四川大学化学学院 2006
燃烧焓的测定
实验目的
?使用氧弹式量热计测定固体有机物质的恒
容燃烧热，并由此求算其摩尔燃烧热
?了解氧弹式量热计的结构及各部分作用，
掌握氧弹式量热计的使用方法，熟悉贝克
曼温度计的调节和使用方法
?掌握恒容燃烧热和恒压燃烧热的差异和相
互换算
实验原理
摩尔燃烧焓 ?cHm 恒容燃烧热 QV
?rHm = Qp ?rUm = QV
单位燃烧反应，气相视为理想气体
?cHm = QV ＋ ??BRT
放出热 (样品、点火丝 )＝吸收热 (水、氧弹、量热计、温度计 )
氧弹中
待测物质
x
V x x x
x
WQ ( x ) + ε b + q c = K Δ T
M
QV－摩尔恒容燃烧热 Mx－摩尔质量
?－点火丝热值 bx－所耗点火丝质量
q－助燃棉线热值 cx－所耗棉线质量
K－氧弹量热计常数 ?Tx－体系温度改变值
x x x
V
xx
K Δ T- ε b - q cQ ( x ) =
W / M
标准物质
e
V e e e
e
WQ ( e ) + ε b + q c = K Δ T
M
V e e x e
e
Q ( e ) ( W / M ) + ε b + q cK=
Δ T
标准量热物质,苯基酸 待测物质,萘
氧弹式量热计
1－恒热夹套 2－氧弹
3－量热容器
4－绝热垫片
5－隔热盖盖板 6－马达
7,10－搅拌器
8－伯克曼温度计
9－读数放大镜
11－振动器
12－温度计
氧弹
1－厚壁圆筒
2－弹盖
3－螺帽
4－进气孔
5－排气孔
6－电极
7－燃烧皿
8－电极（也是进气管）
9－火焰遮板
实验步骤
?量热计常数 K的测定
? 苯甲酸约 1.0g，压片，中部系一已知质量棉线，称取
洁净坩埚放置样片前后质量 W1和 W2
1－内模
2－垫块
3－模托
4－螺杆
5－压棒
实验步骤
?量热计常数 K的测定
? 苯甲酸约 1.0g，压片，中部系一已知质量棉线，称取
洁净坩埚放置样片前后质量 W1和 W2
? 把盛有苯甲酸片的坩埚放于氧弹内的坩埚架上，连
接好点火丝和助燃棉线
? 盖好氧弹，与减压阀相连，充气到弹内压力为
1.2MPa为止
? 把氧弹放入量热容器中，加入 3000ml水
? 调节贝克曼温度计，水银球应在氧弹高度约 1/2处
实验步骤
?量热计常数 K的测定
? 接好电路，计时开关指向,1分”，点火开关到向“振动”，
开启电源。约 10min后，若温度变化均匀，开始读取温度。
读数前 5s振动器自动振动，两次振动间隔 1min，每次振动
结束读数。
? 在第 10min读数后按下“点火”开关，同时将计时开关倒向
“半分”，点火指示灯亮。加大点火电流使点火指示灯熄灭，
样品燃烧。灯灭时读取温度。
? 温度变化率降为 0.05° C·min-1后，改为 1min计时，在记
录温度读数至少 10min，关闭电源。先取出贝克曼温度计，
再取氧弹，旋松放气口排除废气。
实验步骤
?量热计常数 K的测定
? 称量剩余点火丝质量。清洗氧弹内部及坩埚。
?萘的恒容燃烧热的测定
取萘 0.6g压片，重复上述步骤进行实验，记录
燃烧过程中温度随时间变化的数据
注意
? 为避免腐蚀，必须清洗氧弹
?点火成败是实验关键。应仔细安装点火丝和
坩埚。点火丝不应与弹体内壁接触，坩埚支
持架不应与另一电极接触。
?每次实验前均应称量坩埚
数据记录和处理
?记录室温、大气压、样品质量（ W2－ W1）和剩
余燃烧丝质量
?列表记录温度随时间变化数据
?画出雷诺图进行温度读数校正，求出在绝热条件
下的真是温度改变值 ?Te和 ?Tx
?由式（ 7-10）计算量热计常数 K
?由式（ 7-9）计算萘的恒容燃烧热 QV(x)
?由式（ 7-5）和（ 7-6）计算萘的摩尔燃烧焓 ?cHm，
并与文献值比较
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液体饱和蒸气压的测定
实验目的
? 利用等压计测定不同温度下环己烷的饱和
蒸气压
? 掌握等压计测定液体饱和蒸气压的原理和
方法。掌握机械泵的使用方法
? 掌握由克拉伯龙－克劳修斯方程求算纯液
体的摩尔汽化焓
实验原理
v a p m
2
Δ Hd lnp =
d T RT
饱和蒸气压 沸腾 沸点
Pθ，正常沸点 Tb
液体的蒸气压与温度 （ Clapeyron-Clausius方程）
把 ?vapHm视为常数，积分，得
v a p mΔ Hl g p = - + B '
2, 3 0 3 R T
饱和蒸气压测定装置图
5－等压计
实验步骤
? 安装仪器，将待测液装入等压计中,A管约 2/3、
B管和 C管约 1/2
? 检查装置气密性
? 驱除尽等压计 AC弯管间空气
? 测定不同外压下环己烷沸点
? 实验完毕，开启通大气阀，使系统通大气后切
断电源，撤下水浴，关闭冷凝水
注意,
? AC管应浸入水浴水面之下，且实验过程中应维
持搅拌水浴，使体系温度均匀
? 必须充分驱尽 AC弯管内的全部空气。
? U形压力计玻管内径不一定均匀，应同时读取两
管的读数
? 切断机械泵电源前，一定要使机械泵通大气
数据记录和处理
? 记录室温及大气压
? 对实验测定的沸点温度进行校正
? 按下式计算蒸气压
p = p大气 + (h右 – h左 ) gρ
ρ为水银密度,g为重力加速度
? 将所得结果列于表 7-1和表 7-2中
? 绘出蒸气压 p~沸点 T曲线，求出 343K时的温度
系数 dp/dT
? 以 lgp对 1/T作图，由直线斜率求平均摩尔汽化焓
? 以 lgp对 1/T按直线方程进行最小二乘法处理，求
平均摩尔汽化焓
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双液系汽－液平衡相图
实验目的
? 用沸点仪测定实验大气压下乙醇－环己烷
双液系汽－液平衡相图
? 掌握沸点的测定方法
? 用阿贝折光仪测定平衡液相和气相冷凝液
的组成，掌握阿贝折光仪的使用方法
实验原理
在恒压下完全互溶双液系的沸点与成分关系有下
列三种情况,
?溶液沸点介于二纯组分沸点之间，如苯与甲苯
?溶液有最高恒沸点，如卤化氢和水，丙酮与氯
仿，硝酸与水等；
?溶液有最低恒沸点，如环己烷与乙醇，水与醇
等
第一种类型双液系可用简单的蒸馏方法使
二组分分离，第二、三种类型则只能得到一种
纯组分和恒沸混合物。外界压力不同，恒沸点
温度和恒沸混合物组成也不相同
乙醇－环己烷 具有最低恒沸点
本实验用回流冷凝法测定不同组成环己烷
－乙醇溶液的沸点，由阿贝折光仪测平衡相和
气相冷凝组成。
沸点仪
实验步骤
? 安装仪器，如图安装好沸点仪，加热用电阻丝
要靠近容器底部中心，温度计水银球的位置要
在加热丝以上 1～ 2cm
? 测定沸点
倒入样品，是温度计 1/2～ 2/3浸入液体中，接
通冷凝水，调节变压器至加热电压为 20V左右，
加热液体。调节冷凝水，是冷凝液回流良好，
直到温度计上的读数稳定为止。记录温度计测
量温度及环境温度 t观 和 t环
实验步骤
? 切断电源，停止加热，取样并测定折射率
? 从沸点仪倒出样品回原三角瓶，吹干后在加
入 2号溶液，同上操作，测其沸点
? 同样测定其余样品的沸点及气液平衡时的气
液两相的折射率。
注意,
? 在沸点仪中加入溶液后才能接通加热丝电源。
调节变压器输出电压由小到大变化，不可超过
20V
? 沸点仪塞子不可漏气
? 取样吸观应保持洁净干燥
? 用电吹风吹干沸点仪时，温度不能太高
数据记录和处理
? 将实验室测定的气、液相样品的折射率校正为
25° C下的读数，在折射率－组成曲线上查出
对应组成
? 对沸点温度读数进行露茎校正
? 列表（表 7-3,7-4）记录各项
? 由 t沸 及气相、液相组成绘制实验压力下双液系
沸点－组成图，确定最低恒沸温度和恒沸混合
物组成。
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界面移动法测离子迁移数
实验目的
? 加深理解离子迁移数的基本概念
? 掌握用界面迁移法测定 HCl水溶液中 H+迁
移数的实验方法和技术
实验原理
当电流通过电解质溶液时，两极将发生电化学
变化，溶液中阳离子和阴离子分别向阴极与阳极
迁移。假如两种离子传递的电量分别为 q+和 q-，
则通过的总电量为 Q = q+ + q-
每种离子传递的电量与总电量之比，称为离子迁
移数
阴 离 子, 阳 离 子,-+-+qqt = t =QQ
t- + t+ = 1
界面迁移法
在一截面均匀的垂直迁移管中充满
HCl溶液，通以电流，当有电量为 Q
的电流通过某个静止的截面时，
t+Qmol的 H+通过界面向上迁移,t-
Qmol的 Cl-通过界面向下迁移。假定
存在一界面 (aa’)，在该界面以下没有
H+存在，而被其它的正离子 (如 Cd2+)
所取代，则这界面将随着 H+往上迁移
而移动。在正常条件下,H+向上移动
的平均速度等于界面移动的平均速度。
在通电时间内，界面扫过的体积为 V，
H+运输电荷的数量为该体积中 H+所
带的电荷总量，即
q(H+) = Vc(H+)F
欲使界面保持清晰，必须使界面上下电解质不相混
合，选择 CdCl2溶液能满足这一要求。
1－ Pt电极
2－ HCl溶液
3－迁移管
4－恒温水浴
5－乳胶管
6－ Cd电极
7一直流电源
实验步骤
? 取少量的标准 HCl溶液清洗刻度管 2～ 3次。再
取适量以加入甲基紫指示剂的标准 HCl溶液加
入迁移管中。装满后，插入 Pt电极
? 按图接好电路。将 K断开，把毫安表调到最大
量程，经检查后接通电源，在调节毫安表量程
使指针在满刻度附近，以保证电流读数精度
? 通电一段时间后，待出现明显界面时，记下迁
移管中界面刻度、电流值和时间。每隔 2min记
录一次电流值。通电 1.5h后读出迁移管中界面
的刻度数及电流值，立即断开电路
实验步骤
? 停止通电后过数分钟，界面有何变化？在通电
数分钟，界面又有何变化？解释产生变化的原
因。
? 实验完毕，切断电源，放出迁移管中的溶液，
用蒸馏水冲洗干净，然后在迁移管中充满蒸馏
水。
数据记录和处理
? 列表记录每次读数的时间和电流值，记录室温
及所用 HCl溶液的浓度，界面扫过的总体积 V
以时间 (s)为横坐标，电流 (mA)为纵坐标，作电
流随时间变化的曲线 (7-13)。
数据记录和处理
梯形法
??
???? ?
n - 1
0n
i
i = 1
I + IQ = + I 1 2 0
2总
??? ? ? ?
