T3V3 1 T2V2 1
T3
T2
V2 V3
1
273K
22 U 3 8.314(1267 273)J 12.40103 J 2
H 5 8.314 (1267 273)J 20.66 103 J 2
S Qr / T 0
德州学院化学系
化学基础实验——物理化学部分
(1)今有1 mol单原子理想气体, 始态压力为1013 kPa, 体积为2 24 dm3. 经绝热向真空膨胀至体积为224 dm3. (2)又绝热可逆 地将膨胀后的上述气体压缩为224 dm3. 分别求(1), (2)两过 程的Q, W, U, H和S. 设CVm = 3R/2.
(1) 因 Q = 0, W = 0, U = Q + W = 0, 故 T = 0, H = 0
C为浓度(kg·m-3)。
化学基础实验——物理化学部分
实验原理
在蔗糖的水解反应中，反应物蔗糖是右旋 性物质,其比旋光度［α］20D=66.6°。产物中葡 萄糖也是右旋性物质，其比旋光度［α］ 20D=52.5°；而产物中的果糖则是左旋性物质， 其比旋光度［α］20D=-91.9°。因此，随着水解 反应的进行，右旋角不断减小，最后经过零点 变成左旋。旋光度与浓度成正比，并且溶液的 旋光度为各组成的旋光度之和。
德州学院化学V系1
2.24
化学基础实验——物理化学部分
1mol, pg
T1 = 273K p1 =1013kPa V1 = 224 dm3
1mol, pg (1) T2 = T1
Q = 0 p2 V2 = 22.4dm3
1mol, pg (2) T3 = ?
S = 0 p3 V3 = 224 dm3
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化学基础实验——物理化学部分
实验原理
若反应时间为0，t，∞时溶液的旋光 度分别用α0，αt，α∞表示。则:
0=K反 C0 ∞ =K生 C0 t = K反 C + K生 （C0-C）
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化学基础实验——物理化学部分
实验原理
ln(αt-α∞)=-kt+ ln(α0-α∞)
以ln(αt-α∞)对t作图为一直线，由该直线的 斜率即可求得反应速率常数 k 。进而可求得半 衰期 t1/2
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化学基础实验——物理化学部分
仪器与药品
1.仪器 旋光仪（WZZ－2A2B自动旋光仪 ）;旋光
管;恒温槽;台称;停 表;烧杯;移液管(量 筒）; 2.药品
HCl溶液(4mol·dm-3); 蔗糖(分析纯)。
T1
p1V1 nR
1013 2.24 273K 8.314
1mol, pg
T1 = 273K p1 =1013kPa V1 = 224 dm3
1mol, pg (1) T2 = T1
Q = 0 p2 V2 = 22.4dm3
S nRlnV2 8.314ln 22.4 J·K 1 19.14J·K 1
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化学基础实验——物理化学部分
实验步骤
2.蔗糖水解过程中αt的测定
用台称称取10g蔗糖，放入100mL烧杯中， 加入50mL 蒸馏水配成溶液。
用移液管取25mL蔗糖溶液置于100mL烧杯中。
移取25mL 4mol·dm-3HCl溶 液迅速倒入蔗糖 中，并且在加入一半HCl时开始记时，将混合液 装满旋光管。装好擦净立刻置于旋光仪中，盖 上槽盖。测量不同时间t时溶液的旋光度αt。每 隔一分钟，读取一次旋光度，测定45分钟。
实验目的
1.了解蔗糖转化反应体系中各物质浓度与旋 光度之间 的关系。
2.测定蔗糖转化反应的速率常数和半衰期。
3.了解旋光仪的基本原理，掌握其使用方法。
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化学基础实验——物理化学部分
实验原理
蔗糖转化反应为:
C12H22O11+H2O → C6H12O6 + C6H12O6
蔗糖
葡萄糖 果糖
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化学基础实验——物理化学部分
实验步骤
3.α∞的测定： 将剩余的25mL蔗糖溶液与25mL 4mol·d
m-3HCl溶 液混合，置于50℃的恒温槽中， 恒温40min以加速反应，然后冷却至实验温 度，按上述操作，测定其旋光度，此值即 可认为是α∞
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化学基础实验——物理化学部分
蔗糖及水解产物均为旋光性物质。但它们
的旋光能力不同，故可以利用体系在反应过程 中旋光度的变化来衡量反应的进程。 为了比较
各种物质的旋光能力，引入比旋光度的概念。 比旋光度可用下式表示 t为实验温度(℃);
D为光源波长;
α为旋光度;
当其它条件不变时，旋 光度α与浓度C成正比。
l为液层厚度(m);
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化学基础实验——物理化学部分
WZZ－2B自动旋光仪操作方法：
4.打开测量开关，这时数码管应有数字显示。
5.将装有蒸馏水或其它空白溶剂的试管放入 样品室，盖上箱盖，待示数稳定后，按清 零按钮。试管中若有气泡，应先让气泡浮 在凸颈处；通光面两端的雾状水滴，应用 软布揩干试管螺帽不宜旋得过紧，以免产 生应为，影响读数。试管安放时应注意标 记的位置和方向
WZZ－2B自动旋光仪操作方法：
1．将仪器电源插头插入220V交流电源，（要 求使用交流电子稳压器1KVA），并将接地可 靠接地。
2．向上打开电源开关，这时钠光灯的交流工 作状态下起辉，经5分钟钠光灯激活后，钠 光灯才发光稳定。
3.向上打开光源开关，（若光源开并扳上后， 钠光灯熄灭，则再将光源开关上下重复扳动 1到2次，使钠光灯在直流下点亮，为正常）。
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化学基础实验——物理化学部分
实验步骤
1.旋光仪零点的校正 ：
旋光管内注入蒸馏水，使管内无气泡存在。 旋紧套盖，勿使漏水。放入旋光仪中盖上槽盖， 打开光源，调节目镜使视野清晰，然后旋转检 偏镜至观察到的三分视野暗度相等为止，记下 检偏镜之旋转角α，重复操作三次，取其平均 值，即为旋光 仪的零点。
由于反应中水是大量的，可以认为整个反应中 水的浓度基本是恒定的。而H+是催化剂，其浓 度也是固定的。所以，此反应可视为假一级反 应。其动力学方程为
k为反应速率常数;C为时间t时 的反应物浓度
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化学基础实验——物理化学部分
实验原理
反应的半衰期
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化学基础实验——物理化学部分
实验原理