“物理化学”实验大纲
Experimental Syllabus of Physical Chemistry
实验项目中文名称：恒温槽的装配与测试
实验项目英文名称：Thermostatic Bath Assemble and Property Test
实验项目编码：081601
实验学时：4 学时
适用专业：化学专业
所属课程：物理化学
开课学院：化学与化工学院
开课学期：第4学期
教材及实验指导书：
杨百勤主编，《物理化学实验》，化学工业出版社，2010年
一、实验目的或任务
1. 了解恒温槽的构造及恒温原理。
2. 绘制恒温槽的灵敏度曲线(温度-时间曲线)。
3. 掌握贝克曼温度计和接触温度计的调节及使用方法。
二、实验教学基本要求
1. 初步掌握其装配和调试的基本技术。
2. 学会分析恒温槽的性能。
3. 掌握贝克曼温度计和接触温度计的调节及使用方法。
三、实验教学的内容或要求
实验预习：
1. 了解恒温槽的构造和恒温原理。
2. 仔细地阅读有关贝克曼温度计和接触温度计的调节、使用方法以及它们在使用中的注意事项。
实验讲解：
讲解实验原理和步骤：贝克曼温度计的使用、装配操作步骤及注意事项。
实验内容：
1. 将蒸馏水注入浴槽至容积的2/3处，按图1-1所示将接触温度计、电动搅拌器、电热器、温度计等安装好。
2. 将贝克曼温度计的水银柱调刻度到2.5 ℃左右(调节方法见附录三)，并安放到恒温槽中。
3. 旋开接触温度计上部的调节帽固定螺丝，旋动调节帽使标铁指示稍低实验温度处。接通电源、加热并搅拌。注意观察1/10 ℃温度计读数，当温度将接近实验温度时，需重新调节接触温度计标铁，按照调节帽每转动一周，钨丝上升0.1℃的标准调节。这样即可很快调节到实验温度，当1/10 ℃温度计达实验温度，使钨丝与水银处于刚刚接通与断开状态(这一状态可由继电器的衔铁与磁铁接通或断开判断，也可由温度自动控制器的红绿指示灯来判断，一般说来，红灯表示加热，绿灯表示加热停止)。然后固定调节帽，需要注意在调节过程中，绝不能以接触温度计的刻度为依据，必须以1/10 ℃的标准温度计为准。接触温度计的指数，只能给我们一个粗略的估计。
4. 恒温槽灵敏度的测定：待恒温槽已经达到实验温度进行恒温后，观察贝克曼温度计的读数，利用电子秒表，每隔3 min记录一次贝克曼温度计的读数。测定约60 min，温度变化范围要求在±0.15 ℃之内。
5. 改变恒温槽的加热功率，按同样手续测定下一个实验温度的恒温灵敏度。
实验注意事项：
1. 贝克曼温度计属于精密温度计，并且毛细管较长易损坏，所以在使用时必须十分小心，不能随便放置。
2. 拿温度计走动时，要一手握住其中部位，另一手护住水银球，紧靠身边。
3. 用夹子固定温度计必须要垫有橡皮，不能夹得太松或太紧。
4. 贝克曼温度计在使用中，必须直立放置。用放大镜读数时，必须保持镜面的垂直。
四、实验类型或性质
验证性实验
五、实验开出要求
必修
六、实验所需仪器设备
玻璃缸1个 接触温度计(1～100 ℃) 1支
温度计(1/10 ℃) 1支 贝克曼温度计(1/100 ℃) 1支
电子秒表l块 电子继电器(自制) l台
电动搅拌器l台 加热器(加热功率可视需要而调节) 1支
实验项目中文名称：液体饱和蒸汽压的测定
实验项目英文名称：Measurement of Saturated Vapor Pressure
实验项目编码：081602
实验学时：4 学时
适用专业：化学专业
所属课程： 物理化学
开课学院：化学与化工学院
开课学期：第4学期
教材及实验指导书：
杨百勤主编，《物理化学实验》，化学工业出版社，2010年
一、实验目的或任务
1. 掌握静态法测定纯液体饱和蒸汽压的实验原理；
2. 学会饱和蒸汽压的测量技术；
3. 学会图解法求摩尔汽化焓。
二、实验教学基本要求
1. 掌握用静态法(亦称等压法)测定液体饱和蒸汽压的操作方法，并测定出CCl4在不同温度下的饱和蒸汽压。
2. 了解纯液体的饱和蒸汽压与温度的关系，并学会用图解法求CCl4的平均摩尔汽化热和正常沸点的方法。
三、实验教学的内容或要求
实验预习：
1. 明确饱和蒸汽压的定义，了解静态法测定饱和蒸汽压的基本原理。
2. 了解如何检查体系密闭情况以及实验操作时抽气放气的控制。
实验讲解：
讲解实验原理和步骤、实验操作步骤及注意事项。
实验内容：
1. 检查体系密闭情况。按图l装好仪器，关闭活塞S2，打开活塞S1，使测定体系减压，抽至水银压差计汞柱相差2.00×104 Pa(约150 mmHg)左右，关闭S1，观察压差计读数是否变化，以检查体系是否漏气，若不漏气打开S2进行下一步实验。
图1蒸汽压测定装置
2. 测大气压下沸点。通冷却水，将体系水浴加热至90 ℃左右，置于磁力搅拌器上(注意平衡管一定要全部浸没入水中，平衡等位管的结构见图2)，使平衡管中有气泡从C面冲出，空气开始被排出，以赶净A、B管间的空气，不断搅拌，随着温度下降，从C面上冲出的气泡开始慢慢消失，待B、C两管液面等高时，立即读取水温及大气压，即得到该大气压下CCl4液体的沸点。再重复测定一次大气压下沸点，若两次结果一致，紧接按以下步骤实验。
图2 平衡等位管示意图
3. 测不同温度下CCl4的饱和蒸汽压。当上述的B、C两管液面等高时，立即关闭活塞S2，打开活塞S1抽气，使压差计读数相差约5.33×103 Pa(40 mmHg)，再关闭Sl，液体重新又沸腾，不断搅拌，使体系温度下降，直至B、C管液面等高时，记录水温及压差计两边读数。
4．重复步骤3，每次再减压约5.33×l03 Pa，直至水银压差计汞柱相差4.26×104 Pa (约320 mmHg)为止。实验开始和实验结束，应迅速读取两次大气压，取其平均值为实验室大气压。
实验注意事项：
1. 平衡管中A、B液面间的空气必须排除干净。
2. 实验前先熟悉各个活塞开关的作用，注意两人的分工和合作，不要忙乱。开启S1时要慢，严防压差计中水银被抽出。
3. 防止空气倒吸(注意应该如何操作)。
四、实验类型或性质
验证性实验
五、实验开出要求
必修
六、实验所需仪器设备
蒸汽压测定装置(见图4-1) 1套 真空泵1台
磁力搅拌器1台 烧杯(500 mL) 1个
水银温度计(50～100 ℃，1/10 ℃) 1支 气压计(实验室公用)
七、实验所用材料
四氯化碳(分析纯) 去离子水
实验项目中文名称：挥发性双液系沸点-组成相图的绘制
实验项目英文名称：Boiling Point-Composition Phase Diagram of Volatile Two-Phase Aqueous System
实验项目编码：081603
实验学时：4 学时
适用专业：化学专业
所属课程： 物理化学
开课学院：化学与化工学院
开课学期：第4学期
教材及实验指导书：
杨百勤主编，《物理化学实验》，化学工业出版社，2010年
一、实验目的或任务
1. 用回流冷凝法测定沸点时气相与液相的组成，绘制双液系 (环己烷-异丙醇) 的沸点-组成图，并找出恒沸混合物的组成及恒沸温度。
2. 通过实验，学会阿贝折射仪的使用。
二、实验教学基本要求
1. 了解物理化学实验手段中常用的物理方法-光学方法的基本原理。
2. 绘制环己烷-异丙醇双液系的沸点-组成图，并找出恒沸点及恒沸点混合物的组成。
3. 掌握阿贝折射仪的原理及使用方法。
三、实验教学的内容或要求
实验预习：
1. 了解绘制双液系相图的基本原理。
2. 了解本实验中有哪些注意事项，如何判断气-液两相已达平衡。
3. 了解阿贝折射仪的使用。
实验讲解：
讲解实验原理和步骤：相图的绘制方法、阿贝折射仪的使用、操作步骤及注意事项。
实验内容：
1.折射率-组成[nD20- w(％)]工作曲线的绘制。
