《物化实验答案.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《物化实验答案.doc（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、饱和蒸气压的测定 1.为什么平衡管 a,c 中的空气要赶净 怎样判断空气已被赶净 在实验过程中如何防止空 气倒灌 答:若空气不赶净测得的压力不是纯液体的饱和蒸气压,而是与空气的混合压力,它不能用 克劳修斯-克拉贝龙方程来描述.在大气压下测定沸点,若几次(例如三次)测定值在误差 范围之内(0.05)则可认为空气已被赶净.为防止空气倒灌,可在读取温度和压力数据 后立即重新加热水浴,或迅速使系统减压. 2.本实验的主要系统误差有哪些 答: (1)方法误差.在由克拉贝龙方程导出克劳修斯-克拉贝龙方程的过程中有 3 个近似. g l 即:将蒸气看作理想气,设 V m=RT/P;与气体摩尔体积相比,忽略液
2、体的摩尔体积(V m) ; 在不太大的温度间隔内,将摩尔气化热看作常数. (2)读取温度和压力不能同时. (3)温度 的测量不作校正;(4)四氯化碳不纯等. 3.对教材第46页上提示2如何回答 答:a:该平衡管对压力变化反应较灵敏,但由于液柱较细,容易发生倒灌.而且c管和b管 液面上升和下降较快,两液面相平时的温度和压力不易读准,并且由于封闭液体量少,易因 蒸气损失量大而影响实验. b:该平衡管制作简便,易装液,但空气不能排尽,且容易发生空气倒灌.在精度比较 低的实验中可采用之. c:该平衡管制作比较精良,能较好地解决空气倒灌问题,并且由于 b 管比 c 管粗许多, 所以 b 管液面下降较慢,
3、而 c 管液面上升较快,易判断两液面相平,温度和压力读数较准. 另外 b,c 间封液较多,一般不会因蒸气量损失大而影响实验.(也有人认为读数时 b 管与 c 管液面相平不易观察,对读数的可靠性造成一定影响,可能滞后.此问题可以讨论,也可 以通过小实验验证) 4.系统如何捡漏 判断漏气的依据是什么 答:将系统减压50 kPa,关闭与安全瓶相连的活塞,观察系统压力变化.若系统压力不断 增大则可判断系统漏气. 5.实验装置中缓冲瓶起什么作用 答:使系统压力稳定,即使系统稍有漏气也不会对测量产生太大影响. 6.本实验中所用测量仪器的最小读数的精确度是多少 用来表示平均摩尔汽化热的有效数 字有几位 答:
4、本实验中所用温度传感器,最小分度 0.1,可估计读到 0.01;压力计最小读数是 0.01kpa;一般温度和压力读数都是 4 位有效数字,所以用来表示平均摩尔汽化热的有效数 字也应当是 4 位. 7.实验测得的是特定压力下液体的实际沸点, 如何求得液体的正常沸点 你得到的正常沸点 是多少,并与文献值比较 答:由实验得到的 ln(p/p0)1/T 图上查出 ln1 下的 1/T 值,然后计算 T;或由实验上得到的 0 ln(p/p )= -A/T+b 公式计算 p=100kPa 下的 T 值(在已知 A 和 b 的情况下) . 8.压力和温度测量都有随机误差, 试用最小二乘法求算 ln(p/p0
5、)=-vHm/RT+b=-A/T+b 直线的斜率及其误差,并由此求算vHm 值及其误差. 答:见实验教材第 24 页上的例题.以同样的方法对你的实验结果作误差分析. 9.四氯化碳是易燃物,在加热时应该注意什么问题 答:所有接口都必须密封,加热温度不要太高,一般高出正常沸点 2-3 度即可.双液体系沸点-成分图的绘制 1.本实验中,气,液两相是怎样达成平衡的 若冷凝管 D 处体积太大或太小,对测量有何影 响 答:在本实验采用的恒沸点仪中,利用冷凝回流的方法保持气,液两相的相对量一定,则体 系温度一定,两相达平衡.若冷凝管 D 处的体积太大,则气相冷凝液不易更新,客观上会造 成气相蒸汽分馏,影响气