数据记录和处理
? 由式 (7-14)计算 H+迁移电量 q(H+)
? 由式 (7-13)计算出 t(H+)及 t(Cl-)
? 解释实验步骤 4所观察到的现象
原电池电动势和溶液 pH值的测定
实验目的
? 掌握对消法测定电池电动势及电极电势
的原理和方法
? 熟悉电位差计的工作原理和使用方法
? 掌握电动势法测定溶液的 pH值
实验原理
? 电池电动势的测定
电池电动势不能直接用伏特表来测定。利
用对消法可在电池无电流（或极小电流）通过
时测得其两极间的电势差，即为该电池的平衡
电动势。
电池电动势 E池 ＝ ?＋ － ?－
电化学中电极电势的绝对值无法测定，只能仪某电极的电
极电势为标准求出其相对值。本实验采用饱和甘汞电极为
参比电极
电极,Hg ?Hg2Cl2(s),KCl(4.6 mol·L-1) ??
电极反应,Hg2Cl2(s) + 2e == 2Hg(l) + 2Cl-
还原电极电势,??
- θ -
22
RT( Cl /Hg Cl,Hg ) = - ln ( Cl )
F
将甘汞电极与待测电极组成原电池，由甘汞电极的电极电
势及实验测定的电池电动势就可计算出电极电势
? 电极电势的测定
利用各种氢离子指示电极与参比电极组成电池，由测得的
电动势算出溶液 pH值
? 电动势法测溶液的 pH值
（ 1）用氢电极测定溶液 pH值
电极,Pt|H2[p(H2)]|H+[a(H+)]
电极反应,
H+[a(H+)] + e → 1/2H 2(g)
还原电极电势,
? + 22 θp ( H )R T 1( H / H,Pt ) = - [ l n + 2, 3 0 3 p H ]F 2 p
（ 2）由醌氢醌电极测 pH值。将待测 pH值溶液以醌氢饱
和，并以惰性电极（ Pt片或 Au丝）插入此溶液组成醌氢
醌电极。醌（ Q）与氢醌（ QH2）的物质的量之比 1,1
电极反应,C6H4O2 + 2H+ + 2e → C 6H4(OH)2
电极电势,
?? θ 222 2+a ( Q H )RT( Q,Q H ) = ( Q,Q H ) - l n2 F a ( Q ) a ( H )
把此电池与饱和甘汞电极组成原电池
??θ -2 2 2FpH = [ ( Q,Q H ) - ( C l /H g C l,H g ) - E ]2,3 0 3 R T 池
将氢电极和饱和甘汞电极构成电池
Pt|H2[p(H2)]|H+[a(H+)]||KCl(饱和 )|Hg2Cl2(s)|Hg(l)
电池电动势
E池 ＝ ?(Cl-/Hg2Cl2,Hg) - ?(H+/H2,Pt)
求 pH值，得
? - 22 θpF1p H = [ E C l / H g C l,H g ] - l g2, 3 0 3 2 p大 气池 － （ ）
实验步骤
? 电极及电池准备
① 锌电极。用稀硫酸浸洗，再依次用水、蒸馏
水淋洗。把处理好的锌电极插入清洁的电极
管内并塞紧。将电极管的虹吸管浸入盛有
0.1000mol·L -1ZnSO4溶液中
② 铜电极。将铜电极在稀硝酸内浸洗，取出后
冲洗干净插入电极管内，同上加入
0.1000mol·L -1CuSO4溶液
实验步骤
? 电极及电池准备
电池的组合。将饱和 KCl溶液注入 50ml小烧杯中，得
电池,
电池 1,
Zn|Zn2+(0.1000mol·L-1)||Cu2+(0.1000mol·L-1)|Cu
电池 2,
Zn|Zn2+(0.1000mol·L-1)||KCl(饱和 )|Hg2Cl2(s)|Hg(l)
电池 3,
Hg(l)|Hg2Cl2(s)|KCl(饱和 )||Cu2+(0.1000mol·L-1)|Cu
实验步骤
? 电动势的测定
① 根据电位差计的接线图，接好电动势测量线
路
② 根据标准电池电动势的温度校正公式算出室
温下标准电池的电动势，并按此计算对电位
差计的工作电流进行标定。
③ 分别测定电池 1,2,3的电池电动势。
实验步骤
? 醌氢醌电极测溶液得 pH值
① 取 1.0mol·L-1HAc及 1.0mol·L-1NaAc溶液各 5ml于
小烧杯中，混合后加蒸馏水稀释至 25ml，作为待测
液 1
② 取甲液（每升含 11.87gNaHPO4·2H2O） 1.0ml，乙
液（每升含 9.078gKH2PO4） 19.0ml混合，作为待
测液 2
③ 取甲液和乙液各 10.0ml混合，作待测液 3
取少量的醌氢醌分别加入各待测液中，用玻棒搅拌均
匀，将光亮的铂电极和饱和甘汞电极插入待测液中，
测定电池的电动势
实验步骤
? 用氢电极测溶液的 pH值
将镀铂黑的电极浸入盛有待测 pH值液的电极
管中，并通入氢气，组成氢电极。在通过盐
桥与甘汞电极组成电池，用电位差计测出电
动势
数据记录和处理
? 记录室温、大气压。由附录查出室温下水的
饱和蒸气压。列表记录实验所测各电池电动
势值。
? 有数据计算室温下 ?(Cl-/Hg2Cl2,Hg)和
?(Q,QH2)
? 按式 (7-24)计算电池的电动势的理论，计算时，
物质的浓度要用活度代替。活度系数由表中
查得 。将理论值与实验值进行比较，计算实
验相对误差并进行误差分析。
数据记录和处理
? 由电池 2、电池 3的 E池及甘汞电极电势，由
式 (7-23)分别计算出 ?(Cu2+/Cu)和 ?(Zn2+/Zn)
及 ?θ(Cu2+/Cu)和 ?θ(Zn2+/Zn)的实验值，并与
手册中查的标准电极电势进行比较，计算相
对误差并进行误差分析。
? 根据氢电极实验结果，按式 (7-27)计算未知溶
液的 pH值。
? 根据醌氢醌电极所测各待测溶液所组成的电
池电动势，由 (7-29)计算出各溶液的 pH值。
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电导法测定弱电解质的
电离平衡常数
实验目的
? 了解溶液电导、电导率、摩尔电导率的
基本概念
? 用电导法测定乙酸的电离平衡常数
? 掌握电导仪的使用方法
实验原理
乙酸在溶液中达到电离平衡时,
θ 2
θ ( c /c ) αK=
1- α
在一定温度下,Kθ是一个常数，可以通过测定一定量浓度
乙酸的电离度代入上式计算。乙酸溶液的电离度 ?可用电导
法测定。
根据电离学说，弱电解质的电离度 ?随溶液的稀释而增大，
当溶液无限稀时，则电解质全部电离,?→ 1。在一定温度
下，溶液的摩尔电导率与离子真实浓度成正比，因而也与
电离度 ?成正比，所以弱电解质的电离度 ? 应等于溶液在物
质的量浓度为 c时的摩尔电导率 ?m和溶液在无限稀释时之摩
尔电导率 ?m∞之比，即
实验原理
?
m
m
Λα =
Λ ??
θ 2
θ m
m m m
( c / c ) ΛK=
Λ ( Λ - Λ )
电解质的 ?m∞可以按离子独立移动定律求出
?m∞ ＝ ?m,+∞ + ?m,-∞
摩尔电导率和电导率之间的关系为
?m∞ ＝ ? / c
实验测定物质的量为 c的乙酸溶液的电导率，由 (7-22)计算
摩尔电导率，可由 (7-20),(7-18)和 (7-17)求乙酸的电离常
数 Kθ
实验步骤
? 将恒温槽温度调至（ 25.0± 0.1） ° C
? 用容量瓶将 0.1000mol·L -1HAc溶液稀释成浓度为
5.000× 10-2mol·L-1,2.000× 10-2mol·L-1、
1.000× 10-2mol·L-2,5.000× 10-3mol·L-3和
2.000× 10-3mol·L-15种溶液
? 电导率的测定。按照浓度由小到大的顺序，测定已
配好的 5个不同浓度的 HAc溶液的电导率
? 实验结束后，切断电源，倒去电导池中溶液，洗净
电导池，注入蒸馏水，并将铂黑电极浸没在蒸馏水
中
注意,
? 实验中应严格控制温度恒定、浓度准确
? 洗涤电极时，不要损坏铂黑，以免电极常数改变，
引入测定误差
数据记录和处理
? 记录室温、大气压及恒温槽温度
? 将所测的 k值代入 (7-22)中计算出被测溶液的摩尔
电导率
? 由 (7-20)和 (7-18)计算出电离度 ?，再由 (7-17)计
算出 Kθ,其中 ?m,+∞和 ?m,-∞可由附录查出。将计算
结果列于表中
一级反应 —— 蔗糖的水解
1.实验目的
?测定蔗糖转化的反应速率常数和半衰期。
?了解旋光仪的基本原理，掌握使用方法。
t 时刻蔗糖浓度
2.实验原理
2HO
d
'
d
c
r k c c
t
? ? ?蔗 糖 蔗 糖
准一级反应 cH2O>>c蔗
蔗糖（右旋） 果糖（左旋） 葡萄糖（右旋）
+H
1 2 2 2 1 1 2 6 1 2 6 6 1 2 6C H O + H O C H O + C H O???
kc? 蔗 糖
0
Al n l n ( 7 - 4 1 )Ac k t c? ? ?
反应速率常数 t=0时刻蔗糖浓度
反应的半衰期,反应物浓度降低为其初始
浓度一半时所需要的时间。
1 / 2
l n 2 0,6 9 3 (7 -4 2 )t
kk??
蔗糖及其转化产物均具有旋光性，可利用反
应过程中体系的旋光度变化来度量反应进程。
蔗糖（右旋） 果糖（左旋） 葡萄糖（右旋）
+H
1 2 2 2 1 1 2 6 1 2 6 6 1 2 6C H O + H O C H O + C H O???
2 0 oD[ ] 6 6, 6? ?比 旋 光 度, 2 0 oD[ ] 5 2,5? ?2 0 oD[ ] 9 1, 9? ??
c:质量浓度 /g.mol-1 l:样品管长度 /cm
K:比例常数
一定条件下，旋光度与反应物浓度线性相关。
( 7 - 4 3 )Kc? ＝
[] ( 7- 44)
10
lc?? ?
旋光度与比旋光度的关系,
反应物的比例常数
00AKc? ? 反
生成物的比例常数
0AKc? ? ? 生
反应体系在反应过程中（ t时刻）的旋光度
0A A A ) ( 7 - 4 7 )t K c K c c? ?? 反 生（ －
解法一
反应体系在初始旋光度（ t=0）
k
将（ 7-48）（ 7-49）代入（ 7-41）
0l g ( ) l g ( ) (7 -5 0 )2,3 0 3t
k t? ? ? ?
??? ? ? ?
()t t?? ??,作 图，
由直线斜率求 k,
t1/2
0 0
A0 ' ( ) ( 7 - 4 8 )cKKK
?? ???
?
???
反 生
＝
－
A ' ( ) ( 7 - 4 9 )
t
tcKKK
?? ???
?
???
反 生
＝
－
解法二
一级反应可以不测定 ?
?
将（ 7-41）变形为
0 ktc c e ??
121 0 2 0 k t k tc c e c c e????
1 2 0l g ( ) l g [ ( 1 ) ] (7-53 )2,3 0 3
ktkc c t c e ??? ? ? ? ?
21t t t? ? ?
1 2 1 2( ) ( ) ( ) ( 7 - 5 4 )c c K K?? ? ? ? ?反 生
1 1 2 2,),)cc??将 (( 分 别 代 入 (7-41),可 得
1 2 0l g ( ) l g [( ) ( 1 )] 2, 3 0 3
( 7 - 5 5 )
ktk t K K c e?? ??? ? ? ? ? ?