已知293.2K时环己烷与异丙醇混合溶液的浓度与折射率nD20的数据(见下表)。
| 异丙醇的摩尔分数/%
|
nD20
|
异丙醇的质量分数/%
|
异丙醇的摩尔分数/%
|
nD20
|
异丙醇的质量分数/%
|
| 0
|
1.4263
|
0
|
40.40
|
1.4077
|
32.61
|
| 10.66
|
1.4210
|
7.85
|
46.04
|
1.4050
|
37.81
|
| 17.04
|
1.4181
|
12.79
|
50.00
|
1.4029
|
41.65
|
| 20.00
|
1.4168
|
15.54
|
60.00
|
1.3983
|
51.72
|
| 28.34
|
1.4130
|
22.02
|
80.00
|
1.3882
|
74.05
|
| 32.03
|
1.4113
|
25.17
|
100.00
|
1.3773
|
100.00
|
| 37.14
|
1.4090
|
29.67
|
|
|
|
以上表给出的数据，用坐标纸绘出nD20与质量分数的关系曲线待用。(如在实验测定折射率时的温度不是20℃，则可近似地按温度每升高1 ℃，折射率值降低4×10-4变化率，校正上表中的nD20值后再做工作曲线)。
2. 配制待测溶液(此步骤学生可不做)
配制含异丙醇约(质量分数 / ％) 0.5、1.0、5.0、15.0、40.0、60.0、80.0、90.0的环己烷溶液共八份。盛于有塞锥形瓶中待用。
3. 温度计的校正
将蒸馏器(见下装置示意图)洗净、烘干后用移液管从加料1:1加入异丙醇约25 mL，使温度计水银球的位置一半浸入溶液中，一半露在蒸汽中，通电缓慢加热(注意调压稳压器输出电流一般不超过4A)。待温度恒定后，记录所得温度和室内大气压。停止通电，倾出异丙醇倒回原瓶中。
4. 气液两相折射率的测定
取步骤(二)配制的第1号溶液25 mL同法加热使溶液沸腾。最初在冷凝。
图1 蒸馏器装置
l—盛液容器；2—测量温度计：3—玻璃管；4—袋状部；
5—电热丝；6—冷凝管；7—加液口
管下端袋状部冷凝的液体常不能代表平衡时气相的组成，为加速达到平衡，可将袋状部内最初冷凝的液体倾回蒸馏器中，并反复2～3次，温度计读数恒定后记下沸点，随即将取液管从冷凝管上口插入到袋状部，先用袋状部内的冷凝液将取液管淌洗数次(在袋状部内洗，不取出)，待袋状部位重新积满液体后，待温度恒定后，记下温度，停止加热，用取液管吸取冷凝液，测其折射率(平行测定3次，取平均值)。用水将蒸馏器的蒸馏瓶冷却。用另一支取液管从加料口插入，吸取液相溶液测其折射率(测定前仍需淌洗移液管，并平行测定3次)。测定时动作迅速，以防止由于蒸发而改变成分，实验完毕，将蒸馏器中溶液倒回原瓶。
同法对第2～8号溶液进行实验，各次实验后的溶液均倒回原瓶中，实验过程中应注意室内气压的读数。
实验注意事项：
1.电阻丝不能露出液面，一定要被待测液体浸没，否则通电加热时会引起有机液体燃烧。通过电流不能太大，只要能使待测液体沸腾即可。
2.一定要使体系达到气液平衡，即温度读数要稳定，取样分析前，先用待测液洗涤滴管(在待测液内缓慢捏压，放松橡皮头)。
3.测折射率时要快，以避免不同组分挥发速度不一而影响待测液组成。阿贝折射仪在使用过程中，棱镜表面不能触及硬物，需用擦镜纸擦拭棱镜。
4.实验过程中必须在冷凝管中通入冷却水，以使气相全部冷凝。
5.每个样品测试完毕，必须擦干蒸馏瓶外部的水珠，以免污染样品。
四、实验类型或性质
综合性实验
五、实验开出要求
必修
六、实验所需仪器设备
阿贝折射仪 1台 蒸馏器 1个
超级恒温器 l台 取液管(长、短) 各1支
移液管(25 mL，大肚) 4支 直流稳压电源(0～5 A，0～15 V) 1台
水银温度计(50～100 ℃) 1支
七、实验所用材料
环己烷（分析纯） 异丙醇（分析纯）
实验项目中文名称：三液系（苯-水-乙醇）相图的绘制
实验项目英文名称: Phase Diagram of Three-Phase Aqueous System (Benzene-Water-Alcohol)
实验项目编码：081604
实验学时：4 学时
适用专业：化学专业
所属课程：物理化学
开课学院：化学与化工学院
开课学期：本科第4学期
教材及实验指导书：
杨百勤主编，《物理化学实验》，化学工业出版社，2010年
一、实验目的或任务
1. 用三角坐标系表示三组分系统等温等压相图。
2. 绘制具有一对共轭溶液的苯-水-乙醇三组分系统相图。
二、实验教学基本要求
1. 了解等边三角形坐标系的表示法，掌握三角坐标系中三组分系统相图的绘制方法。
2. 理解用溶解度法绘制三组分相图的基本原理。
三、实验教学的内容或要求
实验预习：
1. 了解用溶解度法绘制相图的基本原理。
2. 了解等边三角形坐标系的表示法。
实验讲解：
讲解实验原理和步骤：滴定、终点判断及实验注意事项。
实验内容：
设有A、B、C三组分，其中A与C、B与C是完全互溶的，A与B则是部分互溶的，其相图为一条开口朝向AB边的帽形曲线，只要测出相图中溶解度曲线上某些均匀分布的点（①、②、③…）的成分，即可在三角坐标纸上绘出该相图。这些点的成分测定可按如下进行。
1. 以已知比例的A和B相混合，使其部分互溶形成两个相。这时，混合物的组成点可根据A、B的比例在三角坐标上确定，设恰在M处。
2. 往M中滴加组分C时，体系的组成点将由M点沿MC线向C点移动，当滴加最后一滴C使体系组成点正好达溶解度曲线上的点①时，体系两相消失，故又由混浊变为澄清。
3. 在上述操作中所获得的①体系中再加入定量的B，体系组成又从点①沿．PB线移到了点P。此刻，均匀的一相的体系中又出现了两相。
4. 在组成为P的溶液中，再如上法一样滴加C直到混浊消失。
这时，体系又达到了溶解度曲线上的另一点②，②点A、B、C的质量百分含量仍可由加入A、B、C三组分的总量来算得。
5. 在上面得到的点②中，重复步骤3、4，又可得到其他一些点。这些点的A、B、C的百分含量都可由加入A、B、C的量求得。将这些点在坐标纸上一一描出，联接起来，便得一个等温等压图。
显然，本实验的苯与上述的A组分相对应，水则与上述B组分对应，乙醇相当于C组分。严格地说，整个实验操作应当在恒温槽中进行。
四、实验类型或性质
验证性实验
五、实验开出要求
必修
六、实验所需仪器设备
锥形瓶(100 mL) 4个 移液管(5 mL，刻度) 1支
滴定管(25 mL，碱式) 1支 滴定管(25 mL，酸式) 1支
七、实验所用材料
苯(工业纯) 无水乙醇(工业纯) 蒸馏水
实验项目中文名称：化学反应平衡常数的测定
实验项目英文名称：Measurement of Chemical Reaction’s Equilibrium Constant
实验项目编码：081605
实验学时：4 学时
适用专业：化学专业
所属课程：物理化学
开课学院：化学与化工学院
开课学期：第4学期
教材及实验指导书：
杨百勤主编，《物理化学实验》，化学工业出版社，2010年
一、实验目的或任务
1.测定反应 
的平衡常数。
2.测定碘在四氯化碳和水中的分配系数。
二、实验教学基本要求
1.明确平衡常数和分配系数的表示方法。
2.了解间接法测定反应
达平衡时I2浓度的原理。
3.明确怎样确定反应
达平衡时KI及KI3的浓度。
三、实验教学的内容或要求
实验内容：
在定温定压下，碘和碘化钾在溶液中建立如下平衡。
为了测定平衡常数，应在不干扰动态平衡状态的条件下测定平衡组成。本实验采用容量滴定法，用