6、相的平衡成分测定;而过小,则会因积存液量少给取样测定带来困 难. 2.平衡时气,液两相温度应该不应该一样 实际是否一样 怎样防止温度的差异 答:平衡时气,液两相温度应该一样,但实际上存在差异.气相温度存在梯度,且略低于液 相.为防止差异可采用以下方法:给气相保温,如本实验那样,在恒沸点仪上部和支管处缠 绕石棉绳;使温度计置气,液两相中量取两相的折中温度;在恒沸点仪设计上,在保证沸腾 的液体不会溅到 D 处的条件下尽量缩短支管的长度和降低支管的位置. 3.查乙醇或环己烷在不同温度的折射率数据,估计其温度系数,如不恒温,对折射率的数据 影响如何 答:查书后乙醇,环己烷不同温度下折射率数据表,计算折
7、射率温度系数 dn/dT.大多数液 态有机物的 dn/dT 为负值,对乙醇其值约为-0.0004/,随温度的升高折射率降低. 4.温度计的水银球为什么一半浸在液体中,一半留在气相中 答:为兼顾测量气,液两相的折中温度. 5.本实验中所用温度计的精确度是多少 答:本实验中所用温度计为 1/10 温度计,最小分度 0.1,可估计读到 0.01. 6.讨论本实验的主要误差来源. 答:本实验的主要误差来源有: (1)温度的测量.实际上测得的温度只是气相和液相的折中 温度,并不是两相的平衡温度,且气相本身就存在温度梯度.另外,并不能完全保持蒸汽全 回流,因而温度也就不能完全恒定. (2)在取样分析过程中
8、,成分可能有变化,从而使测得 的折射率并非平衡相组成. (3)折射率测定的恒温效果不好. 7.如何判断气,液相已达到平衡状态 答:当体系温度恒定(t0.05)时可判断气,液相已达到平衡状态. 8.实验时,若所吸取的蒸汽冷凝液挥发掉了,是否需要重新配制溶液 答:一般不需要.再重新加热蒸馏,待积存足够的气相冷凝液时再取样分析即可,因体系可 在新的条件下达新的平衡.但若需要原来的物系组成,则可在实验完成后,专门配制漏掉点 的溶液进行测定. 9.该体系用普通蒸馏办法能否同时得到两种纯组分 为什么 答:不能.因该体系具有最低恒沸点,实际上将体系分为两个部分:乙醇-恒沸混合物和环 己烷-恒沸混合物. 在每
9、个部分内的溶液通过蒸馏只能得到相应的一种纯组分和恒沸混合物, 故不能同时得到两种纯组分.10.实验测得的溶液的沸点与标准大气压下的沸点是否一致 若不一致,对沸点成分图有 何影响 答:通常不一致,因为一般实验时的大气压并不等于标准大气压.不一致时,测得的同一成 分溶液的沸点会稍偏高或偏低,可借用褚鲁统规则和克劳修斯-克拉贝龙方程导出的溶液沸 点随大气压变化的关系式进行分析: t 标= t/+(273.15 + t/)/10 (101325-P/Pa)/101325 式中 t 标为校正到 101325 Pa 下的正常沸点(C),t/为实验大气压 P(Pa)下测得的沸点. 可见,若实验时的大气压不等
10、于标准大气压,则沸点成分图在温度轴上稍有平移. 11.为什么工业上常生产 95%的酒精 只用精馏含水酒精的方法能否获得无水酒精 答:因为乙醇与水的体系具有最低恒沸点(78.15) ,恒沸混合物的组成含乙醇 95.57%, 所以只能生产 95%的乙醇.只用精馏含水酒精的方法不能获得无水酒精.要想得到无水酒 精, 可在 95.57%的乙醇中加入 CaO, 使之与其中的水反应生产 Ca(OH)2,然后进行蒸馏方可.蔗糖的转化 1.蔗糖的转化速率和哪些条件有关 + 答:蔗糖的转化速率与反应温度,蔗糖浓度,水的浓度,催化剂 H 离子浓度有关. 2.如何判断某一旋光物质是左旋还是右旋 答:可有 4 种回答
11、: (1)能使偏振光的振动面顺时针方向旋转的为右旋物质,旋光度为正值;能使偏振光的振 动面逆时针方向旋转的为左旋物质,旋光度为负值. (2)先用蒸馏水调零,然后测试溶液.如果在测试中只有当检偏镜顺时针方向旋转时才能 使视野中三分视界明暗相同, 则被测物质的旋光性为右旋; 若只有当检偏镜逆时针方向旋转 时才能使视野中三分视界明暗相同,则被测物质的旋光性为左旋. (3)看实验教材第229页上的叙述. (4)将溶液稀释后测旋光度,若旋光度增大则为左旋,否则为右旋. 3.为什么配蔗糖溶液可用粗天平称量 答: 因为反应过程中反应液的浓度是用旋光仪测定旋光度来跟踪的, 所以不必知道蔗糖溶液 的准确浓度.
