实验一、三组分液－液体系相图的绘制
【目的要求】
– ⑴学习测绘恒温恒压下苯－水－乙醇三组分体系的相图 – ⑵掌握用等边三角形绘制三组分体系相图的方法
【原理】
– 三组分体系组分数K=3,如果体系处于恒温恒压状态， 按照相律，体系的自由度f＝3－Ф，式中Ф为体系中的 相数。当体系为均相时，自由度f＝2，因此恒温恒压下 三组分体系中浓度独立变量最多只有2个。这样就可用 平面图形来表示体系的状态和组成的关系。
＝ 1 (7-69)
L
【实验步骤】
（1） 测定毛细管常数K.
将蒸馏水装于带支管的毛细管，使毛细管 的端面与液面相切，打开滴液漏斗的活塞， 使水缓慢滴下而降低系统的压力，气泡均匀 逸出，读取U形压力计两臂最大高度差。
（2）测定不同浓度正丁醇溶液的表面张力
配制浓度分别为0.02，0.05，0.10，0.15， 0.20，0.25，0.30，0.35，0.50mol.L-1 正丁 醇溶液各50ml。按（1）步骤测定表面张力。
实验三、 旋光法测定蔗糖转化反应 的速率常数
【目的要求】
1．测定蔗糖转化反应的速率常数和半衰期。 2．了解该反应的反应物浓度与旋光度之间的关系。 3．了解旋光仪的基本原理，掌握旋光仪正确使用方法。
【基本原理】
蔗糖在水中转化成葡萄糖和果糖，其反应为：
它是一个二级反应的速率很慢，通常需要H+离子作用下进行。由 于它是一个二级反应时水量存在的，尽管有部分水参加了反应， 仍可近似地认为整个反应过程中水的浓度是恒定的；而且H+是催 化剂，其浓度也保持不变。因此蔗糖转化反应可看作一级反应。
【实验原理】
（1）溶液的界面吸附
纯液体和其蒸气组成的体系
体相分子：自由移动不消耗功 g
表面分子：
液体有自动收缩表面
l
而呈球形的趋势。
γ
G A
(J m2 )
T ,P ,nB
比表面自由能（表面张力）
溶液： 体系可调节溶质在表面相的浓度来降低 表面自由能。
表面吸附:表面层与体相浓度不相同的现象。
将待测液体装于表面张力仪，使毛细管的端面 与液面相切。
打开滴液漏斗的活塞，使水缓慢滴下而降低系 统的压力，毛细管内的液面上受到一个比样品管内 的液面上稍大的压力。
当压力差在毛细管端面上产生的作用稍大于毛 细管口液体的表面张力时，气泡就从毛细管口被压 出，这个最大的压力差可由U型管压力计上读出。
毛细管端口形成的半球形气泡承受的最大压力差
在一些体系中由于分子的离解或缔合，溶质在不同 溶剂中质点的平均大小不同，如在溶剂A中的质点 比在溶剂B中小一半，则分配定律表述为：
K
CA C1/ 2
B
– 为了判断苯甲酸在水中有无缔合现象，假定其 缔合度为n，则分配定律为：
K CA n CB
则 lgK=lgCA-lgCB
如测得一系列的CA、CB，后用lgCA对lgCB作图，
测量物质旋光度所用的仪器称为旋光仪。溶液的旋光度与溶液 中可含旋光物质的旋光能力、溶剂性质，样品管长度及温度等 均有关系。当其它条件均固定时，旋光度
与反应物浓度c呈线性关系，即
C
（4）
式中比例常数β与物质旋光能力、样品管长度、温度等有关。
物质的旋光能力用比旋光度来度量、比旋光度用下式表示：
20 D
【数据记录和处理】
(1) 记录实验温度，大气压，以及蒸馏水和不 同浓度正丁醇溶液的的△h。
(2) 按式（7-66）计算毛细管常数K。不同温度 下纯水的表面张力见附录14。
(3) 按式（7-66）计算不同浓度正丁醇溶液的 表面张力。
(4)作 ～c/c曲线，在曲线上分别取c / c为0.03，
0.05，0.10，0.15，0.20，0.30，0.40的点作
100
1, C A
（5）
式中
20 D
右上角的“20”表示实验时温度20℃，D是指用钠灯光源D线的波长
（即589nm）,
为测得的旋光度[°]，1为管长度（dm）,CA为浓度
（g/100ml）。
作为反应物的蔗糖是右旋性物质，其比旋光度
20 D
=66.63°；生成物中葡萄也是右旋性物
质，其比旋光度
20
D =52.5°,但果糖是左旋性物质，基比旋光度
20 D
=-91.9°。由于生成
物中果糖的左旋性比葡萄右旋性大，所以生成物呈现在左旋性质。因此随着反应的
进行，系统的右旋角不断减小，反应至某一瞬间，系统的旋光度可恰好等于零，而
后就变成左旋，直至蔗糖完全转化，这时左旋角达到最大值
设系统最初的旋光度为:
实验二、 分配系数的测定
【目的要求】
– 掌握分配定律及其应用。 – 测定苯甲酸在苯和水中的分配系数，并判断其
在水中有无缔合现象。 – 了解分配系数的测定方法。
• 【原理】