标准溶液测定达平衡时I2的浓度，在滴定过程中随着I2的消耗，上述反应将向左移动，使KI3继续分解，最后只能测定I2和KI3浓度的总和，显然要在KI水溶液中用碘量法直接测出平衡时各物质浓度是不可能的。为了解决这个问题，可在上述溶液中加入CCl4，然后充分摇混，KI和KI3不溶于CCl4，当温度压力一定时，上述化学平衡以及I2在四氯化碳层和水层的分配平衡同时建立，测得四氯化碳层中I2的浓度，即可根据分配系数求得水层中I2的浓度。
实验时将I2的CCl4饱和溶液与水混合，达平衡后
I2(CCl4层中)＝ I2(H2O层中)
设I2在CCl4层中浓度为a'， I2在水层中浓度为a，则分配系数
。
又将I2的CCl4饱和溶液与已知浓度的KI水溶液相混合，在定温定压下有如下平衡：
|    
 水层
  c-(b-a) a b-a
|
| 
四氯化碳层
a'
|
达平衡时，水层中各物质浓度表示如下。
I2的浓度： a = a' Kd
（I2+KI3）浓度用Na2S2O3标准溶液滴定，即得水层中（I2+KI3）总浓度，设为b
KI3浓度：（I2+KI3）浓度 - I2浓度 = （b – a）
KI浓度：由上述反应知，平衡时水层中I2浓度等于Kl初始浓度减去KI3浓度，设KI初始浓度为c，则KI的平衡浓度为[c-(b-a)]。
所以反应
的平衡常数Kc为：
四、实验类型或性质
验证性实验
五、实验开出要求
必修
六、实验所需仪器设备
碘量瓶（500 mL，干燥） 1个 锥形瓶（250 mL） 3个
（250 mL，干燥） 2个 量筒 1个
移液管（50 mL） 1支 恒温槽 1套
（10 mL） 2支 滴定管（25 mL，碱式）1套
（5 mL） 3支
七、实验所用材料
硫化硫酸钠标准溶液（0.01 mol·dm-3） 1％淀粉溶液
碘的四氯化碳饱和溶液
KI溶液（0.1000 mol·dm-3） 四氯化碳（分析纯）
实验项目中文名称： 燃烧热的测定
实验项目英文名称：Measurement of the Heat of Combustion
实验项目编码：081606
实验学时：4 学时
适用专业：化学专业
所属课程：物理化学
开课学院：化学与化工学院
开课学期：第4学期
教材及实验指导书：
杨百勤主编，《物理化学实验》，化学工业出版社，2010年
一、 实验目的或任务
1．用氧弹量热计测定萘的摩尔燃烧热。
2．熟悉贝克曼温度计的测定原理和操作。
二、实验教学基本要求
1．了解用氧弹量热计测定燃烧热的基本原理。
2．熟悉贝克曼温度计的测定原理和正确操作方法。
3．了解氧气钢瓶及减压器的正确操作。
三、实验教学的内容或要求
实验内容：
在适当的条件下，许多有机物都能迅速而完全地进行氧化反应，这就为准确测定它们的燃烧热创造了有利条件。
为了使被测物质能迅速而完全地燃烧，就需要有强有力的氧化剂。在实验中经常使用压力为2.5～3MPa的氧气作为氧化剂。
用氧弹式量热计进行实验时，氧弹放置在装有一定量水的铜水桶中，水桶外是空气隔热层，再外面是温度恒定的水夹套。样品在体积固定的氧弹中燃烧放出的热、引火丝燃烧放出的热和由氧气中微量的氮气氧化成硝酸的生成热，大部分被水桶中的水吸收；另一部分则被氧弹、水桶、搅拌器及温度计等所吸收。在量热计与环境没有热交换的情况下，可写出如下的热量平衡式：
(3-1)
式中Qv——被测物质的定容热值，J·g-1；
a ——被测物质的质量，g；
q——引火丝的热值，J·g-1(铁丝为 -6694J·g-1)；
b——烧掉了的引火丝质量。g；
5.98——硝酸生成热为 -59831J·mol-1，当用0.100mol·dm一3NaOH滴定生成的硝酸时，每毫升碱相当于 -5.98J；
c——滴定生成的硝酸时，耗用0.100mol·dm-3NaＯH的体积，mL；
W——水桶中水的质量，g；
C水——水的比热容，J·g-1·K-1；
C总 ——氧弹、水桶等的总热容，J·g-1；
△t——与环境无热交换时的真实温差。
如在实验时保持水桶中水量一定，把式(3-1)右端常数合并得到下式：
(3-2)
式中K——量热计常数，J·K-1， K=W·C水+C总。
从式(3-2)可知，要测得样品的Qv，必须知道仪器常数K。测定的方法是以一定量的已知燃烧热的标准物质(常用苯甲酸，其燃烧热以标准试剂瓶上所标明的数值为准)在相同的条件下进行实验。测得t低、t高，就可按式(3-2)算出K值。
四、实验类型或性质
综合性实验
五、实验开出要求
必修
六、实验所需仪器设备
GR．3500型氧弹量热计 (压片机) 1台 分析天平 1部
容量瓶(1L、2L) 各1个 滴定管(50ml，碱式) 1支
锥形瓶(150mL) 1个 万用电表(公用) 1部
七、实验所用材料
苯甲酸(分析纯) 萘(分析纯) 引火丝
NaOH标准溶液(0.100mol·dm) 酚酞指示剂。
实验项目中文名称：凝固点降低法测定摩尔质量
实验项目英文名称：Measuring Molecular Weight by Lowering Freezing Point
实验项目编码：081607
实验学时：4 学时
适用专业：化学专业
所属课程：物理化学
开课学院：化学与化工学院
开课学期：第4学期
教材及实验指导书：
杨百勤主编，《物理化学实验》，化学工业出版社，2010年
一、 实验目的或任务
1．掌握凝固点降低法测定萘的摩尔质量的原理与方法。
2．学会正确使用贝克曼温度计。
二、实验教学基本要求
1．了解凝固点降低法测定摩尔质量的原理与方法。
2．了解贝克曼温度计的构造及使用方法。
三、实验教学的内容或要求
当溶质和溶剂不生成固溶体，而且浓度很稀时，溶液的凝固点降低△Tf与溶质的质量摩尔浓度成正比，则：
(7-1)
或 
(7-2)
式中 
——凝固点降低常数，它取决于溶剂的性质；
MB——溶质的摩尔质量，kg·mol-1；
——溶质的质量，kg；
mA——溶剂的质量，kg。
根据式(7-2)，我们只要测定已知浓度溶液的△Tf，便可计算出溶质摩尔质量。
对于凝固点高于0℃的物质，通常利用冰作为降温介质。纯物质在凝固前，液体的温度随时间均匀下降，当达到凝固点时，液体结晶，放出热量，补偿了对环境的热损失，因而温度保持恒定，直至全部凝固为止，以后温度又均匀下降。若以温度对时间作图得到的冷却曲线如图7-1(I)所示，实际上液体结晶过程往往有过冷现象，液体的温度要降到凝固点以下才析出晶体，随后温度再上升至凝固点。
溶液的冷却情况就不相同，当冷却至凝固点时，开始析出固体纯溶剂，由于溶剂自液相析出后，溶液的浓度相应地提高，因而溶液的凝固点并不是一个恒定温度，而是随着溶剂的不断析出凝固点也不断降低，故在测定一定浓度溶液的凝固点时，要求析出的固体越小越好，否则会影响原溶液浓度。过冷程度也尽量减少，若过冷现象严重，则所测的凝固点将偏低。为此在结晶时可加入少量溶剂的微小晶粒作为晶种，促使晶体生成，或用加速搅拌方法加快晶体形成。
由以上讨论可知，溶液的凝固点应为冷却曲线上温度回升所达到的最高点。
本实验以苯为溶剂，以萘为溶质，测定凝固点降低值△Tf，按公式计算萘的摩尔质量
四、实验类型或性质
综合性实验
五、实验开出要求
必修
六、实验所需仪器设备
凝固点下降仪 1套 读数放大镜 1个
贝克曼温度计 1支 大、小搅拌器 各1个
普通温度计(0～100℃) 1支 压片机 公用
玻璃缸 1个 木盖及软木塞
移液管(25mI) 1支
七、实验所用材料
萘(分析纯) 苯(分析纯) 碎冰等
实验项目中文名称：金属相图的绘制
实验项目英文名称： Phase Diagram of Metal
实验项目编码：081608
实验学时：4 学时
适用专业：化学专业
所属课程：物理化学
开课学院：化学与化工学院
开课学期：第4学期
教材及实验指导书：
杨百勤主编，《物理化学实验》，化学工业出版社，2010年
一、实验目的或任务
1．用热分析法测绘锡-铋二元合金相图。