反 生
l g ( )t t?? ??做,图，由斜率求 k。
本实验用解法二求室温下，蔗糖水解反应的
速率常数。
3.实验步骤
1.了解旋光仪的结构、原理和使用方法（ 2.8节）
1— 底座 2— 电源开关 3— 刻度盘手轮 4— 放大镜座
5— 视度调节螺旋 6— 刻度盘游表 7— 镜筒 8— 镜筒盖
9— 镜盖手柄 10— 镜盖连接圈 11— 灯罩 12— 灯座
2,用蒸馏水校正旋光仪的零点。
3,测定反应过程中反应体系的旋光度 αt。
5g蔗糖＋ 25ml水 溶解，过滤 滤液
＋
25ml 4.0mol.L-1
盐酸溶液
混合，装入旋
光仪杨品管,
放入旋光仪
计时，读数记录
0~20min,每隔 2min测量一次旋光度
20～ 60min,每隔 5min测量一次旋光度
60～ 90min,每隔 10min测量一次旋光度
4.数据记录和处理
?列出 αt ~ t 表，作出 αt ~ t图，标明反应温度。
?在 αt ~ t 图上读出相隔 5min（相等时间间隔）
的 αt 值，并将这些数据列为两组。第一组对
应一个 t有一个 αt,1，第二组对应（ t+Δt）有一
个 αt,2。
?作 lg(αt,1- αt,2)图，由直线斜率求速率常数
k(式 7-53)，以及半衰期 t1/2(7-42)。
5,思考题
（ 1） 实验中先用蒸馏水校正旋光仪的零点，在
蔗糖转化反应过程中所测的 αt 是否需要零点
校正？为什么？
（ 2） 为什么可以用粗天平和量筒配蔗糖溶液？
（ 3） 改变蔗糖溶液的初始浓度和催化剂盐酸的
浓度对测量出的速率常数 k和半衰期 t1/2值
有无影响？为什么？
二级反应 —— 乙酸乙酯皂化
1,实验目的
?用电导法测定乙酸乙酯皂化反应速率常数，了
解活化能的测定方法。
?熟悉电导仪的使用。
反应速率常数
2,实验原理
二级反应,
OH- + CH3COOC2H5 → CH3COO- + C2H5OH
00
AB
d ( ) ( )
d
x k c x c x
t ? ? ?
000 0 0ABt c c?
000 - -
ABt c x c x x x?
＝
02A()k c x??
00
AA
1 ( 7 - 5 8 )
()
xk
t c c x
?
?
00
AA
~ ()xk c c x?以 作图，由直线斜率求 k。
组成溶液的电解质 B
本实验用 电导法 测定反应物浓度（ 物理法 ）
依据,
-- 3( 1 ) ( O H ) ( C H C O O ) ( )?? ?? 电 导 率
反应过程中，溶液电导率下降。
(2)稀溶液中, c? ?强 电 解 质,
B()???溶 液 ＝
溶液中的强电解质有 NaOH和 CH3COONa,
01 A 2()t K c x K x? ??＝
00 1 A( N a O H )Kc? ＝
02A3C H C O O N )a(Kc? ? ＝
反应开始,
反应终了,
00
A
0
(7 -5 9 )txc??
?? ?
??
?
00
A
0
( 7 - 6 0 )t c k t??
?? ?
? ?
?
0
0
~ t t????
?
?
?作 图,
由直线斜率求速率常数 k。
解法一
解法二 将（ 7-60）式变形
0
0
A
()1 + ( 7 - 6 1 )t
t c k t
????
?
?＝
0() t
t t
??? ?作 ～ 图,由直线斜率求 k,避免测定 ??
1 2 2
2 1 1
2, 3 0 3 l g ( 7 - 6 2 )
a
R T T kE
T T k
?
?
根据 Arrehenius公式求反应的活化能
碱浓度 /mol.L-1 酯密度 /g.ml
-1
3,实验步骤
（ 2） 调节电导率仪（参看 2.21节）。
（ 3） 配制乙酸乙酯溶液
0, 1ml cMV
?
脂碱
脂 () ＝
酯摩尔质量 /g.mol-1
按上式计算配制 100ml乙酸乙酯溶液所需纯乙
酸乙酯的体积，准确配制 100ml乙酸乙酯溶液。
（ 1） 调节恒温槽至 25oC
（ 4） 测量
0?
2.0× 10-2mol.L-1NaOH 稀释一倍
装入电导池 置于 25
oC（ 35oC）
恒温槽内 10min
测定
0?
重复测定 2次，测量误差在允许范围内
（ 5） 测量
t?
25mL 0.0200mol/L NaOH溶液
0.0200mol/L的 CH3COOC2H5溶液 25mL
分别加入反应器 A,B两管，恒温 10Mmin
两管溶液混合，开始计时，每隔 5min测定
一次电导,30min后，每个 10min测定一次
电导，反应进行 80min后停止。
（ 6） 恒温槽升温至 35oC，恒温，重复以上（ 4）
-（ 5）步骤。
4,数据记录和处理
(1)记录反应物浓度、反应温度，并将
列成数据表。 00,,tt? ? ? ?及 －
(3) 由（ 7-62）式计算反应的活化能。
0() t
t t
??? ?作 ～ 图,(2) 由直线斜率求 k(7-61)。
5,思考题
? 为何实验中 NaOH和 CH3COOC2H5溶液浓度
要足够稀？实验为什么要在恒温下进行?
? 如何从实验结果来验证乙酸乙酯皂化反应为
二级反应？
? 如果 NaOH和 CH3COOC2H5溶液起始浓度不
相等，怎样求算速率常数？
四川大学化学学院 2006
丙酮碘化反应动力学
实验目的
? 用改变初浓度法测定丙酮碘化反应的级数，确定
其动力学方程式
? 用光度法测定丙酮碘化反应的速率常数
? 进一步掌握分光光度法的使用方法
实验原理
? 丙酮碘化反应的速率
丙酮在酸性溶液中的碘化反应
动力学方程为
指数 ?,?,?分别代表反应对丙酮、碘和 H＋ 的反应级数
??? +H -+3 2 2 3 2( C H ) C O + I C H C O C H I + I + H
总
a β γ +2
2
d c ( I )r = - = k c ( A) c ( I ) c ( H )
dt
在丙酮和酸大大过量的情况下，可用少量的碘来控制
反应进度，若以 c(A,0),c(H+,0)，则有
α γ +2dc ( I )- = k c ( A,0 ) c ( H,0 ) =
dt 总 常 数
若能测得反应进程中不同时刻 t时碘浓度 c(I2),c(I2)对 t作图
应为一条直线，直线斜率的负值就是反应速率。
? 改变初始浓度分确定反应级数
为确定反应级数 ?,?,?要进行 4组实验，每次实验反应
物的初始浓度不同。
+
IVI I 2 I I I
+
I 2 I I
c ( A )c ( H ) c ( I )n = = = =
c ( H ) c ( I ) c ( A ) 整 数
在相同温度下，各次实验 k总 相同，可得
α β γ +
γ2 I IIII
α β γ +
I 2 I
k [ c ( A ) c ( I ) c ( H ) ]r = = n
r k [ c ( A ) c ( I ) c ( H ) ]
总
总
III
IV
r =n
r
?
IV
I
r =n
r
?
如能测出各次实验的反应速率，在 n为已知的情况下，就可
由以上各式确定反应级数 ?,?,?
? 光度法测丙酮碘化反应速率
反应体系中除碘外，其余各物质在可见光区均无明显
吸收。由比尔（ Beer）定律可得
其中,T1,T2分别为时间 t1,t2时体系的透光率。
式中 (lgT2-lgT1)/(t2-t1)可由测定反应体系在不同时刻 t的
透光率 T，以 lgT对 t作图所得直线的斜率求得，如以 m
表示斜率，则 r = m/k’l。可得公式
mII/mI = n?
mIII/mI = n?
mIV/mI = n?
21
21
l g T - l g Tr=
k ' l ( t - t )
由于反应并不停留在生成一元碘化丙酮这一步上，故
应测定反应刚开始一段时间的透光率
' α γ +
mk
k lc ( A,0 ) c ( H,0 )总 ＝
如果能测得两个或两个以上温度 k总值，则可由阿伦尼乌
斯公式计算反应的表观活化能。
实验步骤
? 丙酮备用液的配制
吸取 5ml纯丙酮 50ml容量瓶中，加水稀释到刻度，
用经验公式计算室温下丙酮的密度，计算所得备
用液的浓度
? k‘l的测定
分别吸收 5ml,2.5ml碘备用液于 50ml容量瓶中，
加水稀释到刻度。把分光光度计波长转盘转到 ?＝
460nm处，用溶液洗液槽数次后装入溶液。以蒸
馏水为空白，测不同浓度碘的透光率。
? 反应级数和速率常数的测定
将 25ml蒸馏水加入 50ml容量瓶中，按要求准确
加入盐酸备用液和碘备用液，混合均匀后恒温，
待测前加入丙酮备用液，迅速稀释到刻度，摇匀
后转入液槽中。在恒温和 ?＝ 460nm处测定溶液
的透光率，同时按下停表作为反应起始时间，以
后每 2min读取一个透光率数据，每个溶液取 10～
12个读数。
同法配制 II,III,IV溶液并测定各溶液的透光率随
时间的变化关系。实验完毕，关电源，洗净各容
器，记录反应温度及各备用液浓度。
注意,
? 因只测定反应开始一段时间的透光率，故反应液
混合前应恒温，混合后应立即转入液槽中进行测
定。
? 若在室温下实验且室温较低时，可适当增加丙酮
或酸备用液的浓度，或在满足表 7-16的关系和总
体积不超过 50ml的前提下，增加各备用液的用量，
以加快反应，缩短测定的时间。
数据记录和处理
? 按 (7-141)由碘液浓度及所测的透光率 T计算 k’l的
平均值
? 以表格形式列出各组溶液透光率随时间 t的变化的
数据。以 lgT对 t作图，求出各直线的斜率 mI,mII、
mIII,mIV，由 (7-144)计算反应级数 ?,?,?
? 由 (7-145)计算各次实验的 k总 并求平均值，由两个
温度下的 k总 的平均值计算反应活化能 Ea
四川大学化学学院 2006
复相催化－甲醇分解
实验目的
? 测量 ZnO/Al2O3对甲醇分解反应的催化活性
? 熟悉多相催化动力学实验中流动法的特点和关
键，掌握流动法测量催化剂活性的实验方法。
实验原理
甲醇在 ZnO/Al2O3催化剂上分解反应如下,
为满足流动条件，必须等速加料，本实验加料采用饱和
蒸气带出法。
在某一温度 t时，由已知流速的 N2通过甲醇液体并达到
饱和不断将蒸气带出。设此温度下甲醇的饱和蒸气压
为 p*甲 ；近似认为整个体系压力为大气压力 p大气,则
????? 23Z n O / A l O323 0 0 CC H O H C O + 2 H?
**pp
x pp甲 甲甲
总 大 气
＝ ＝
则 *
2
np=
n + n ( N ) p
甲 甲
甲 大 气
*
2
*
p n ( N )n=
p - p
甲
甲
甲大 气
2
2
V (N )n (N ) =
0, 0 2 2 4
N2的物质的量由 N2体积 V计算
反应掉甲醇物质的量 nR
×
2
R
V ( H + C O)n=
0,0 2 2 4 3
R
c a t
nX = 1 0 0
nW甲 ％?