12、4.一级反应的特点是什么 答:一级反应的特点是:反应的半衰期只与速率常数有关,而与反应物的起始浓度无关. (t1/2=0.693/k,速率常数的量纲是时间的倒数. ) 5.已知蔗糖的D =65.55,设光源为钠光 D 线,旋光管长为 20cm.试估计你所配的蔗糖 和盐酸混合液的最初旋光角度是多少 20 20 答: 旋光物质的比旋光角可用下式计算: D =10/LC 表示钠光黄线, (D 893nm) 式中D . 为比旋光角;为测量值;L 为旋光管长度(cm) ,即光在液柱中所经过的距离;C 为溶质浓 3 度(g/cm ) .比旋光角定义为:当光经过一个 10cm 长,每立方厘米溶液中含有 1
13、克旋光物 质的液柱时所产生的旋光角. 20 C=10g/50ml1/2=0.1g/ml,蔗糖的D =65.55,L=20cm 20 =D LC/10=65.55200.1/10=13.11 6.在数据处理中,由t-t 曲线上读取等时间间隔 t 时的t 值,这称为数据的匀整,此法 有何意义 什么情况下采取此法 答: 此法可使数据采集均匀, 既避免某些测量数据带来的偶然误差又可以避免对大量数据作20处理.此法适用于测量数据较多,作图点的密度较大的情况.时间间隔的取值应适宜,在允 许的范围内均匀选取. 7.实验中我们用去离子水来校正旋光仪的零点, 蔗糖转化过程中所测的旋光度t 是否需要零 点校正 为
14、什么 答:不需要.因为在数据处理中用到的都是旋光角之差,校正值会消掉,所以没必要对测量 数据作零点校正. 8.旋光管的凸出部位有何用途 答:一是加液用,二是可从此处赶走气泡. 9.不准(偏高或偏低)对 k 有何影响 答:不准对 k 的影响可做如下误差分析: 由式 ln(t-)=-kt+ln(0-),可得k=1/t/(0-) + /(t-) .可以看出,因是负值,所以若测得值偏低则k (这里不考虑 t,t 和0 的测量误差) 偏小;若测得偏高则k 偏大. 10.估计本实验的误差,怎样减小实验误差 答: (1)根据蔗糖水解速度常数=1/tln(0-)-( t- )的相对误差分析,可得: t 2 2
15、 k/k = + + t (0-)ln(0-)-( t- ) (t-)ln(0-)-( t- ) 可见在反应初期,由于 t 值较小,时间测定的相对误差较大;随着反应的进行,t 值不断减 小,使t-值也不断减小,故由旋光度测定的相对误差增大. (2)温度对 k 的影响可由阿累尼乌斯公式进行误差分析: k/k=Aexp(-Ea/RT2)-Aexp(-Ea/RT1)/Aexp(-Ea/RT1)=-Ea/R(1/T2-1/T1)-1 -1 -1 -1 若实验温度由 298K 偏高 1K,活化能 Ea=46024Jmol ,常数 R=8.314JK mol ,则将引起 k 值 6%的系统误差.可见,在动
16、力学实验中,反应温度恒定十分重要,否则会引入较大的系 统误差. 11.蔗糖溶液的初始浓度是否影响最后的旋光角 答:若不存在副反应,则最后的旋光角只与生成物的浓度有关,而生成物的浓度与蔗糖溶液 的初始浓度有关.所以,蔗糖溶液的初始浓度会影响最后的旋光角.乙酸乙酯皂化反应 1.配制乙酸乙酯溶液时,为什么在容量瓶中要事先加入适量的去离子水 答:在容量瓶中事先加适量去离子水,可使乙酸乙酯滴入水中形成溶液,减少挥发. 2.将 NaOH 溶液稀释一倍的目的是什么 答:测定0 时将 NaOH 溶液稀释一倍是为了使之与反应液中 NaOH 溶液初始浓度一致. 3.为什么乙酸乙酯与 NaOH 溶液的浓度必须足够的稀 答:因为只有溶液足够稀,