2．了解纯物质的步冷曲线和混合物的不冷曲线的形状不同之处。
二、实验教学基本要求
1．用热分析法绘制锡-铋二元合金相图。
2．掌握步冷曲线的绘制和利用。
三、实验教学的内容或要求
实验内容：
金属的熔点-组成图可根据不同组成的合金的冷却曲线求得。将一种合金或金属熔融后，使之逐渐冷却，每隔一定时间记录一次温度，表示温度与时间的关系曲线称为冷却曲线或步冷曲线。当熔融体系在均匀冷却过程中无相的变化，其温度将连续均匀下降，得到一条平滑的冷却曲线；如果在冷却过程中发生了相变，则因放出相变热，使热损失有所抵偿，冷却曲线就会出现转折或水平线段，转折点所对应的温度，即为该组成合金的相变温度。对于简单的低熔二元体系，具有三种形状的冷却曲线。由这些冷却曲线即可绘出合金相图。
用热分析法测绘相图时，被测体系必须时时处于或接近相平衡状态，因此体系的冷却速度必须足够慢才能得到较好的结果。
Sn-Bi合金相图还不属于简单低共熔类型，当含Sn 85%以上即出现固熔体。因此用本实验的方法还不能作出完整的相图。
四、实验类型或性质
综合性实验
五、实验开出要求
必修
六、实验所需仪器设备
镍铬-镍硅铠装热电偶 1支 自动平衡记录仪 1台
计时器 1支 小保温瓶 1个
盛合金的干锅 5个 电炉或酒精灯 2个
调压器 2个 坩埚钳 1个
七、实验所用材料
纯锡；纯铋；锡-铋合金
实验项目中文名称：原电池电动势的测定
实验项目英文名称：Measurement of the Primary Cell’s Electromotive Force
实验项目编码：081609
实验学时：4 学时
适用专业：化学专业
所属课程：物理化学
开课学院：化学与化工学院
开课学期：第5学期
教材及实验指导书：
杨百勤主编，《物理化学实验》，化学工业出版社，2010年
一、实验目的或任务
1. 测定Cu-Zn电池的电动势和铜电极、锌电极的电极电势。
2. 用电动势法测定溶液的pH值。
3. 掌握对消法测定电池电动势的原理以及电位差计的使用。
二、实验教学基本要求
1. 掌握铜电极、锌电极的制备方法，以及饱和甘汞电极、标准电池和检流计等在使用时的注意事项，以及电位差计的简单原理。
2. 掌握电位差计的使用，理解对消法原理，掌握测定电池电动势的线路和操作步骤。
三、实验教学的内容或要求
实验内容：
设本实验测定以下四个电池的电动势：
(1) Zn / ZnSO4 (b=0.100 mol·kg-1) // CuSO4 (b=0.100 mol·kg-1)/Cu
(2) Zn / ZnSO4 (b=0.100 mol·kg-1) // KCI(饱和) //Hg2Cl2(s)/Hg
(3) Hg / Hg2C12(s) / KCl (饱和) // CuSO4(b=0.100 mol·kg-1)/Cu
(4) Hg / Hg2C12(s) / KCl (饱和) // 未知pH值溶液/Q·H2Q(s)/Pt
(一) 电极的制备
1. 铂电极和饱和甘汞电极采用商品电极。在使用前用蒸馏水淋洗干净。若铂电极的铂片上有油污，应在丙酮中浸泡，然后再用蒸馏水淋洗。饱和甘汞电极使用前应注意检查其电极内的溶液是否饱和。
2. 铜电极在使用前需进行处理。首先在稀硝酸内浸洗，取出后用蒸馏水冲洗，而后用铜电极作阴极，铜棒作阳极，在镀铜溶液中进行电镀，其装置见图10-2所示，电流密度控制在20 mA·cm2左右，电镀约15 min，使其表面上有一紧密的镀层。取出后用蒸馏水淋洗，少许所测溶液淋洗即可使用。
(二) 盐桥制备
1. 锌电极先用稀硫酸浸洗少许时间，洗除其表面的氧化层，取出后用蒸馏水冲洗，然后浸入饱和硝酸亚汞溶液3～5 s，取出用滤纸擦拭，使电极表面有一层均匀的汞齐，再用蒸馏水淋洗(注：汞为剧毒物质，用于擦拭的滤纸应投入指定的容器中)。少许所测溶液淋洗即可使用。
2. 酯氢醌电极的制备，先取少许醌氢醌固体投人未知pH溶液中，搅拌使其成饱和溶液，然后插入铂电极即可。
制备方法 以琼胶：氯化钾：水=1：4.5：20的比例加入烧瓶中，用热水浴加热至溶解，趁热灌入干净的U形管中。
冷却后即可使用。
(三) 电动势的测定
1.组装待测电池。
2.将标准电池、工作电池、待测电池以及检流计分别按附图5-2连接在UJ-25型电位差计上(注意正负极不可接错)，经教师检查后，方可进行下一步实验。
3.校正电位差计。读取标准电池上温度计的温度值，计算标准电池在该温度时的电动势，将标准电池的温度补偿旋钮调节在该电动势处，然后将转换开关扳向“N”处，转动工作电流调节旋钮粗、中、细、微(相当于原理图中r)，依次按下电计按钮“粗”、“细”直到检流计指零为止。此时电位计已校正好了，由于工作电池的电动势会发生变化，因此在测量过程中需经常校正电位差计。
4. 测量待测电池的电动势，将转换开关扳向“Xl” (或X2)位置，从大到小旋转电势测量旋钮，按下电计按钮“粗”、“细”，直调到检流计指零为止，6个小窗口内的读数即为待测电池的电动势，同时记下室温。
实验完毕后，必须把所用电极用蒸馏水冲洗干净，放置指定位置，把盐桥放人指定容器内，其他仪器复原、洗净，检流计必须短路放置。
实验注意事项：
1. 在连接线路时，切勿将标准电池、工作电池、待测电池的正、负极接错。
2. 检流计不用时一定要短路，在进行测量时，一定要顺次先按电位差计上的“粗”按钮，待检流计光点调到零附近后，再按“细”按钮，以免检流计偏转过猛而损坏，另外，按下按钮的时间要短，不超过一秒，以防止过多的电量通过标准电池或被测电池，选成严重的极化现象，破坏了被测电池的电化学可逆状态。
3. BC9型饱和标准电池在20℃时，E 20=1.018643 V，在t℃时为：
在校正电位差计时，应先根据上述公式计算出实验温度时标准电池的电动势E20，使用标准电池时应注意以下几点。
(1) 使用温度在4～40℃之间。
(2) 切勿将电池倒置、倾斜或摇动。
(3) 正、负极不可接错。
(4) 该电池只能用校正电位差计，不能作为电源，不允许有10-4 A以上电流通过，绝不可用伏特计或万用表测量其端电压。
(5) 每隔1年左右需重新校正电动势。
4. 在使用饱和甘汞电极时，电极内应充满饱和氯化钾溶液，电极封帽应取下。
5. 铜电极、锌电极制备好后，应立即浸泡在所测溶液中，以防其在空气中污染。
四、实验类型或性质
综合性实验
五、实验开出要求
必修
六、实验所需仪器设备
UJ-25-9直流电位差计 1台 铜电极(自制) 1支
Acl5／2型直流光点式检流计 1台 锌电极(自制) 1支
BC9型饱和标准电池 1 只 甲电池 2节
铂电极(213型) 1支 连接导线 5根
饱和甘汞电极(212型) 1支 电极架 1个
盐桥 4根 小烧杯（50 mL）4个
镀铜装置 l套
七、实验所用材料
硫酸铜 (0.100 moL.kg-1) 硫酸锌 (0.100 moL.kg-1) 饱和氯化钾溶
未知pH溶液 醌氢醌(固体) HNO3 (32％) 饱和硝酸亚汞溶液
实验项目中文名称：表面活性剂性质与乳状液性质测定
实验项目英文名称：The Surfactants’ and Emulsions’ Properties Study
实验项目编码：081610
实验学时：4 学时
适用专业：化学专业
所属课程：物理化学
开课学院：化学与化工学院
开课学期：第5学期
教材及实验指导书：
杨百勤主编，《物理化学实验》，化学工业出版社，2010年
一、实验目的或任务
1.测定阴离子型表面活性剂——十二烷基硫酸钠的临界胶团浓度（cmc值）。
2.通过实验掌握乳状液的制备、鉴别及破乳方法、掌握光学显微镜的使用方法。
二、实验教学基本要求
1.掌握电导法测定离子型表面活性剂的临界胶团浓度的方法，了解表面活性剂的临界胶团浓度测定的几种方法。