单位质量催化剂对甲醇的转化率为
1 2 2
a
2 1 1
2, 3 0 3 R T T XE = l g
T - T X
此反应为零级反应，在相同的流速及催化剂的情况下，
不同温度下反应速率常数之比等于转化率之比
实验步骤
? 催化剂的制备
质量分数为 60％的 ZnO/Al2O3催化剂由下法制备：将
?-Al2O3在 Zn(NO3)2水溶液中浸渍 24h后蒸去水分，放
入管式炉中，通入 N2或空气，在 573K下灼烧 4h，保
存在干燥器中
? 测量装置检查
按图 7-36检查各装置各部件是否装妥，能观察到湿式
流量计指针的移动。其次检查系统是否漏气。
实验步骤
? 调节 N2的流速稳定为 90～ 100cm3·min-1
? 将恒温槽调节到（ 35.0± 0.1） ° C。
? 测量空白曲线。将管式温度调至（ 100± 1） ° C,N2
流量恒定后，每 5min读湿式流量计一次，共读 30min
? 测量 ZnO/Al2O3活性。 将管式温度调至（ 320± 1）
° C,N2流量恒定后，每 5min读湿式流量计一次，共
读 30min，然后升温至（ 350± 1） ° C，再用同法测
定流量计读数随时间的变化数据
注意,
流动法实验的关键在于恒流，实验中应严
格控制 N2流速恒定。恒温也是重要的，每次实
验应在温度恒定后才开始读数并在实验中保持
恒温。
数据记录和处理
? 记录实验室温度、大气压、催化剂质量和饱和
器温度，列表记录实验步骤 (5)(6)所测数据
? 绘制尾气总体积随时间变化的曲线。由曲线上
去点计算不同温度下催化反应后生成的 H2和
CO总体积量，并由实验时的室温和大气压换
算为标准状况下的体积。
数据记录和处理
? 根据 N2的流速和甲醇 35° C时的饱和蒸气压，
用 (7-90)和 (7-91)算出 30min内进入反应管的
甲醇的物质的量 n甲,甲醇饱和蒸气压由附录
提供的经验公式计算。
? 由 H2和 CO的总体积利用 (7-92)计算出反应所
消耗甲醇的物质的量 nR
? 利用 (7-93)计算 320° C和 350° C时甲醇的转
化率
? 利用 (7-94)计算表观活化能 Ea
四川大学化学学院 2006
流动吸附法测定多孔
性物质的比表面
实验目的
? 掌握 BET流动吸附法测定固体比表面的基
本原理和方法
? 掌握气体流速的控制、测量及流速计的校
正方法
实验原理
? BET法测固体比表面
测定比表面最常用 BET法，它是根据多分子层吸附理论
导出恒温条件下吸附量与吸附质平衡压力间的关系
**( ) [ 1 ( 1 ) / ]
ma c p
p p c p p? ? ? ? ?
*
*
*
/ 1 1 ( / )
[ 1 / ] mm
p p c pp
p p a c a c?
???
?
式中,p为平衡吸附压力,p*为吸附温度下吸附质的饱
和蒸气压； a为平衡吸附量； am为形成单分子层的吸附
量； c为与温度、吸附热和液化热有关的常数。上式适
用于 p/p*=0.05～ 0.35范围。可改写为
实验测定不同比压 p/p*下的平衡吸附量，以
对 p/p*作图得一直线，可得
斜率 ＝ (c-1)/amc，截距＝ 1/amc
am =1/(斜率＋截距 )
固体的比表面
Asp = amL?(m2·g -1)
式中,?为每一个吸附质分子的横截面积,L为阿伏加德罗
常数
*
*
/
[1 / ]
pp
pp? ?
? 比压 p/p*的控制和测量
本实验以 N2为载气，活性炭为吸附剂，甲醇为吸
附质,p/p*由改变载气的流速控制,a由吸附前后
活性炭质量的改变求算。采用下面的装置可计算
吸附质的比压 p/p*
实验步骤
? 开启磨口塞，把甲醇装入饱和器中 (约 1/2处 )，调节恒温
槽温度比室温高 1~2° C。
? 在样品管的筛板上铺薄层玻璃丝，加盖后置于小烧杯中
称量为 W1；装入约 0.5g已处理好的活性炭，加盖后再称
量为 W2；最后铺上玻璃丝称总重为 W3。取下塞子迅速
将样品管置于吸附仪插座上，盖好吸附仪的磨口盖，是
T3通大气。
? 调节 N2钢瓶减压阀，使稳压管下端有气泡平衡逸出。慢
慢打开两流速计 E1,E2前活塞 T1,T2，由流速校正曲线
调节 E1,E2为某一合适流速 (E1约为 5~6cm3·min-1,E2约
为 15~17cm3·min-1)，使 (7-76)的比压 p/p*约为 0.3，并在实
验过程中维持此值不变。
? 在稳定流速下通气 1.5h，打开磨口盖取下样品管加塞
称重后再装回插座上。继续通气 0.5h，再称量，直至
两次称量差不大于 0.5mg，记下样品管最后质量 W4。
? 关闭恒温槽电源，关闭各流速计考克和 N2气源，将样
品管中玻璃丝及活性炭放到指定回收容器中。
注意,
? 对选定的某一 p/p*值，在实验中应保持恒定，故
应时常观察并调节两流速的液柱差，使之保持不
变。
? 称量、拿取样品管时应迅速加盖，以避免吸附空
气中杂质或样品脱附引入误差。
数据记录和处理
? 数据记录恒温温度、大气压、活性炭质量 (W2-W1)、
液柱差、流速和质量 W4
? 由表列数据计算实验温度下的 p*，由 (7-76)计算比压
p/p*。计算吸附量
a(mol·g -1) = (W4-W3)/(W2-W1)× M甲醇 -1
? 由 (7-71)和 (7-72)计算 am，由 (7-73)求算活性炭比表面
积 Asp。甲醇分子截面积为 0.25nm2
最大气泡压力法测定溶液表面张力
1,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。
2,实验原理
g
l
体相分子,
液 体 有自 动收缩表 面
而呈球形的趋势 。
自由移动不消耗功
表面分子,
纯液体和其蒸气组成的体系
,,BT P n
Gγ
A
????
?????
)m(J 2??
比表面自由能 （ 表面张力 ）
（ 1）溶液的界面吸附
溶液活度
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。
恒温下的 Gibbs吸附方程,
()
T
a
R T a
??? ? ?
?
溶 质 的 表 面 吸 附 量
[mol· m－ 2]
θ
θ
/ ( ) (7 -6 4 )
/ T
cc
R T c c
??? ? ?
?
? >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
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。
U形示压计两端汞柱
的高度差
毛细管端口形成的半球形气泡承受的最大压力差
2p g h
r
??? ? ? ?
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
11
00
h
h
?
?
??
?
毛细管曲率半径
1
1 0 1
0
h Kh
h??
?? ? ?
?
毛细管常数
饱和吸附量
（ 3）求正丁醇的分子截面积
1
kc
kc?
? ? ? ?
?
11 (7 -6 8 )c
k??
??
? ? ?
c c
???作 ～ 图, 由 直 线 斜 率 求
求正丁醇分子截面积 1
( 7 - 6 9 )L?
??
＝
3,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。
4,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。
/
d
d/
( 4 ) c c c c
cc
??
?
?
?
作 ～ / 曲 线, 在 曲 线 上 分 别 取 为 0.03,
0.05, 0.10, 0.15, 0.20, 0.30, 0.40 的 点 作
切 线, 求 切 线 斜 率 。
由（ 7-64）式计算不同浓度溶液的吸附量
i?
( 5 )
c
c ??
?
作 ～, 确 定 饱 和 吸 附 量, 由 (7-69) 计 算
正 丁 醇 分 子 截 面 积 。
5,思考题
? 用最大气泡压力法测定溶液的表面张力时，
为什么要读取最大压差？
? 那些因素影响表面张力的测定？应当如何减
小或消除这项因素的影响？
四川大学化学学院 2006
黏度法测定高聚物
平均摩尔质量
实验目的
? 用黏度法测定聚丙烯酰胺的平均摩尔质量
? 了解乌氏黏度计特点，掌握其使用方法
实验原理
高聚物的摩尔质量的对其性能有很大的影响，通过摩
尔质量的测定可了解高聚物的性能，并控制聚合条件以获
得优良产品。
在某一温度下，高聚物溶液的黏度 ?比纯溶剂的黏度 ?0
大，黏度增加的分数为增比黏度 ?sp
0
0
- -1
s p r
????
???
?r称为相对黏度，是整个溶液的黏度行为。 ?sp意味着扣除
了溶剂分子间的内摩擦效应，仅考虑溶剂与溶质分子之间
以及溶质分子间的相互作用。 ?sp随高聚物浓度增加而增大。
常用 ?sp/c，称为比浓黏度
比浓黏度随溶液浓度 c变化。当溶液无限稀 (c→0) 时，溶质分子
间内摩擦效应可以忽略不计，只存在溶剂分子与溶质分子间的
内摩擦作用,?sp/c趋于固定极限值 [?]
0
li m [ ]sp
c c
? ?
?
??
[?]为特性黏度，可由 ?sp/c-c图用外推法求出。实验表明 ?sp/c
与 [?]的关系用经验公式表示为
'2[ ] [ ]sp k
c
? ????
故作 ?sp/c-c图，外推后由 ?sp/c轴上的截距可求 [?]。浓度不太
大时，经验公式可表示为
ln?/c = [?] + ?[?]2c
这样 ?sp/c及 ln?/c对 c作图，得两条直线。这两条直线在纵轴
上相交于一点，可求出 [?]值。 [?]的单位是浓度倒数。 [?]与
高聚物平均摩尔质量的关系为
[?] = ??M?
其中,?和 ?为经验方程
的两个参数。一定温度，
一定的高聚物体系为常
数。 ?M为平均摩尔质量。
同一温度下，对纯溶剂和 4～ 5个不同浓度的溶液进行流出时
间的测定后，由式 (7-84)和 (7-77)可计算出相应 ?r和 ?sp，再由
(7-79)和 (7-80)作图外推求出 [?]，最后由 (7-81)及经验常数 ?、
?求算平均摩尔质量 ?M。
本实验用毛细管黏度计测定高聚物溶液的黏度。在稀溶液中
（浓度小于 1× 10-3g·ml－ 1），溶剂与溶液的密度近似为相等，
可得
00
r
t
t
??
???
