTb b E F L F L θθ+-+-+-⨯'''⨯== (6)由实验测得上列电池的电动势，且已知2b +，2r +,1b -，r -1以后，就可求得该温度下AgCl 的溶解度积L AgCl 。

三、设备和药品 1. 仪器数字式电子电位差计、Ag 、Pt 、氯化银电极各一支、 饱和甘汞电极1支、标准电池一个、烧杯50 ml 四个、导线2根. 药品AgNO 3 0.200 mol/L ，KCL 饱和溶液，醌、氢醌、HCl 0.1mol/L, KCl 0.02 mol/L, 琼脂（固），NH 4NO 3(固) 四、实验步骤1调标准：将电极引线按正、负极插入外标位置，接通标准电池，选择旋钮打到外标位置，将标准电动势给定，按校准按钮使平衡指示为零。

2测电池电动势：将电极引线按正、负极插入测量位置，接通原电池，选择旋钮打到“测量”位置，调档使平衡指示为零，读数。

3 实验完毕拆除线路和检流计电源; 将饱和甘汞电极放回饱和KCl 溶液中保存; 实验用KCl 倒入回收瓶, 其它试剂倒入废液桶中, 清洗电极和烧杯, 整理仪器及桌面. 五、思考题1. 为何测电动势要用对消法，对消法的原理是什么？2. 参比电极应具备什么条件?它有什么功用?3. 使用盐桥的目的是什么？选用作盐桥的物质应有什么原则?为什么要有琼脂？本实验能否用KCl 作盐桥？实验三 表面张力的测定实验项目性质：验证性 实验计划学时：4学时一、实验目的1. 用最大气泡法测定不同浓度乙醇溶液的表面张力。

2. 利用吉布斯公式计算不同浓度下乙醇溶液的吸附量。

二、实验原理气泡最大压力法测定表面张力处于溶液表面的分子,由于受到不平衡的分子间力的作用而具有表面张力γ.其定义是在表面上垂直作用于单位长度上使表面积收缩的力。

气泡最大压力法测定表面张力装置见实物；实验中通过滴水瓶滴水抽气使得体系压力下降，大气压与体系压力差△p 逐渐把毛细管中的液面压至管口，形成气泡。

在形成气泡的过程中，液面半径经历：大→小→大，即中间有一极小值毛r r =min ；由拉普拉斯方程：r P γ2=∆ 可知此时压力差达极大值。

毛r r P γγ22min max ==∆max P k ∆=γ式中k 为仪器常数，通常用已知表面张力的物质确定。

本实验用蒸馏水确定k 。

溶液表面吸附量,以及饱和吸附时每个分子所占的吸附截面积的确定 加入表面活性物质时 溶液的表面张力会下降,溶质在表面的浓度大于其在本体的浓度,此现象称为表面吸附现象,单位溶液表面积上溶质的过剩量称为表面吸附量Γ.在一定温度和压力下,溶液的表面吸附量Γ与表面张力γ及溶液本体浓度c 之间的关系符合吉布斯吸附等温式:dc d RT c γ⋅-=Γ对可形成单分子层吸附的表面活性物质，溶液的表面吸附量Γ与溶液本体浓度c 之间的关系符合朗格谬尔吸附等温式kc kc+⋅Γ=Γ∞1由实验测出不同浓度c 对应的表面张力γ,作γ～ c 图，拟合曲线方程γ= f （c ）；求导得到dγ/dc 代入吉布斯方程可计算溶液表面吸附量Γ；再作～ｃ图，拟合直线方程，由直线斜率A 可得饱和吸附量∞Γ= 1 / A ；∞Γ为单位溶液表面积上吸附的溶质的物质的量，则溶质在溶液表面上的吸附截面积为：∞Γ=L A m 1式中L 为阿伏加德罗常数。

三、实验内容和要求实验内容：用最大气泡法测定不同浓度的乙醇溶液的表面张力γ，作出γ-C 曲线，并计算吸附量；作吸附量Γ对浓度Ｃ曲线，找出最大吸附量∞Γ。

实验要求：1.本实验的关键在于仪器必须洗涤清洁。

2.毛细管保持垂直，其端部保持平整，且与液面接触处相切。

四、实验主要仪器设备和材料夹套式表面张力测量管；水压差计；分液漏斗；500mL 烧杯。

不同浓度的乙醇溶液（0.05M ，0.10M ，0.15M ，0.20M, 0.25M, 0.30M ）。

五、实验方法、步骤及结果测试1.安装好实验装置。

2.把蒸馏水盛入夹套测量管中，再用蒸馏水洗净毛细管，插入测量管中，使其尖端刚好与液面接触，且保持毛细管竖直。

如果此时液面沿毛细管上升，且在压差计上显示出很小的压差，那么可判断装置不漏气，否则，表示装置漏气，要重新检查。

3.检查装置不漏气后，打开分液漏斗活塞，使其中的水一滴一滴的滴下，管内逐步减压，毛细管中的液面下降，当毛细管内外的压力差（p 大气-p 系统）恰好能克服蒸馏水的表面张力时，毛细管尖端便有气泡逸出，此时压差计读数出现负的最大值。

当气泡形成的频率稳定时，记录压差计读数三次，求出其平均值，得Δp ，再查得该温度下水的σ数值，可求得仪器常数K p γ=∆水水。

4.同测量蒸馏水的Δp 一样，顺次从稀到浓测出不同浓度的正丁醇溶液的表面张力，废液倒入指定的废液瓶。

5.实验完毕,清洗玻璃仪器,整理实验台。

六、实验报告要求实验报告形式(包括实验目的、实验原理、实验主要仪器设备和材料、简单的试验装置图、实验步骤、实验数据、数据处理及注意事项，思考题等部分。

其中数据处理作图应使用坐标纸。

) 七、思考题1.用最大气泡法测定表面张力时为什么要读取最大压力差？2.为什么玻璃毛细管一定要与液面刚好相切，如果毛细管插入一定深度，对测定结果有何影响？3.测量过程中如果气泡逸出速率较快，对实验有无影响？为什么？4.在本实验装置中，液体压力计内的介质是水，选用水银是否可以？实验四 乙酸乙酯皂化反应速度常数的测定实验项目性质：验证性 实验计划学时：4学时 一、实验目的用电导法测定乙酸乙酯皂化反应速率常数；了解二级反应的特点。