2.掌握乳状液的基本知识、了解显微镜的成像原理及使用技术。
3.通过正丁醇水溶液浓度-表面张力的计算，得出吸附量τ-浓度c的关系，掌握等温吸附曲线的绘制方法。
三、实验教学的内容或要求
实验内容：
(一) 电导率仪的调节
1. DDS-11A型电导率仪面板图见附录六附录图11示。通电前，先检查表针是否指零，如不指零，调节表头的调整螺丝，使表针指零。
2. 接好电源线，经指导教师检查后，方可进行下一步，将校正、测量选择开关扳向“校正”，打开电源开关预热3～5 min，待表针稳定后，旋转校正调节器，使表针指示满度。
3. 将高低周开关扳向“高周”，调节电极常数调节器在与所配套的电极常数相对应位置上，量程选择开关放在“×103”黑点档处。
(二) 溶液电导率的测量
1. 移取0.002 mol·dm-3的C12H25SO4Na溶液50 mL，放人1#烧杯中。
2. 将电极用电导水淋洗，用滤纸小心擦干(注意：千万不可擦掉电极上所镀的铂黑)，插入仪器的电极插口内，旋紧插口螺丝，并把电极夹固好，小心地浸入烧杯的溶液中。打开搅拌器电源，选择适当速度进行搅拌(注意：不可打开加热开关)，将校正、测量开关扳向“测量”，待表针稳定后，读取电导率值。然后依次将0．020 mol·dm-3的C12H25SO4Na溶液滴入1、4、5、5、5 mL，并记录滴入溶液的体积数和测量的电导率值。
3. 将校正、测量开关扳向“校正”，取出电极，用电导水淋洗，擦干。
4. 另取0.010 mol·dm-3的C12H25SO4Na溶液50 mL，放入2#烧杯中。插入电极进行搅拌，将校正、测量开关扳向“测量”，读取电导率值。然后依次将0.020 mol·dm-3的C12H25SO4Na溶液滴入8、10、10、15 mL，。记录所滴入溶液的体积数和测量的电导率值。
实验结束后，关闭电源，取出电极，用蒸馏水淋洗干净，放入指定的容器中。
实验注意事项
1. 电导电极上所镀的铂黑不可擦掉，否则电极常数将发生变化。
2. 电极在冲洗后必须擦干，以保证溶液浓度的准确，电极在使用过程中，其极片必须完全浸入所测的溶液中。
3. 每次测量前，必须将仪器进行校正。
4. 测量过程中，搅拌速度不可太快，以免碰坏电极。
(三) 乳状液性质的测定
1. 剂在水中法
(1) 取1％油酸钠水溶液40 mL于100 mL磨口锥形瓶中，逐滴加入甲苯猛烈摇荡，每加2 mL，甲苯摇约半分钟，直到加入甲苯总量为8 mL为止，观察每次加入甲苯和振荡后的情况，盖紧瓶塞，待用，此为乳状液I。
(2) 取1％十二烷基硫酸钠水溶液25 mL于100 mL磨口锥形瓶中，同(1)法逐渐加入甲苯摇荡，直到加入甲苯总量为5 mL为止。观察现象，待用，此为乳状液Ⅱ。
2. 剂在油中法
(1) 取1％Span-80煤油溶液25 mL于100 mL磨口锥形瓶中逐渐加入水猛摇动，每次加水1 mL，直到水总量为5 mL为止。观察现象，待用，此为乳状液III。
(2) 取0.5％羊毛脂煤油溶液25 mL于100 mL磨口锥形瓶中，同(1)逐渐加入水猛烈摇动，直到水总量为5 mL为止。观察现象，待用，此为乳状液IV。
3. 界面生皂法
(1) 取0.1 mol·dm-3的NaOH水溶液30 mL，于100 mL磨口锥形瓶中，加入1～2 mL椰子油，摇动得稳定的乳状液V。
(2) 在100 mL烧杯中放0.8 g三乙醇胺和25 mL水混合，在搅拌下将0.8 g油酸和11 g液体石蜡的混合液加入，1 min加完，继续搅拌2 min。
4. 高分子物质作稳定剂
(1)取25 mL 1％明胶水溶液于100 mL磨口锥形瓶中，逐滴加入5 mL煤油，猛烈摇动。
(2)取25 mL1％明胶水溶液于100 mL磨口锥形瓶中，逐滴加入5 mL甲苯，猛烈摇动。
5. 混合乳化剂
取20 mL石油醚，加入少许Span-20使其溶解，再加入5 mL0.1％的Tween-20水溶液摇动，观察。
6. 冷霜的制备
取0.6 g硼砂溶解在25 mL水中，另取11 g蜂蜡溶于25 g液体石蜡油中(需加热溶解)。当蜂蜡液尚未冷却时，I在电动搅拌下将石蜡油的混合液滴入水相，冷却后即成。
上述制得的各乳状液均用下列（二）中最简便的一种方法鉴别其类型。
（四）乳状液类型的鉴别
1. 混合法：将一小滴乳状液放在载物玻璃片上，此与液滴并列着滴一滴水或非极性液（如苯），水滴和非极性液滴可以假定是分散介质。倾斜载物玻璃片，使两液滴接触，并观察丽液滴是否合而为一。若液滴合而为一，则表示所取的液体是该乳状液的分散介质（外相）。
2. 染色法：选用一种能溶于非极性液体而不溶于水中的染料(如苏丹Ⅲ苯溶液)，将染料滴在载物玻璃片上的乳浊层上。如果分散介质是油，则染料很快地溶解到包围着液滴的液体中去。如果分散相是油，则液滴染上了颜色，但需要猛烈摇荡后才能染上颜色。染色后，在显微镜下观察乳状液内外相的颜色。由此可以判断以上制得乳状液的类型。
3. 电导法。对上述制得的乳状液各取10 mL，放入大试管中，测其电导率，若外相是水应有一定的电导，否则电导值很小。
(五) 乳状液的变型
采用电导法测定乳状液的变型。取乳状液I 20 mL插入电导电极测其电导率，再向上述乳状液中加入一滴饱和～C13溶液，摇动后测电导率值。每加一滴测一次电导率，至电导率突然下降为止，再用染色法鉴定其类型。
(六) 破乳
若乳状液赖以稳定的乳化剂受到破坏，或是被虽有表面活性但不能形成坚固的界面膜的物质从界面上顶替走。则乳状液的稳定性受到破坏，发生破乳。
分别在两支试管中各取5 mL乳状液V，一支试管中加入5 mL，浓盐酸，另一支试管中加入2 mL正丁醇（或戊醇），摇动后。静置观察，解释实验结果。
四、实验类型或性质
综合性实验
五、实验开出要求
必修
六、实验所需仪器设备
显微镜 1台 滴定管（25 mL，酸式） 2支
DDS-11A 1台 量筒（500 mL） 1个
磁力搅拌器 1台 大试管 6支
磨口锥形瓶（100 mL） 7个 烧杯(100 mL，干燥) 5个
DDS-11A型电导率仪 1台 DJS-1型铂黑电导电极 1支
78-1型磁力加热搅拌器 1台 移液管（50 mL） 2支
七、实验所用材料
油酸钠溶液(1％) 十二烷基硫酸钠溶液(1％) 明胶水溶液(1％)
苯溶液(1％) 油酸Span-80 煤油溶液(1％)
三乙醇胺羊毛脂 煤油溶液(0.5％) Tween-20水溶液(1％)
Na0H溶液（0.1 mol·dm-3） 甲苯（分析纯） 正丁醇（分析纯）
椰子油 蜂蜡 硼砂 煤油 石油醚 苏丹III 饱和AlCl3溶液
十二烷基硫酸钠(0.020，0.010，0.002 mol·dm-3) 电导水
实验项目中文名称：溶液中的吸附作用和表面张力测定
实验项目英文名称：Measurement of Solution’s Absorption and Surface Tension
实验项目编码：081611
实验学时：4 学时
适用专业：化学专业
所属课程：物理化学
开课学院：化学与化工学院
开课学期：第5学期
教材及实验指导书：
杨百勤主编，《物理化学实验》，化学工业出版社，2010年
一、实验目的或任务
1. 测定不同浓度的正丁醇水溶液的表面张力。
2. 计算不同浓度时的吸附量，画出τ~c等温吸附曲线。
二、实验教学基本要求
1. 通过最大气泡法测定表面张力，掌握一种表面张力的测定方法。
2. 通过正丁醇水溶液浓度-表面张力的计算，得出吸附量τ-浓度c的关系，掌握等温吸附曲线的绘制方法。
三、实验教学的内容或要求
实验内容：
1.配制不同浓度的正丁醇水溶液
配制0.02、0.05、0.1、0.2、0.25、0.3、0.35、0.5 mol.dm-3的正丁醇水溶液各100 mL。
2. 毛细管常数的测定