实验步骤
? 恒温槽的调节
高聚物溶液黏度的温度系数较大，如果温度控制波动较大，
会使液体流出时间的重现性差，或作图线性不好。严格调
整恒温槽温度在 (30.0± 0.1)° C范围内。
? 黏度计的选择和洗涤
使用乌氏黏度计能在黏度计内进行逐步
稀释，适合连续测定不同浓度溶液的黏
度。由所用溶剂的黏度选择毛细管 r与管
E体积的大小，使流出时间不少于 100s。
对于溶剂水，毛细管径为 0.57mm,E球
体积为 4ml。黏度计应用洗液浸泡后，
再依次用自来水、蒸馏水冲洗，最后用
乙醇淌洗后真空干燥备用。
? 溶液流出时间的测定
①将清洁干净的黏度计 B管,C管口导上乳胶管后垂直放入
恒温槽中。恒温水面应浸没 G球。调节夹黏度计的夹具
使黏度计毛细管垂直
②一次吸取 5ml聚丙烯酰胺水溶液,10ml 1.5mol·L -1NaNO3
水溶液从 A管注入。夹住 C管口的乳胶管，在 B管上接上
注射针筒来回推拉、鼓泡，使溶液混合均匀，设浓度为
c1。恒温 10min。
③ C管不同大气，由 B管抽气，溶液从 F球经 D球、毛细管、
E球抽至 G球 2/3处。先拔出针筒，再松开 C管处夹子，使
C管通大气,D球中液体即回入 F球。毛细管以上液体悬
空并开始下落。当液面流经 a刻度立即按下表开始计时，
当液面将到 b刻度时，再按停表，读取 a,b刻度间液体
流经毛细管所需时间 t1，重复 3次，时间相差不得超过
0.5s。
④ 依次由 A管分别注入 5ml,10ml,15ml 1mol·L -1NaNO3水
溶液，将高聚物稀释为 c2,c3,c4，同法测定流出时间 t2、
t3,t4。每次加入 NaNO3溶液后，应混合均匀后抽洗毛细
管 3次，恒温 10min
? 溶剂流出时间的测定
倾去高聚物溶液，用自来水、蒸馏水淌洗净黏度计后，
再用 1mol·L -1NaNO3水溶液淌洗。最后加入约 15ml
1mol·L -1NaNO3水溶液，恒温后测定流出时间 t0
实验完毕，倾去溶液，洗净黏度计，用乙醇淌洗，放置
干燥。
注意,
? 液体黏度的温度系数均较大，实验中应严格控制温度的恒
定，否则难以获得重现结果。
? 黏度计系贵重玻璃仪器，在洗涤、安放及使用过程中应仔
细，避免损坏。
? 因高聚物黏度较大，用移液管取样前应用溶液淌洗几次。
取样将溶液放入黏度计 F球时，应避免试液沿管壁淌下。
溶液放完移液管应多滞留一段时间，使移液管中残留液尽
可能少，并认真混合溶液使浓度均匀。
? 实验完毕应立即清洗黏度计及所用移液管，以免高聚物溶
液干涸后阻塞毛细管及移液管
数据记录和处理
? 记录并计算高聚物名称、试样浓度、恒温温度、溶剂、流
出时间、平均值,?r,ln?r,ln?r/c,?sp/c。
? 作 ?sp/c-c以及 ln?/c-c图，外推以 c→0 求出 [?]。
? 由 (7-81)求出聚丙烯酰胺的平均摩尔质量 ?M。 30° C时在
0.1mol·L-1 NaNO3溶液中，参数 ? = 3.73× 10-4,?=0.66
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偶 极 矩 的 测 定
实验目的
? 用溶液法测定丙酮分子的偶极矩，掌握溶
液法测定偶极矩的主要实验技术
? 了解偶极矩与分子电性质的关系
? 掌握小型电容仪的使用方法
实验原理
? 偶极矩和极化度
分子可以近似看成由带负电的电子和带正电
的原子核构成。由于其空间构型不同，其正、
负电荷中心可以看成是重合的，也可以不重合，
前者称为非极性分子，后者称为极性分子。分
子的极性可以用“偶极矩”来度量。
其定义为 ? ＝ qd
q为正、负电荷中心所带电荷量,d为正、负
电荷中心距离
极性分子具有永久偶极矩。但由于分子的热运动，
偶极矩指向各个方向的机会相同，所以偶极矩的
统计值等于 0。若将极性分子置于均匀电场 E中，
则偶极矩在电场的作用下趋向电场方向排列，分
子被极化，极化的程度可用摩尔转向极化度 P转向
来衡量。
24 μ
P= π L9 k T转 向
在外电场作用下，不论永久偶极为零或不为零的
分子都会发生电子云对分子骨架的相对移动，分
子骨架也辉因电场分布不均衡发生变形。用摩尔
变形极化度 P变形 来衡量
P变形 ＝ P电子 ＋ P原子
P ＝ P转向 ＋ P变形 = P转向 ＋ P电子 ＋ P原子
24 μ
= π L + P + P9 k T 电 子 原 子
该式适用于完全无序和稀释体系（互相排斥的距
离远大于分子本身大小的体系），即温度不太低
的气相体系或极性液体在非极性溶剂中的稀溶液
摩尔折射度 R
2
2
n - 1R = P
n + 2电 子
＝ ?
?
M
稀溶液中 Debye公式
1 2 1 2 1 1 2 2
12
1 2 1 2
ε -1 ε - 1 M x + M xM
P=
ε +2 ε +2
＝
? ? ? ?
??
??
?的计算公式
?2
36
2 2
w022
1 1 1
M1 0 9 k T 3 Δμ = ( )
4 π L( ε + 2 ) ( n + 2 ) ρ w
? ??
只要测定一定温度下稀溶液和溶剂的介电常数及
折射率，作 ?/w2~w2图，外推到 w2→0 处求出 (?/w2)
w2→0,这样就可以求出溶质分子的偶极矩
介电常数的测定
介电常数是通过测定电容计算而得。设 C0为电容器极板
间处于真空时的电容量,C为充以电介质时的电容量，则
C与 C0之比值 ?称为该电介质的介电常数
? ＝ C/C0
空气的介电常数 ?＝ 1.000583，很接近 1，故介电常数近似
为
? = C/C空
用小型电容仪测得的电容 Cx包括样品电容 C样 和电容池 Cd
Cx ＝ C样 ＋ Cd
测得 Cd的方法如下。用一已知介电常数 ?标 的标准物质测定
电容为 C标 ‘,再测电容器中不放样品时的电容 C空 ’,近似
取 C0 ＝ C空,可以导出
C0 ＝ C空 ＝ (C标 ‘－ C空 ‘ )/(?标 － 1)
Cd ＝ C空 ‘＝ (C标 ‘－ C空 ‘ )/(?标 － 1)
待测样品的真实电容为
C样 ＝ Cx ＋ Cd
实验步骤
? 溶液配制
用称量法配制 4个浓度的丙酮－环己烷溶液约 10ml，
分别盛于磨口三角瓶中，其浓度（质量分数 wB）分别
为 0.020,0.040,0.060,0.080,0.100。操作时应
注意防止挥发以及吸收水汽，为此溶液配好后应迅速
盖上瓶塞，并于干燥器中存放
? 折射率测定
用阿贝折光仪测定环己烷及各配制溶液的折射率 n1和
n2。
实验步骤
? 介电常数测定
① 电容 C0和 Cd的测定。用环己烷作为标准物质
?环己烷 ＝ 2.023－ 0.0016× (t－ 20)
用电吹风将电容池两极间的空隙吹干，旋上金属盖，
接通恒温槽电源，电容池恒温 25.0° C，测定电容，三
次读数取平均值为 C空 ’。
用滴管吸取干燥的环己烷，从金属盖的中间加入，使
液面超过两电极，盖上塑料塞。恒温数分钟后如上操
作测定电容值。测后取出样品，重新装样再次测定，
两次测定的电容值的平均值极为 C环己烷 ‘和 C标 ’
② 溶液电容的测定
用同上的方法加入待测溶液测出电容值。
两次测定的数据差值应小于 0.05pF。
注意,
实验中应防止溶液挥发，浓度改变。取样动作迅
速，取样后立即加盖进行测定。
实验步骤
数据记录和处理
? 计算各溶液的质量分数 w2。由附录所提供的
经验公式计算 25° C时环己烷的密度 ?1
? 由 C空 ‘,C环己烷 ’及 ?环己烷 代入 (7-109)和 (7-
110)求算 C空 和 Cd。计算各浓度溶液的电容值
C样 和介电常数 ?12。
? 由 (7-107)计算 ?及 ?/w2
? 将实验数据及计算结构填入表中。
数据记录和处理
? 由 ?/w2对 w2作图，外推到 w2→0 处，求出
(?/w2)w2→0 值。
? 由 (7-108)计算丙酮分子的偶极矩
磁化率的测定
实验目的
? 测定顺磁性物质的磁化率，计算摩尔磁化
率并估算不成对电子数
? 掌握古埃磁天平测定磁化率的原理和方法
实验原理
? 磁化率
物质置于磁场 H中感应产生一个附加磁场 H‘，该物质内部
的磁场强度 B为
B＝ H＋ H‘＝ H＋ 4?KH
K为物质的体积磁化率。常用摩尔磁化率来表示物质的
磁性质
XM ＝ MK/?
根据 K的特点可以把物质分为三类,K > 0的物质为顺磁
性物质； K < 0的物质称为反磁性物质；另外少数物质的
K与外磁场的 H有关，它随外磁场的增加而急剧增强，并
且往往由剩磁现象，这类物质称为铁磁性物质
? 分子磁矩与磁化率
当原子、离子或分子的两个自旋状态电子数不相等，即
有为成对电子时，该物质具有永久磁矩。反之，则无永
久磁矩。
具有永久磁矩的原子、离子或分子，在外磁场下其永久
磁矩会顺着外磁场方向同向排列，表现顺磁性。同时它
内部电子轨道运动有感应的磁矩，其方向与外磁场相反，
表现出磁性。无永久磁矩的原子、离子或分子则只有反
磁性。所以,
XM ＝ X顺 ＋ X反
对于顺磁性物质，只有当 |X顺 |>>X反 时，近似得 XM ＝ X顺 ；
对于反磁性物质，则只有 X反,故 XM ＝ X顺 。
摩尔磁化率 X顺 和分子永久磁矩 ?m间的关系为
22LL
33
mmXX
k T k T
?? ?
顺 顺＝ 或
? 分子磁矩和未成对电子数
mBμ = n ( n + 2 ) μ
?- 2 1 - 1B
e
ehμ = = 9, 2 7 3 1 0 e r g G s
4 π mc ?
其中 ?B为波尔磁子
? 摩尔磁化率的测定
采用古埃磁天平测定物质的
XM，如图
将盛有样品的样品管悬挂在两磁极的中间，是样品管底部处
于两极的中心，即磁场最强处。这样圆柱形样品就处于一不
均匀磁场中心。
作用在样品上的力为
f ＝ 1/2KH2A
H为磁场中心磁场强度,A为样品横截面积
对于顺磁性物质，会有一个力把样品拉入磁场,f指向磁场强
度最强的方向。反磁性物质会有一个力把样品推出磁场,f指
向磁场强度最弱的方向。当样品受到磁场作用力时，天平的
另一臂上加减砝码使之平衡，设 ?W为样品管置于磁场内外称
量的质量差,
2
2 ( )
M
W W g h MX
HW
??? 空 管 ＋ 样 品 空 管 样 品
样 品
－
H可由已知摩尔磁化率的莫尔盐 [(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O]标定，
莫尔盐的摩尔磁化率 XM与温度 T（绝对温度）的关系为
XM ＝ 9500/(T+1)× 10-9 m3·mol-1
在相同条件下测定样品可得
,,MM
WWX X M
WW
???
?