– 在一定温度和压力下，将一溶质溶解在两种不互溶的 溶剂中，则溶质往往同时分配地溶入这两种溶剂中。 如果溶质在两种溶剂中分子大小相同，且浓度不大， 那么达到平衡时，溶质在两种溶剂中的浓度比值等于 常数，这就是分配定律： K CA CB 式中CA、CB为溶质在A、B溶剂中的浓度，K为分 配系数。
由直线的斜率和截距即可分别计算出分配系数K， 缔合度n。
【实验步骤】
• 取5个洗净的150ml碘量瓶，标明号码，分别加入约 0.6g，0.8g，1.0g，1.2g，1.4g苯甲酸，用量筒分 别加入25ml苯和25ml蒸馏水，盖好塞子，振摇半小 时，使两相充分混合接触。
• 将1号试样转移至分液漏斗中，静置分层。
【实验目的】
• 用黏度法测定聚丙烯酰胺的平均摩 尔质量
2.反应中旋光系统t 的测定
移取25ml蔗糖溶液于干净的锥形瓶中,再移取25ml、3mol·dm-3HC1往蔗糖溶液中注 入，当HC1液流出一半时立即记时（作为起始时间），全加入后将其混合均匀，迅速 用反应液荡洗旋光管两次，然后将反应液注满旋光管，盖上玻璃片，注意匆使管存有 气泡，旋紧帽后放置在旋光计中测定旋光系统t。此后每隔5分钟测一次t，测出两个 负值为止。
3. 的测定
测定后，将管内溶液倒回原锥形瓶内，待24小时后再测，也可将溶液放入333.15K 的水溶槽中（不可高于338.15K），并保温30分钟取出，待冷后测。
实验温度：
【记录】
-
0.8mol·dm-3蔗糖 +3mol·dm-3HC1
t（分）
t
lg( t- )
【数据处理】
1．以1g( t - )对t作图，证明是否一级反应，并由直线斜率求出反应速度常数K。
2．由上述直线外推至t = 0，求得1g( t - )，再代入式（11）中计算K值。
3．求出反应的半衰期。
实验四、最大气泡压力法测定溶 液表面张力
【实验目的】
➢测定不同浓度正丁醇溶液的表面张力，考察吸 附量与浓度的关系。
➢了解表面张力、表面自由能的意义以及与溶液 界面吸附的关系。
➢掌握最大气泡压力法测定表面张力的原理和技 术，由Gibbs公式用图解法求算不同浓度溶液的 界面吸附量。
【仪器、试剂】
– 仪器 25ml酸式滴定管1个，1ml移液管2个， 5ml刻度移液管1个，2ml、10ml、20ml、25ml 移液管各1个，250ml三角瓶2个。
– 试剂 纯苯，无水乙醇，蒸馏水。
【实验步骤】
– ⒈互溶度曲线的测定
• ⑴用移液管移取4.00ml苯，放入干燥洁净的250ml三角 烧瓶中，加入0.10ml水，然后用滴定管滴加乙醇，并 不断振荡，当液体由浊变清时，记录加入乙醇的量。再 在上述三角烧瓶中依次分别加入0.25ml、0.50ml、 1.00ml、2.00ml、3.00ml、4.00m水，重复上述操作。
p gh 2
r
U形示压计两端汞柱
毛细管曲率半径
的高度差
若用同一支毛细管和压力计，在相同温度下测 定两种液体的表面张力，有
1 h1 0 h0
1
h1 h0
0
K h1
毛细管常数
（3）求正丁醇的分子截面积
饱和吸附量

1
kc kc
1 c 1
k
作
c
～c图，由直线斜率求
(7-68)
求正丁醇分子截面积
• ⑵用移液管移取0.80ml苯，放入另一干洁的250ml三角 瓶中，加入10.00ml水，然后滴加乙醇，使成一相。以 后再依次加入10.00ml、10.00ml、20.00ml、25.00ml 水，重复上述操作，并记录每次滴加乙醇的量。
– ⒉数据记录及处理
• ⑴将测得的数据按表1的格式记录。
• ⑵假设三组分混合后不发生体积变化，计算在滴定 至终点均匀一相时，各组分的体积百分比。
0 反C0 （t=0,蔗糖尚未转化）
（6）
系统最终的旋光度为:
生C0 蔗糖已转化完全）
当时间为t时，蔗糖浓度为C，此时旋光度为α，即
（7）
t 反C 生 (C0 C)
由（6）、（7）和（8）联立可解得：
C0
0 反 生
0
（8） （9）
C0
0 反 生
t
（10）
将（9）、（10）代入（2）式即得
恒温下的Gibbs吸附方程：
a ( ) 溶质的表面吸附量[mol·m－2]
RT a T
溶液活度
c / cθ RT
(
c / cθ
) T
(7-64)
>0，正吸附,溶液表面张力降低：表面活性物质 <0，负吸附, 溶液表面张力升高: 非表面活性物质 浓度达一定值，溶液界面形成饱和单分子层吸附 （2）最大气泡压力法测定表面张力的原理
– 通常用等边三角形来表示三组分体系中各组分的组成。 三角形的3个顶点分别代表纯组分A、B和C，三条边AB、 BC、CA分别代表A和B、B和C、C和A所组成的二组分 体系的组成，而三角形内任何一点表示三组分体系的 组成。