先将预先洗净的表面张力仪3及玻璃管8按图17-3安装好并浸入恒温槽恒温10 min，另在抽气瓶6中注入水，在表面张力仪3中注入已知表面张力的标准液体如水，使液面与毛细管端部恰好接触，让其恒温，调整表面张力仪在恒温槽内位置，使毛细管端面保持水平，然后打开抽气管活塞，让水缓慢滴下而导致3内逐渐减压，直至气泡冲出毛细管尖端时，压力计液柱差就突然下降，记下突然下降前压力计两边的液柱的最大高度差△h，由△h及已知σ可以计算毛细管常数k。
3. 正丁醇水溶液表面张力的测定
依照测定标准液△h的方法测定以上不同浓度（mol.dm-3）正丁醇水溶液的压力差△h，每次测量前，必须用待测液洗涤表面张力仪及毛细管内壁2～3次，注意毛细管尖端不要碰损和玷污。
实验注意事项
1. 实验成败的关键在于毛细管尖端和表面张力仪的洁净，注意洗净。
2. 杂质对σ影响很大，所以配制溶液标准液最好用双蒸水。
3. 在控制抽气瓶中水的流速时，注意让气泡一个个均匀产生，一般使每一气泡的形成时间不少于10 s，为了避免读数误差，可读三次取平均值。
4. σ与温度有关，注意表面张力仪中液面需要埋在水面下，估计待测温度已达平衡对才可测定。
四、实验类型或性质
验证性实验
五、实验开出要求
必修
六、实验所需仪器设备
磨口的表面张力仪 1套 恒温槽 1个
温度计 1支 抽气瓶 1个
容量瓶（100 mL） 9个 U形压差计 1台
刻度移液管（5 mL、1 mL） 各1支
七、实验所用材料
正丁醇(分析纯)
实验项目中文名称：蔗糖水解速率常数的测定
实验项目英文名称：Measurement of Rate Constant for Sucrose Hydrolysis
实验项目编码：081612
实验学时：4 学时
适用专业：化学专业
所属课程：物理化学
开课学院：化学与化工学院
开课学期：第5学期
教材及实验指导书：
杨百勤主编，《物理化学实验》，化学工业出版社，2010年
一、实验目的或任务
1. 了解旋光仪的简单构造原理掌握使用方法。
2. 测定蔗糖水解反应的速率常数。
二、实验教学基本要求
1. 通过蔗糖溶液比旋光度的测定，了解旋光仪的简单构造原理，并掌握使用方法。
2. 利用旋光仪测定速率常数，掌握动力学方程的建立方法。
三、实验教学的内容或要求
实验内容：
(一) 了解和熟悉旋光仪的构造和使用方法
(二) 旋光仪零点校正
蒸馏水为非旋光性物质，可用于校正旋光仪零点(α =0时仪器对应的刻度)。洗净旋光管，关闭一端并充满蒸馏水，盖上玻璃片，管内不应有气泡(以免观察时视野模糊)。为此装水时，应使水在管口形成凸出的液面，旋紧管盖，用滤纸将管外及两端玻璃片外水珠擦干，旋光管放入旋光仪中，打开光源，调整目镜焦距，使视野清楚，旋转旋光仪的检偏镜，使视野观察到明暗相等的三分视野为止，记下检偏镜的旋转角α，重复数次取其平均值，此值即为仪器之零点。
(三) 配制溶液
用粗天平称取10 g的蔗糖溶于约20 mL蒸馏水中，倒入50 mL容量瓶，稀释至刻度，若溶液不清应过滤一次，即得20％蔗糖溶液。
(四) 蔗糖水解旋光度的测定
用移液管取新配制20％的蔗糖溶液25 mL，放入叉形反应管一侧，再用另一支移液管取2 mol·dm-3的HCl溶液25 mL放入叉形反应管另一侧，将叉形反应管置于恒温槽中恒温10 min，将HCl溶液倒入蔗糖溶液中，使溶液混合并开始记时(反应开始)，反复摇荡，使溶液混合均匀。用此溶液荡洗旋光管2～3次后，装满旋光管，擦干管外及两端玻璃片上的溶液(注意管内不许有气泡)。由于温度的改变，需将旋光管重新放入恒温槽中恒温5 min左右，取出擦干，放入旋光仪中，测定旋光度a1并同时记时tl (由于毗随时间变化，找平衡点要迅速，并立即记时，尔后再读取旋光度at)。再将旋光管重新置于恒温槽中，开始每隔5 min测量一次，反应40 min后，可每隔10～15 min测量一次。
(五) α∞的测定
将反应液放置48 h后，在相同温度下测定溶液的旋光度即为α∞值。为缩短时间，可将剩余的混合液置于50～60 ℃水浴上温热30 min，然后冷却至测定温度，再测旋光度即为α∞数值。注意水浴温度不能超过65 ℃，否则产生副反应，颜色变黄，加热过程亦应避免溶液蒸发，影响浓度。
实验注意事项
1. 在测定之前，必须熟练掌握旋光仪的使用。能正确而迅速地找到平衡点并准确读数。
2. 旋光管盖只要旋至不漏水即可，过紧旋扭会造成损坏或假旋光。
3. 反应速率与温度有关，故叉形反应管两侧溶液需待恒温后才能混合。另外在测量时，也应缩短旋光管在恒温槽外的停留时间。
4. 实验结束后，应将旋光管洗净，装满蒸馏水，防止酸对旋光管的腐蚀。
5. 旋光仪的钠光灯不宜长时间开启，测时间隔长时应熄灭，以免损坏，本实验可以不关闭。
四、实验类型或性质
验证性实验
五、实验开出要求
必修
六、实验所需仪器设备
旋光仪及附件 1套 移液管（25 mL，公用） 2支
叉形反应管 1支 恒温槽(公用) 1套
容量瓶（50 mL） 1个 洗耳球(公用) 1个
七、实验所用材料
蔗糖（化学纯） 盐酸（2 mol.dm-3）
实验项目中文名称：乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定
实验项目英文名称： Measurement of Rate Constant for Acetic Ether Saponification
实验项目编码：081613
实验学时：4 学时
适用专业：化学专业
所属课程：物理化学
开课学院：化学与化工学院
开课学期：第5学期
教材及实验指导书：
杨百勤主编，《物理化学实验》，化学工业出版社，2010年
一、实验目的或任务
1. 了解测定化学反应速率常数的另一物理方法——电导法。
2. 了解二级反应的特点，学会用图解法求解二级反应的速率常数，了解反应活化能的测定方法。
3. 熟悉DDS-11A型电导率仪的使用。
二、实验教学基本要求
1. 通过乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定，熟悉DDS-11A型电导率仪的使用。
2. 利用电导率仪测定乙酸乙酯皂化反应速率常数，掌握图解法求解二级反应的速率常数，并用于反应活化能的计算。
三、实验教学的内容或要求
实验内容:
1. 调节恒温槽水温到指定温度(实验前，可由教师调好)
2. 电导率仪调节和使用
3. κ0和κ∞的测定
移取约20 mL的0.0100 mol.dm-3 NaOH溶液加入到洗净烘干的一支大试管中，铂黑电极用该溶液淋洗后插人大试管，放入恒温槽，恒温约10 min。调节电导率仪开始测量，即0.0100 mol.dm-3 NaOH溶液的电导率κ0。和上述方法相同，在另一支大试管中装入约20 mL的 0.0100 mol.dm-3 NaAc溶液，用该液淋洗铂黑电极，同法测量其电导率即为κ∞。测量时，每种溶液要平行测量三次，每次测量误差必须在允许范围内，否则继续测量。
4. κt的测量
在洗净烘干的叉形反应管中，仔细地取20 mL的0.0200 mol.dm-3 的NaOH溶液装入一侧，取20 mL的0.0200 mol.dm-3的CH3COOC2H5溶液装人另一侧，塞好塞子，放人恒温槽恒温10 min，取出叉形管，使二支管溶液进行混合，同时记时作为反应起始时间，并仔细地使溶液混合均匀。
当反应进行到5 min时，按照测定κ0的方法测电导率一次，并在10、15、20、25、30、40、50、60 min各测电导率一次，记录电导率κt和时间t。
5. 活化能的计算
调节恒温槽温度为另一指定温度(实验前由教师调好)，重复上述步骤，测定其κ0、κt、κ∞由于温度升高，反应加快，κt的测量应控制在半小时左右，每次测量间隔相应缩短，通过数据处理计算出该温度下反应的速率常数，按式(16-5)计算活化能E。条件许可时做此步。