样 品 标
样 品 标 样 品
标 样 品
? 配合物结构的判定
由磁矩的测定可以判别化合物是共价配键或电价配键
实验步骤
? 调节固定磁极的螺钉，使磁极距为 22～ 24mm左右
? 用已知 XM的莫尔盐标定磁场强度。
先将干燥清洁的样品管（长约 12cm，带塞，未装样品）
挂在天平托盘下的挂钩上，调节连接线的长度，使样品
管底部距离磁极中心距离在 15cm以上，称取空样品管在
磁场外质量 W管,调节样品管位置，使样品管底部处于磁
场中心处，再称取空样品管在磁场中的质量 W管 ’ 。
取下样品管，装入莫尔盐，边加样边振动并用玻棒压紧，
使样品装填均匀紧密，样品层高 7cm。准确量取样品层
高 h，同样称取已改样的样品及管在磁场外和磁场内的质
量 W管＋样品 及 W管＋样品 ‘
称量过程中，样品管不得与磁极有任何摩擦，磁极矩不
得变动，如有变动，需重新进行标定，每次称量取 3次
读数，再取平均值。
? 同法操作称取空管的 W管 及 W管 ’ 。在样品管中装入
FeSO4·7H2O等络合盐样品，测定各种样品在磁场内外质
量的变化。实验完毕，将试样倒入回收瓶，洗净样品管。
读取室温及大气压。
注意,
? 装填样品应紧密、均匀，每加入约 1cm高样品，
应振动并用玻棒压紧样品层
? 放入磁场中的样品管底部应处于磁场中心位置，
称量中样品管不应与磁极发生摩擦
? 称量时应等样品管静止后载开启天平称量，挂取
样品管时动作应轻，避免天平受损
数据记录和处理
? 按下式计算各项
?W管 = W管 ‘ － W管
?W管＋样品 ＝ W管 +样品 ‘ － W管＋样品
?W样品 ＝ ?W管＋样品 － ?W管
W样品 ＝ W管＋样品 － W管
? 由莫尔盐的测定数据按 (7-125)和 (7-124)计算磁场
强度 H(T)
数据记录和处理
? 将实验数据列于表中
? 由 (7-124),(7-119)和 (7-120)计算各样品的 XM、
?m和 n值。并将各项计算结果列于表中
? 由未成对电子数 n，讨论各配合物的配键类型
燃烧焓的测定
实验目的
?使用氧弹式量热计测定固体有机物质的恒
容燃烧热，并由此求算其摩尔燃烧热
?了解氧弹式量热计的结构及各部分作用，
掌握氧弹式量热计的使用方法，熟悉贝克
曼温度计的调节和使用方法
?掌握恒容燃烧热和恒压燃烧热的差异和相
互换算
实验原理
摩尔燃烧焓 ?cHm 恒容燃烧热 QV
?rHm = Qp ?rUm = QV
单位燃烧反应，气相视为理想气体
?cHm = QV ＋ ??BRT
放出热 (样品、点火丝 )＝吸收热 (水、氧弹、量热计、温度计 )
氧弹中
待测物质
x
V x x x
x
WQ ( x ) + ε b + q c = K Δ T
M
QV－摩尔恒容燃烧热 Mx－摩尔质量
?－点火丝热值 bx－所耗点火丝质量
q－助燃棉线热值 cx－所耗棉线质量
K－氧弹量热计常数 ?Tx－体系温度改变值
x x x
V
xx
K Δ T- ε b - q cQ ( x ) =
W / M
标准物质
e
V e e e
e
WQ ( e ) + ε b + q c = K Δ T
M
V e e x e
e
Q ( e ) ( W / M ) + ε b + q cK=
Δ T
标准量热物质,苯基酸 待测物质,萘
氧弹式量热计
1－恒热夹套 2－氧弹
3－量热容器
4－绝热垫片
5－隔热盖盖板 6－马达
7,10－搅拌器
8－伯克曼温度计
9－读数放大镜
11－振动器
12－温度计
氧弹
1－厚壁圆筒
2－弹盖
3－螺帽
4－进气孔
5－排气孔
6－电极
7－燃烧皿
8－电极（也是进气管）
9－火焰遮板
实验步骤
?量热计常数 K的测定
? 苯甲酸约 1.0g，压片，中部系一已知质量棉线，称取
洁净坩埚放置样片前后质量 W1和 W2
1－内模
2－垫块
3－模托
4－螺杆
5－压棒
实验步骤
?量热计常数 K的测定
? 苯甲酸约 1.0g，压片，中部系一已知质量棉线，称取
洁净坩埚放置样片前后质量 W1和 W2
? 把盛有苯甲酸片的坩埚放于氧弹内的坩埚架上，连
接好点火丝和助燃棉线
? 盖好氧弹，与减压阀相连，充气到弹内压力为
1.2MPa为止
? 把氧弹放入量热容器中，加入 3000ml水
? 调节贝克曼温度计，水银球应在氧弹高度约 1/2处
实验步骤
?量热计常数 K的测定
? 接好电路，计时开关指向,1分”，点火开关到向“振动”，
开启电源。约 10min后，若温度变化均匀，开始读取温度。
读数前 5s振动器自动振动，两次振动间隔 1min，每次振动
结束读数。
? 在第 10min读数后按下“点火”开关，同时将计时开关倒向
“半分”，点火指示灯亮。加大点火电流使点火指示灯熄灭，
样品燃烧。灯灭时读取温度。
? 温度变化率降为 0.05° C·min-1后，改为 1min计时，在记
录温度读数至少 10min，关闭电源。先取出贝克曼温度计，
再取氧弹，旋松放气口排除废气。
实验步骤
?量热计常数 K的测定
? 称量剩余点火丝质量。清洗氧弹内部及坩埚。
?萘的恒容燃烧热的测定
取萘 0.6g压片，重复上述步骤进行实验，记录
燃烧过程中温度随时间变化的数据
注意
? 为避免腐蚀，必须清洗氧弹
?点火成败是实验关键。应仔细安装点火丝和
坩埚。点火丝不应与弹体内壁接触，坩埚支
持架不应与另一电极接触。
?每次实验前均应称量坩埚
数据记录和处理
?记录室温、大气压、样品质量（ W2－ W1）和剩
余燃烧丝质量
?列表记录温度随时间变化数据
?画出雷诺图进行温度读数校正，求出在绝热条件
下的真是温度改变值 ?Te和 ?Tx
?由式（ 7-10）计算量热计常数 K
?由式（ 7-9）计算萘的恒容燃烧热 QV(x)
?由式（ 7-5）和（ 7-6）计算萘的摩尔燃烧焓 ?cHm，
并与文献值比较
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液体饱和蒸气压的测定
实验目的
? 利用等压计测定不同温度下环己烷的饱和
蒸气压
? 掌握等压计测定液体饱和蒸气压的原理和
方法。掌握机械泵的使用方法
? 掌握由克拉伯龙－克劳修斯方程求算纯液
体的摩尔汽化焓
实验原理
v a p m
2
Δ Hd lnp =
d T RT
饱和蒸气压 沸腾 沸点
Pθ，正常沸点 Tb
液体的蒸气压与温度 （ Clapeyron-Clausius方程）
把 ?vapHm视为常数，积分，得
v a p mΔ Hl g p = - + B '
2, 3 0 3 R T
饱和蒸气压测定装置图
5－等压计
实验步骤
? 安装仪器，将待测液装入等压计中,A管约 2/3、
B管和 C管约 1/2
? 检查装置气密性
? 驱除尽等压计 AC弯管间空气
? 测定不同外压下环己烷沸点
? 实验完毕，开启通大气阀，使系统通大气后切
断电源，撤下水浴，关闭冷凝水
注意,
? AC管应浸入水浴水面之下，且实验过程中应维
持搅拌水浴，使体系温度均匀
? 必须充分驱尽 AC弯管内的全部空气。
? U形压力计玻管内径不一定均匀，应同时读取两
管的读数
? 切断机械泵电源前，一定要使机械泵通大气
数据记录和处理
? 记录室温及大气压
? 对实验测定的沸点温度进行校正
? 按下式计算蒸气压
p = p大气 + (h右 – h左 ) gρ
ρ为水银密度,g为重力加速度
? 将所得结果列于表 7-1和表 7-2中
? 绘出蒸气压 p~沸点 T曲线，求出 343K时的温度
系数 dp/dT
? 以 lgp对 1/T作图，由直线斜率求平均摩尔汽化焓
? 以 lgp对 1/T按直线方程进行最小二乘法处理，求
平均摩尔汽化焓
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双液系汽－液平衡相图
实验目的
? 用沸点仪测定实验大气压下乙醇－环己烷
双液系汽－液平衡相图
? 掌握沸点的测定方法
? 用阿贝折光仪测定平衡液相和气相冷凝液
的组成，掌握阿贝折光仪的使用方法
实验原理
在恒压下完全互溶双液系的沸点与成分关系有下
列三种情况,
?溶液沸点介于二纯组分沸点之间，如苯与甲苯
?溶液有最高恒沸点，如卤化氢和水，丙酮与氯
仿，硝酸与水等；
?溶液有最低恒沸点，如环己烷与乙醇，水与醇
等
第一种类型双液系可用简单的蒸馏方法使
二组分分离，第二、三种类型则只能得到一种
纯组分和恒沸混合物。外界压力不同，恒沸点
温度和恒沸混合物组成也不相同
乙醇－环己烷 具有最低恒沸点
本实验用回流冷凝法测定不同组成环己烷
－乙醇溶液的沸点，由阿贝折光仪测平衡相和
气相冷凝组成。
沸点仪
实验步骤
? 安装仪器，如图安装好沸点仪，加热用电阻丝
要靠近容器底部中心，温度计水银球的位置要
在加热丝以上 1～ 2cm
? 测定沸点
倒入样品，是温度计 1/2～ 2/3浸入液体中，接
通冷凝水，调节变压器至加热电压为 20V左右，
加热液体。调节冷凝水，是冷凝液回流良好，
直到温度计上的读数稳定为止。记录温度计测
量温度及环境温度 t观 和 t环
实验步骤
? 切断电源，停止加热，取样并测定折射率
? 从沸点仪倒出样品回原三角瓶，吹干后在加
入 2号溶液，同上操作，测其沸点
? 同样测定其余样品的沸点及气液平衡时的气
液两相的折射率。
注意,
? 在沸点仪中加入溶液后才能接通加热丝电源。
调节变压器输出电压由小到大变化，不可超过
20V
? 沸点仪塞子不可漏气
? 取样吸观应保持洁净干燥
? 用电吹风吹干沸点仪时，温度不能太高
数据记录和处理
? 将实验室测定的气、液相样品的折射率校正为
25° C下的读数，在折射率－组成曲线上查出
对应组成
? 对沸点温度读数进行露茎校正
? 列表（表 7-3,7-4）记录各项
? 由 t沸 及气相、液相组成绘制实验压力下双液系
沸点－组成图，确定最低恒沸温度和恒沸混合
物组成。
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界面移动法测离子迁移数
实验目的
? 加深理解离子迁移数的基本概念
? 掌握用界面迁移法测定 HCl水溶液中 H+迁
移数的实验方法和技术
实验原理
当电流通过电解质溶液时，两极将发生电化学
变化，溶液中阳离子和阴离子分别向阴极与阳极
迁移。假如两种离子传递的电量分别为 q+和 q-，
则通过的总电量为 Q = q+ + q-
每种离子传递的电量与总电量之比，称为离子迁
移数
阴 离 子, 阳 离 子,-+-+qqt = t =QQ
t- + t+ = 1
界面迁移法
在一截面均匀的垂直迁移管中充满
HCl溶液，通以电流，当有电量为 Q
的电流通过某个静止的截面时，
t+Qmol的 H+通过界面向上迁移,t-
Qmol的 Cl-通过界面向下迁移。假定
存在一界面 (aa’)，在该界面以下没有
H+存在，而被其它的正离子 (如 Cd2+)
所取代，则这界面将随着 H+往上迁移
而移动。在正常条件下,H+向上移动
的平均速度等于界面移动的平均速度。
在通电时间内，界面扫过的体积为 V，
H+运输电荷的数量为该体积中 H+所
带的电荷总量，即
q(H+) = Vc(H+)F
欲使界面保持清晰，必须使界面上下电解质不相混
合，选择 CdCl2溶液能满足这一要求。
1－ Pt电极
2－ HCl溶液
3－迁移管
4－恒温水浴
5－乳胶管
6－ Cd电极
7一直流电源
实验步骤
? 取少量的标准 HCl溶液清洗刻度管 2～ 3次。再
取适量以加入甲基紫指示剂的标准 HCl溶液加
入迁移管中。装满后，插入 Pt电极
? 按图接好电路。将 K断开，把毫安表调到最大
量程，经检查后接通电源，在调节毫安表量程
使指针在满刻度附近，以保证电流读数精度
? 通电一段时间后，待出现明显界面时，记下迁
移管中界面刻度、电流值和时间。每隔 2min记
录一次电流值。通电 1.5h后读出迁移管中界面
的刻度数及电流值，立即断开电路
实验步骤
? 停止通电后过数分钟，界面有何变化？在通电
数分钟，界面又有何变化？解释产生变化的原
因。
? 实验完毕，切断电源，放出迁移管中的溶液，
用蒸馏水冲洗干净，然后在迁移管中充满蒸馏
水。
数据记录和处理
? 列表记录每次读数的时间和电流值，记录室温
及所用 HCl溶液的浓度，界面扫过的总体积 V
以时间 (s)为横坐标，电流 (mA)为纵坐标，作电
流随时间变化的曲线 (7-13)。
数据记录和处理
梯形法
??
???? ?
n - 1
0n
i
i = 1
I + IQ = + I 1 2 0
2总
??? ? ? ?
数据记录和处理
? 由式 (7-14)计算 H+迁移电量 q(H+)
? 由式 (7-13)计算出 t(H+)及 t(Cl-)
? 解释实验步骤 4所观察到的现象
原电池电动势和溶液 pH值的测定
实验目的
? 掌握对消法测定电池电动势及电极电势
的原理和方法
? 熟悉电位差计的工作原理和使用方法
? 掌握电动势法测定溶液的 pH值
实验原理
? 电池电动势的测定
电池电动势不能直接用伏特表来测定。利
用对消法可在电池无电流（或极小电流）通过
时测得其两极间的电势差，即为该电池的平衡
电动势。
电池电动势 E池 ＝ ?＋ － ?－
电化学中电极电势的绝对值无法测定，只能仪某电极的电
极电势为标准求出其相对值。本实验采用饱和甘汞电极为
参比电极
电极,Hg ?Hg2Cl2(s),KCl(4.6 mol·L-1) ??