实验结束后，关闭电源，取出电极，用蒸馏水冲洗干净。
实验注意事项
1. 所用溶液均需新鲜配制并塞好瓶塞，防止空气中CO2进入瓶中。
2. 为使NaOH溶液和CH3COOC2H5溶液混合均匀，需使两溶液在叉形反应管中多次来回往复。
3. 小心取放电导电极，以免损坏。电导电极的插入，不能污染待测液，更不能影响浓度。
4. 为使读数精确，每次读数前应将电导率仪上的校正测量开关扳至校正位置，再用校正调节器调整表针至满刻度再行测量。
四、实验类型或性质
验证性实验
五、实验开出要求
必修
六、实验所需仪器设备
DDS-11A型电导率仪 1台
恒温槽 l套 DJS-1型铂黑电导电极 1支
大试管（50mL） 2个 叉形反应管 1支
移液管（10 mL，公用） 2支 移液管（20 mL，公用） 2支
七、实验所用材料
氢氧化钠（0.0200, 0.0100 mol.dm-3新鲜配制）
乙酸乙酯（0.0200 mol.dm-3新鲜配制）
醋酸钠（0.0100 mol.dm-3新鲜配制）
实验项目中文名称：配合物组成和不稳定常数的测定 ——等摩尔系列法
实验项目英文名称： Determination of the Composition of Complexes and Instability Constant ——Equimolar Series Method
实验项目编码：081614
实验学时：4 学时
适用专业：化学专业
所属课程：物理化学
开课学院：化学与化工学院
开课学期：第5学期
教材及实验指导书：
杨百勤主编，《物理化学实验》，化学工业出版社，2010年
一、 实验目的或任务
1. 学会用等摩尔系列法测定配合物组成，
2. 掌握不稳定常数的基本原理和实验测定方法。
3. 掌握722型光栅分光光度计和pHS-3C型酸度计的使用方法。
二、 实验教学基本要求
1. 了解用分光光度法测定配合物组成及不稳定常数的基本原理。
2. 了解722型光栅分光光度计的构造原理及使用方法。
三、 实验教学的内容或要求
实验内容:
配合物MAn在水溶液中存在着下列平衡：
达配位平衡时
(6-1)
式中 
——配合物不稳定常数；
——分别为配位平衡时金属离子（中心离子)、配位体和配合物的浓度；
n——为配位数。
在配合物的生成反应中，常伴有颜色的明显变化，因此研究配合物的吸收光谱可以测定它们的组成和不稳定常数。
(一)配合物组成的测定
在维持金属离子M和配位体A总浓度不变的条件下，取相同的M溶液和A溶液配成一系列
的溶液，这一系列溶液称为等摩尔系列溶液。当所生成的配合物MAn的浓度最大时，配合物的配位数n可按n=CA,max／CM,max关系直接由溶液的组成求得。
显然，通过测定某一随配合物含量发生相应变化的物理量，例如光密度D的变化，作出性质-组成图，从曲线的极大点便可直接得到配合物的组成。
配合物的浓度和光密度的关系符合Lambert-Beer定律。
I=I0exp（-Kcd）
故 ln I0/I= Kcd = D
式中 K——吸收系数，它与溶液的性质、入射光波长有关；
c——溶液浓度；
d——盛放溶液的比色皿透光厚度；
D——光密度；
T——透光率；
A——吸光度。
利用分光光度计或光谱仪器测定溶液光密度D与浓度c的关系，即可求得配合物的组成，不同配合物的光密度-组成图具有不同的形式。
若除配合物外，金属离子M及配位体A与配合物在同一波长有一定吸收，则必须对所测光密度值加以校正，即在光密度。组成图上，联结配位体浓度为零和金属离子浓度为零的两点直线，把实验所观察到的光密度值D减去对应组成上该直线读得的光密度值D'，所得之差值
就是该溶液中配合物的光密度值(见图6-1)，然后作
图从极大点可求得配合物的组成。
欲得到较好的结果，应选择被测溶液最适宜的波长，其方法是通过测定不同波长时该溶液的光密度值，作波长-光密度曲线，从中选择配合物吸收度较大而其他离子吸收度较小的波长，本实验选择700nm或700nm以上较为适宜。
配合物的组成与溶液的pH值有关，例如Cu(Ⅱ)-磺基水杨酸配合物，pH值在3～5.5时形成MA型，pH值在8.5以上时形成MA2型，而pH值在5.5～8.5时，则由MA型转化为MA2型。
磺基水杨酸的结构如下：
-SO3H中的H在水溶液中易离解，-COOH中H在水溶液中较易离解，-OH中的H在水溶液中难离解。
(二)不稳定常数的测定
在配合物明显解离的情况下，用等摩尔系列法得到图6-2中的曲线2，曲线具有不明显的转折。如果在A和M处作曲线的切线P和Q，两线交于N点，N与曲线2极大点的组成相同，虚线1代表配合物不解离时光密度变化的情形。
设在N点的光密度为D0，曲线2极大点的光密度为D，则配合的解离度a为： 
因MA型配合物的
，故将该配合物浓度c及式(6-2)求出的a代入此式，即可算出不稳定常数。
当配合物解离度很小时，此法不易得到准确结果，此时，可在
曲线上找出光密度相等的两点(如图6-3中的a-a'点，b-b’点等)，在对应两点的溶液中配合物浓度必定相等，设对应于两等光密度点的起始金属离子浓度和配位体浓度分别为cM、cM'和cA、cA'，则： 
解上列方程，可得x，进而可求得K不稳的值。
通常，配合物溶液的光密度与温度有关。
Cu(Ⅱ)-磺基水杨酸配合物溶液的光密度在20~30℃间随温度变化很小，在实验误差范围之内。
四、 实验类型或性质
综合性实验
五、 实验开出要求
必修
六、 实验所需仪器设备
722型光栅分光光度计 1台 pHS-3C型酸度计 l台
磁力搅拌器 l台 容量瓶(50mL) 11个
烧杯(50mL) 13个 滴瓶(100mL) 4个
洗瓶(500mL) 2个 移液管(10mL刻度) 2支
七、 实验所用材料
磺基水杨酸溶液(0.1mol·dm-3，以酚酞为试剂，用标准碱滴定)
硫酸铜溶液(按磺基水杨酸溶液的浓度配制)
邻苯二甲酸氢钾缓冲溶液
H2SO4(0.5mol·dm-3；0.25mol·dm-3；pH=4.5)， NaOH(1mol·dm-3；0.5mo1·dm-3)
实验项目中文名称：溶液中等温吸附
实验项目英文名称：The Isothermal Adsorption in Solution
实验项目编码：081615
实验学时：4 学时
适用专业：化学专业
所属课程：物理化学
开课学院：化学与化工学院
开课学期：第5学期
教材及实验指导书：
杨百勤主编，《物理化学实验》，化学工业出版社，2010年
一、 实验目的或任务
1. 测定活性炭在醋酸水溶液中对醋酸的吸附。
2．验证Freundlich公式及Langmuir公式。
3．求出Freundlich公式中的常数n和k，应用公式及实验数据推算活性炭的比表面。
二、 实验教学基本要求
1．掌握Freundlich吸附经验方程。
2．了解Langrnuir吸附理论的基本要点。
3．了解以实验数据和Langrnuir吸附公式推算活性炭比表面的方法。
三、 实验教学的内容或要求
实验内容:
比表面大的固体物质，如活性炭、硅胶等均在溶液中有很强的吸附能力，由于吸附剂表面结构的不同，对不同的吸附质有着不同的吸附作用，因而吸附剂能够从混合溶液中有选择地把某一种溶质吸附，这叫吸附剂的选择性。本实验研究活性炭在醋酸水溶液中对醋酸的吸 附能力。吸附能力的大小常用吸附量
表示。
通常指每公斤吸附剂上吸附溶质的量，在温度恒定时，吸附量
与吸附质的平衡浓度c有关。在中等浓度的溶液中，二者的关系常符合Freundlich经验公式：
(18-1)
式中x ——吸附质的量，mol；
——吸附量，mol.kg-1；
m——吸附剂的质量，kg；
c——吸附达平衡时溶液的浓度，mol.dm-3;.
k、n——常数(n在0～1之间)，由温度溶搬暖酣剂与吸附质的性质决定。
将式(18-1)两边取对数，得到：
(18-2)
由实验结果，以
对
作图得一直线，由斜率及截距可求n和k。
根据Langmuir单分子层吸附理论导出公式如下：
由式(18-3)得
(18-4)
以
对c作图可得一直线。由直线斜率可求
，
为饱和吸附量，即吸附剂表面被吸附质铺满单分子层时的吸附量，b为常数。
有了
数值，按照Langmuir单分子层吸附模型，并假定吸附质分子在吸附剂表面上是直立的，每个醋酸分子所占的面积以24.3×10-20m2计，则吸附剂的比表面Aw可按下式算得：
四、 实验类型或性质
验证性实验
五、 实验开出要求
必修
六、 实验所需仪器设备
锥形瓶(磨口玻塞250mL，干燥) 12个 振荡机 1台
锥形瓶(250mL) 3个 砂芯漏斗(1G4，干燥) 6个
移液管(20mL) 1支 滴定管(50mL，碱式) 1支
移液管(10mL) 1支 滴定管(100mL，酸式) 2支
七、 实验所用材料
醋酸(约0.4mol.dm-3) 标准氢氧化钠溶液
活性炭(事先活化好放入干燥器中备用) 酚酞指示剂
实验项目中文名称：粘度法测定高分子化合物的摩尔质量
实验项目英文名称：Determination the Molar Mass of Polymer by Viscosity Method
实验项目编码：081616
实验学时：4 学时
适用专业：化学专业
所属课程：物理化学
开课学院：化学与化工学院
开课学期：第5学期
教材及实验指导书：
杨百勤主编，《物理化学实验》，化学工业出版社，2010年
一、 实验目的或任务
1．了解粘度法测定高聚物摩尔质量的原理。
2．学会用乌贝路德粘度计测定粘度的方法。
二、 实验教学基本要求
1．明确增比粘度、比浓粘度、特性粘度的概念。
2．了解本实验的原理。
3．了解乌氏粘度计的使用方法。
三、 实验教学的内容或要求
实验内容:
高聚物摩尔质量对于它的性能影响很大，如橡胶的硫化程度、聚苯乙烯和醋酸纤维等薄膜的抗张强度、纺丝粘液的流动性等，均与其摩尔质量有密切关系。通过摩尔质量测定，可进一步了解高聚物的性能，指导和控制聚合时的条件，以获得具有性能优良的产品。
在高聚物中，摩尔质量大多是不均一的，所以高聚物摩尔质量是指统计的平均摩尔质量。
对线型高聚物摩尔质量的测定方法有下列几种，其适用的摩尔质量(M)的范围如下：
端基分析 M<3×104
沸点升高，凝固点降低，等温蒸馏 M<3×104
渗透压 M<3×104
渗透压 M=104~106
光散射 M=104~107
超离心沉降及扩散 M=104~107
上述方法都需要较复杂的仪器设备和操作技术。而粘度法设备简单，测定技术容易掌握，实验结果的准确度也相当高，因此，用溶液粘度法测高聚物摩尔质量是目前应用得较广泛的方法。可测的摩尔质量为104~107。
高聚物溶液的粘度η，一般都比纯溶剂的粘度η0大得多，粘度增加的分数叫做增比粘度。即
式中 ηr——称为相对粘度。
增比粘度随溶液中高聚物浓度的增加而增大，常采用单位浓度时溶液的增比粘度作为高聚物摩尔质量的量度，叫比浓粘度，其值为
。
比浓粘度随着溶液的浓度c而改变，当c趋近0时，比浓粘度趋近一固定的极限值
，
叫做特性粘度，即
(19-2)
值可利用
由外推法求得。因为根据实验，
和
的关系可以用经验公式表示如下：
(19-3)
故作
的图，在
轴上的截距，即为
。
当c趋近于0时，
的极限值也是
这是因为：
当浓度不大时，忽略掉高次项，则得
(19-4)
故可以将经验公式表示如下：
(19-5)
这样以
及
对c作图得两条直线，这两条直线在纵坐标轴上相交于同一点，可求出
数值。
的单位是浓度单位的倒数，均随溶液浓度的表示法不同而异，文献中常用100mL溶液内所含高聚物的克数作浓度的单位。
和高聚物的摩尔质量的关系可以用下面的经验方程表示：
(19-6)
式中摩尔质量是个平均摩尔质量，用粘度法求得的摩尔质量简称粘均摩尔质量。而K和a的经验方程的两个参数，对于一定的高聚物分子在一定的溶剂和温度下，K和a是个常数。其中指数a是溶液中高分子形态的函数。若分子在良溶剂中，舒展松懈，a较大；若在不良溶剂中分子团聚紧密则口较小，一般在0.5～1.7之间。所以根据高分子在不同溶剂中
的数值，也可以相互比较分子的形态。K和a的数值都要由其他实验方法(如渗透压法)给出。
本实验在25℃时，K=2.0×10-4，a=0.76。
测定粘度的方法主要有：毛细管法、转筒法和落球法，在测定高分子溶液的特性粘度
时，以毛细管法最方便。液体的粘度系数
可以用t秒内液体流过毛细管的体积V来衡量，设毛细管的半径为r，长度为l，毛细管两端的压力差为p，则粘度系数
可以表示如下。
(19-7)
粘度系数可作为液体粘度的量度，通常又称为粘度。其绝对值不易测定，一般都用已知粘度的液体测毛细管常数，未知液体的粘度就可以根据在相同条件下，流过等体积所需的时间求出来。因为用同一支毛细管，r、l、V等一定，设液体在毛细管中的流动单纯受重力的影响，
，则对未知粘度的液体可得下式：
(19-8)
式中 
——已知粘度的液体(如纯水，纯苯等)的粘度、密度和流经毛细管的时间；
——待测液体的粘度、密度和流经毛细管的时间。
四、 实验类型或性质
综合性实验
五、 实验开出要求
必修
六、 实验所需仪器设备
恒温水槽 1套 移液管（5mL) 1支
乌氏粘度计 1支 移液管(10ml) 2支
玻璃砂漏斗 2只 水抽气 1台
注射器(50mL) 1只 停表 1只
容量瓶(100mL) 1只 烧杯(100mL) 1只
七、 实验所用材料
蒸馏水 聚乙烯醇 正丁醇
附：教学实验基本信息汇总表
大纲制定者：杨百勤
大纲校对者：杨冬
大纲审定者：马养民