电极反应,Hg2Cl2(s) + 2e == 2Hg(l) + 2Cl-
还原电极电势,??
- θ -
22
RT( Cl /Hg Cl,Hg ) = - ln ( Cl )
F
将甘汞电极与待测电极组成原电池，由甘汞电极的电极电
势及实验测定的电池电动势就可计算出电极电势
? 电极电势的测定
利用各种氢离子指示电极与参比电极组成电池，由测得的
电动势算出溶液 pH值
? 电动势法测溶液的 pH值
（ 1）用氢电极测定溶液 pH值
电极,Pt|H2[p(H2)]|H+[a(H+)]
电极反应,
H+[a(H+)] + e → 1/2H 2(g)
还原电极电势,
? + 22 θp ( H )R T 1( H / H,Pt ) = - [ l n + 2, 3 0 3 p H ]F 2 p
（ 2）由醌氢醌电极测 pH值。将待测 pH值溶液以醌氢饱
和，并以惰性电极（ Pt片或 Au丝）插入此溶液组成醌氢
醌电极。醌（ Q）与氢醌（ QH2）的物质的量之比 1,1
电极反应,C6H4O2 + 2H+ + 2e → C 6H4(OH)2
电极电势,
?? θ 222 2+a ( Q H )RT( Q,Q H ) = ( Q,Q H ) - l n2 F a ( Q ) a ( H )
把此电池与饱和甘汞电极组成原电池
??θ -2 2 2FpH = [ ( Q,Q H ) - ( C l /H g C l,H g ) - E ]2,3 0 3 R T 池
将氢电极和饱和甘汞电极构成电池
Pt|H2[p(H2)]|H+[a(H+)]||KCl(饱和 )|Hg2Cl2(s)|Hg(l)
电池电动势
E池 ＝ ?(Cl-/Hg2Cl2,Hg) - ?(H+/H2,Pt)
求 pH值，得
? - 22 θpF1p H = [ E C l / H g C l,H g ] - l g2, 3 0 3 2 p大 气池 － （ ）
实验步骤
? 电极及电池准备
① 锌电极。用稀硫酸浸洗，再依次用水、蒸馏
水淋洗。把处理好的锌电极插入清洁的电极
管内并塞紧。将电极管的虹吸管浸入盛有
0.1000mol·L -1ZnSO4溶液中
② 铜电极。将铜电极在稀硝酸内浸洗，取出后
冲洗干净插入电极管内，同上加入
0.1000mol·L -1CuSO4溶液
实验步骤
? 电极及电池准备
电池的组合。将饱和 KCl溶液注入 50ml小烧杯中，得
电池,
电池 1,
Zn|Zn2+(0.1000mol·L-1)||Cu2+(0.1000mol·L-1)|Cu
电池 2,
Zn|Zn2+(0.1000mol·L-1)||KCl(饱和 )|Hg2Cl2(s)|Hg(l)
电池 3,
Hg(l)|Hg2Cl2(s)|KCl(饱和 )||Cu2+(0.1000mol·L-1)|Cu
实验步骤
? 电动势的测定
① 根据电位差计的接线图，接好电动势测量线
路
② 根据标准电池电动势的温度校正公式算出室
温下标准电池的电动势，并按此计算对电位
差计的工作电流进行标定。
③ 分别测定电池 1,2,3的电池电动势。
实验步骤
? 醌氢醌电极测溶液得 pH值
① 取 1.0mol·L-1HAc及 1.0mol·L-1NaAc溶液各 5ml于
小烧杯中，混合后加蒸馏水稀释至 25ml，作为待测
液 1
② 取甲液（每升含 11.87gNaHPO4·2H2O） 1.0ml，乙
液（每升含 9.078gKH2PO4） 19.0ml混合，作为待
测液 2
③ 取甲液和乙液各 10.0ml混合，作待测液 3
取少量的醌氢醌分别加入各待测液中，用玻棒搅拌均
匀，将光亮的铂电极和饱和甘汞电极插入待测液中，
测定电池的电动势
实验步骤
? 用氢电极测溶液的 pH值
将镀铂黑的电极浸入盛有待测 pH值液的电极
管中，并通入氢气，组成氢电极。在通过盐
桥与甘汞电极组成电池，用电位差计测出电
动势
数据记录和处理
? 记录室温、大气压。由附录查出室温下水的
饱和蒸气压。列表记录实验所测各电池电动
势值。
? 有数据计算室温下 ?(Cl-/Hg2Cl2,Hg)和
?(Q,QH2)
? 按式 (7-24)计算电池的电动势的理论，计算时，
物质的浓度要用活度代替。活度系数由表中
查得 。将理论值与实验值进行比较，计算实
验相对误差并进行误差分析。
数据记录和处理
? 由电池 2、电池 3的 E池及甘汞电极电势，由
式 (7-23)分别计算出 ?(Cu2+/Cu)和 ?(Zn2+/Zn)
及 ?θ(Cu2+/Cu)和 ?θ(Zn2+/Zn)的实验值，并与
手册中查的标准电极电势进行比较，计算相
对误差并进行误差分析。
? 根据氢电极实验结果，按式 (7-27)计算未知溶
液的 pH值。
? 根据醌氢醌电极所测各待测溶液所组成的电
池电动势，由 (7-29)计算出各溶液的 pH值。
四川大学化学学院 2006
电导法测定弱电解质的
电离平衡常数
实验目的
? 了解溶液电导、电导率、摩尔电导率的
基本概念
? 用电导法测定乙酸的电离平衡常数
? 掌握电导仪的使用方法
实验原理
乙酸在溶液中达到电离平衡时,
θ 2
θ ( c /c ) αK=
1- α
在一定温度下,Kθ是一个常数，可以通过测定一定量浓度
乙酸的电离度代入上式计算。乙酸溶液的电离度 ?可用电导
法测定。
根据电离学说，弱电解质的电离度 ?随溶液的稀释而增大，
当溶液无限稀时，则电解质全部电离,?→ 1。在一定温度
下，溶液的摩尔电导率与离子真实浓度成正比，因而也与
电离度 ?成正比，所以弱电解质的电离度 ? 应等于溶液在物
质的量浓度为 c时的摩尔电导率 ?m和溶液在无限稀释时之摩
尔电导率 ?m∞之比，即
实验原理
?
m
m
Λα =
Λ ??
θ 2
θ m
m m m
( c / c ) ΛK=
Λ ( Λ - Λ )
电解质的 ?m∞可以按离子独立移动定律求出
?m∞ ＝ ?m,+∞ + ?m,-∞
摩尔电导率和电导率之间的关系为
?m∞ ＝ ? / c
实验测定物质的量为 c的乙酸溶液的电导率，由 (7-22)计算
摩尔电导率，可由 (7-20),(7-18)和 (7-17)求乙酸的电离常
数 Kθ
实验步骤
? 将恒温槽温度调至（ 25.0± 0.1） ° C
? 用容量瓶将 0.1000mol·L -1HAc溶液稀释成浓度为
5.000× 10-2mol·L-1,2.000× 10-2mol·L-1、
1.000× 10-2mol·L-2,5.000× 10-3mol·L-3和
2.000× 10-3mol·L-15种溶液
? 电导率的测定。按照浓度由小到大的顺序，测定已
配好的 5个不同浓度的 HAc溶液的电导率
? 实验结束后，切断电源，倒去电导池中溶液，洗净
电导池，注入蒸馏水，并将铂黑电极浸没在蒸馏水
中
注意,
? 实验中应严格控制温度恒定、浓度准确
? 洗涤电极时，不要损坏铂黑，以免电极常数改变，
引入测定误差
数据记录和处理
? 记录室温、大气压及恒温槽温度
? 将所测的 k值代入 (7-22)中计算出被测溶液的摩尔
电导率
? 由 (7-20)和 (7-18)计算出电离度 ?，再由 (7-17)计
算出 Kθ,其中 ?m,+∞和 ?m,-∞可由附录查出。将计算
结果列于表中
一级反应 —— 蔗糖的水解
1.实验目的
?测定蔗糖转化的反应速率常数和半衰期。
?了解旋光仪的基本原理，掌握使用方法。
t 时刻蔗糖浓度
2.实验原理
2HO
d
'
d
c
r k c c
t
? ? ?蔗 糖 蔗 糖
准一级反应 cH2O>>c蔗
蔗糖（右旋） 果糖（左旋） 葡萄糖（右旋）
+H
1 2 2 2 1 1 2 6 1 2 6 6 1 2 6C H O + H O C H O + C H O???
kc? 蔗 糖
0
Al n l n ( 7 - 4 1 )Ac k t c? ? ?
反应速率常数 t=0时刻蔗糖浓度
反应的半衰期,反应物浓度降低为其初始
浓度一半时所需要的时间。
1 / 2
l n 2 0,6 9 3 (7 -4 2 )t
kk??
蔗糖及其转化产物均具有旋光性，可利用反
应过程中体系的旋光度变化来度量反应进程。
蔗糖（右旋） 果糖（左旋） 葡萄糖（右旋）
+H
1 2 2 2 1 1 2 6 1 2 6 6 1 2 6C H O + H O C H O + C H O???
2 0 oD[ ] 6 6, 6? ?比 旋 光 度, 2 0 oD[ ] 5 2,5? ?2 0 oD[ ] 9 1, 9? ??
c:质量浓度 /g.mol-1 l:样品管长度 /cm
K:比例常数
一定条件下，旋光度与反应物浓度线性相关。
( 7 - 4 3 )Kc? ＝
[] ( 7- 44)
10
lc?? ?
旋光度与比旋光度的关系,
反应物的比例常数
00AKc? ? 反
生成物的比例常数
0AKc? ? ? 生
反应体系在反应过程中（ t时刻）的旋光度
0A A A ) ( 7 - 4 7 )t K c K c c? ?? 反 生（ －
解法一
反应体系在初始旋光度（ t=0）
k
将（ 7-48）（ 7-49）代入（ 7-41）
0l g ( ) l g ( ) (7 -5 0 )2,3 0 3t
k t? ? ? ?
??? ? ? ?
()t t?? ??,作 图，
由直线斜率求 k,
t1/2
0 0
A0 ' ( ) ( 7 - 4 8 )cKKK
?? ???
?
???
反 生
＝
－
A ' ( ) ( 7 - 4 9 )
t
tcKKK
?? ???
?
???
反 生
＝
－
解法二
一级反应可以不测定 ?
?
将（ 7-41）变形为
0 ktc c e ??
121 0 2 0 k t k tc c e c c e????
1 2 0l g ( ) l g [ ( 1 ) ] (7-53 )2,3 0 3
ktkc c t c e ??? ? ? ? ?
21t t t? ? ?
1 2 1 2( ) ( ) ( ) ( 7 - 5 4 )c c K K?? ? ? ? ?反 生
1 1 2 2,),)cc??将 (( 分 别 代 入 (7-41),可 得
1 2 0l g ( ) l g [( ) ( 1 )] 2, 3 0 3
( 7 - 5 5 )
ktk t K K c e?? ??? ? ? ? ? ?
反 生
l g ( )t t?? ??做,图，由斜率求 k。
本实验用解法二求室温下，蔗糖水解反应的
速率常数。
3.实验步骤
1.了解旋光仪的结构、原理和使用方法（ 2.8节）
1— 底座 2— 电源开关 3— 刻度盘手轮 4— 放大镜座
5— 视度调节螺旋 6— 刻度盘游表 7— 镜筒 8— 镜筒盖
9— 镜盖手柄 10— 镜盖连接圈 11— 灯罩 12— 灯座
2,用蒸馏水校正旋光仪的零点。
3,测定反应过程中反应体系的旋光度 αt。
5g蔗糖＋ 25ml水 溶解，过滤 滤液
＋
25ml 4.0mol.L-1
盐酸溶液
混合，装入旋
光仪杨品管,
放入旋光仪
计时，读数记录
0~20min,每隔 2min测量一次旋光度
20～ 60min,每隔 5min测量一次旋光度
60～ 90min,每隔 10min测量一次旋光度
4.数据记录和处理
?列出 αt ~ t 表，作出 αt ~ t图，标明反应温度。
?在 αt ~ t 图上读出相隔 5min（相等时间间隔）
的 αt 值，并将这些数据列为两组。第一组对
应一个 t有一个 αt,1，第二组对应（ t+Δt）有一
个 αt,2。
?作 lg(αt,1- αt,2)图，由直线斜率求速率常数
k(式 7-53)，以及半衰期 t1/2(7-42)。
5,思考题
（ 1） 实验中先用蒸馏水校正旋光仪的零点，在
蔗糖转化反应过程中所测的 αt 是否需要零点
校正？为什么？
（ 2） 为什么可以用粗天平和量筒配蔗糖溶液？
（ 3） 改变蔗糖溶液的初始浓度和催化剂盐酸的
浓度对测量出的速率常数 k和半衰期 t1/2值
有无影响？为什么？
二级反应 —— 乙酸乙酯皂化
1,实验目的
?用电导法测定乙酸乙酯皂化反应速率常数，了
解活化能的测定方法。
?熟悉电导仪的使用。
反应速率常数
2,实验原理
二级反应,
OH- + CH3COOC2H5 → CH3COO- + C2H5OH
00
AB
d ( ) ( )
d
x k c x c x
t ? ? ?
000 0 0ABt c c?
000 - -
ABt c x c x x x?
＝
02A()k c x??
00
AA
1 ( 7 - 5 8 )
()
xk
t c c x
?
?
00
AA
~ ()xk c c x?以 作图，由直线斜率求 k。
组成溶液的电解质 B
本实验用 电导法 测定反应物浓度（ 物理法 ）
依据,
-- 3( 1 ) ( O H ) ( C H C O O ) ( )?? ?? 电 导 率
反应过程中，溶液电导率下降。
(2)稀溶液中, c? ?强 电 解 质,
B()???溶 液 ＝
溶液中的强电解质有 NaOH和 CH3COONa,
01 A 2()t K c x K x? ??＝
00 1 A( N a O H )Kc? ＝
02A3C H C O O N )a(Kc? ? ＝
反应开始,
反应终了,
00
A
0
(7 -5 9 )txc??
?? ?
??
?
00
A
0
( 7 - 6 0 )t c k t??
?? ?
? ?
?
0
0
~ t t????
?
?
?作 图,
由直线斜率求速率常数 k。
解法一
解法二 将（ 7-60）式变形
0
0
A
()1 + ( 7 - 6 1 )t
t c k t
????
?
?＝
0() t
t t
??? ?作 ～ 图,由直线斜率求 k,避免测定 ??
1 2 2
2 1 1
2, 3 0 3 l g ( 7 - 6 2 )
a
R T T kE
T T k
?
?
根据 Arrehenius公式求反应的活化能
碱浓度 /mol.L-1 酯密度 /g.ml
-1
3,实验步骤
（ 2） 调节电导率仪（参看 2.21节）。
（ 3） 配制乙酸乙酯溶液
0, 1ml cMV
?
脂碱
脂 () ＝
酯摩尔质量 /g.mol-1
按上式计算配制 100ml乙酸乙酯溶液所需纯乙
酸乙酯的体积，准确配制 100ml乙酸乙酯溶液。
（ 1） 调节恒温槽至 25oC
（ 4） 测量
0?
2.0× 10-2mol.L-1NaOH 稀释一倍
装入电导池 置于 25
oC（ 35oC）
恒温槽内 10min
测定
0?
重复测定 2次，测量误差在允许范围内
（ 5） 测量
t?
25mL 0.0200mol/L NaOH溶液
0.0200mol/L的 CH3COOC2H5溶液 25mL
分别加入反应器 A,B两管，恒温 10Mmin
两管溶液混合，开始计时，每隔 5min测定
一次电导,30min后，每个 10min测定一次
电导，反应进行 80min后停止。
（ 6） 恒温槽升温至 35oC，恒温，重复以上（ 4）
-（ 5）步骤。
4,数据记录和处理
(1)记录反应物浓度、反应温度，并将
列成数据表。 00,,tt? ? ? ?及 －
(3) 由（ 7-62）式计算反应的活化能。
0() t
t t
??? ?作 ～ 图,(2) 由直线斜率求 k(7-61)。
5,思考题
? 为何实验中 NaOH和 CH3COOC2H5溶液浓度
要足够稀？实验为什么要在恒温下进行?
? 如何从实验结果来验证乙酸乙酯皂化反应为
二级反应？
? 如果 NaOH和 CH3COOC2H5溶液起始浓度不
相等，怎样求算速率常数？
四川大学化学学院 2006
丙酮碘化反应动力学
实验目的
? 用改变初浓度法测定丙酮碘化反应的级数，确定
其动力学方程式
? 用光度法测定丙酮碘化反应的速率常数
? 进一步掌握分光光度法的使用方法
实验原理
? 丙酮碘化反应的速率
丙酮在酸性溶液中的碘化反应
动力学方程为
指数 ?,?,?分别代表反应对丙酮、碘和 H＋ 的反应级数
??? +H -+3 2 2 3 2( C H ) C O + I C H C O C H I + I + H
总
a β γ +2
2
d c ( I )r = - = k c ( A) c ( I ) c ( H )
dt
在丙酮和酸大大过量的情况下，可用少量的碘来控制
反应进度，若以 c(A,0),c(H+,0)，则有
α γ +2dc ( I )- = k c ( A,0 ) c ( H,0 ) =
dt 总 常 数
若能测得反应进程中不同时刻 t时碘浓度 c(I2),c(I2)对 t作图
应为一条直线，直线斜率的负值就是反应速率。
? 改变初始浓度分确定反应级数
为确定反应级数 ?,?,?要进行 4组实验，每次实验反应
物的初始浓度不同。
+
IVI I 2 I I I
+
I 2 I I
c ( A )c ( H ) c ( I )n = = = =
c ( H ) c ( I ) c ( A ) 整 数
在相同温度下，各次实验 k总 相同，可得
α β γ +
γ2 I IIII
α β γ +
I 2 I
k [ c ( A ) c ( I ) c ( H ) ]r = = n
r k [ c ( A ) c ( I ) c ( H ) ]
总
总
III
IV
r =n
r
?
IV
I
r =n
r
?
如能测出各次实验的反应速率，在 n为已知的情况下，就可
由以上各式确定反应级数 ?,?,?
? 光度法测丙酮碘化反应速率
反应体系中除碘外，其余各物质在可见光区均无明显
吸收。由比尔（ Beer）定律可得
其中,T1,T2分别为时间 t1,t2时体系的透光率。
式中 (lgT2-lgT1)/(t2-t1)可由测定反应体系在不同时刻 t的
透光率 T，以 lgT对 t作图所得直线的斜率求得，如以 m
表示斜率，则 r = m/k’l。可得公式
mII/mI = n?
mIII/mI = n?
mIV/mI = n?
21
21
l g T - l g Tr=
k ' l ( t - t )
由于反应并不停留在生成一元碘化丙酮这一步上，故
应测定反应刚开始一段时间的透光率
' α γ +
mk
k lc ( A,0 ) c ( H,0 )总 ＝
如果能测得两个或两个以上温度 k总值，则可由阿伦尼乌
斯公式计算反应的表观活化能。
实验步骤
? 丙酮备用液的配制
吸取 5ml纯丙酮 50ml容量瓶中，加水稀释到刻度，
用经验公式计算室温下丙酮的密度，计算所得备
用液的浓度
? k‘l的测定
分别吸收 5ml,2.5ml碘备用液于 50ml容量瓶中，
加水稀释到刻度。把分光光度计波长转盘转到 ?＝
460nm处，用溶液洗液槽数次后装入溶液。以蒸
馏水为空白，测不同浓度碘的透光率。
? 反应级数和速率常数的测定
将 25ml蒸馏水加入 50ml容量瓶中，按要求准确
加入盐酸备用液和碘备用液，混合均匀后恒温，
待测前加入丙酮备用液，迅速稀释到刻度，摇匀
后转入液槽中。在恒温和 ?＝ 460nm处测定溶液
的透光率，同时按下停表作为反应起始时间，以
后每 2min读取一个透光率数据，每个溶液取 10～
12个读数。
同法配制 II,III,IV溶液并测定各溶液的透光率随
时间的变化关系。实验完毕，关电源，洗净各容
器，记录反应温度及各备用液浓度。
注意,
? 因只测定反应开始一段时间的透光率，故反应液
混合前应恒温，混合后应立即转入液槽中进行测
定。
? 若在室温下实验且室温较低时，可适当增加丙酮
或酸备用液的浓度，或在满足表 7-16的关系和总
体积不超过 50ml的前提下，增加各备用液的用量，
以加快反应，缩短测定的时间。
数据记录和处理
? 按 (7-141)由碘液浓度及所测的透光率 T计算 k’l的
平均值
? 以表格形式列出各组溶液透光率随时间 t的变化的
数据。以 lgT对 t作图，求出各直线的斜率 mI,mII、
mIII,mIV，由 (7-144)计算反应级数 ?,?,?
? 由 (7-145)计算各次实验的 k总 并求平均值，由两个
温度下的 k总 的平均值计算反应活化能 Ea
四川大学化学学院 2006
复相催化－甲醇分解
实验目的
? 测量 ZnO/Al2O3对甲醇分解反应的催化活性
? 熟悉多相催化动力学实验中流动法的特点和关
键，掌握流动法测量催化剂活性的实验方法。
实验原理
甲醇在 ZnO/Al2O3催化剂上分解反应如下,
为满足流动条件，必须等速加料，本实验加料采用饱和
蒸气带出法。
在某一温度 t时，由已知流速的 N2通过甲醇液体并达到
饱和不断将蒸气带出。设此温度下甲醇的饱和蒸气压
为 p*甲 ；近似认为整个体系压力为大气压力 p大气,则
????? 23Z n O / A l O323 0 0 CC H O H C O + 2 H?
**pp
x pp甲 甲甲
总 大 气
＝ ＝
则 *
2
np=
n + n ( N ) p
甲 甲
甲 大 气
*
2
*
p n ( N )n=
p - p
甲
甲
甲大 气
2
2
V (N )n (N ) =
0, 0 2 2 4
N2的物质的量由 N2体积 V计算
反应掉甲醇物质的量 nR
×
2
R
V ( H + C O)n=
0,0 2 2 4 3
R
c a t
nX = 1 0 0
nW甲 ％?
单位质量催化剂对甲醇的转化率为
1 2 2
a
2 1 1
2, 3 0 3 R T T XE = l g
T - T X
此反应为零级反应，在相同的流速及催化剂的情况下，
不同温度下反应速率常数之比等于转化率之比
实验步骤
? 催化剂的制备
质量分数为 60％的 ZnO/Al2O3催化剂由下法制备：将
?-Al2O3在 Zn(NO3)2水溶液中浸渍 24h后蒸去水分，放
入管式炉中，通入 N2或空气，在 573K下灼烧 4h，保
存在干燥器中
? 测量装置检查
按图 7-36检查各装置各部件是否装妥，能观察到湿式
流量计指针的移动。其次检查系统是否漏气。
实验步骤
? 调节 N2的流速稳定为 90～ 100cm3·min-1
? 将恒温槽调节到（ 35.0± 0.1） ° C。
? 测量空白曲线。将管式温度调至（ 100± 1） ° C,N2
流量恒定后，每 5min读湿式流量计一次，共读 30min
? 测量 ZnO/Al2O3活性。 将管式温度调至（ 320± 1）
° C,N2流量恒定后，每 5min读湿式流量计一次，共
读 30min，然后升温至（ 350± 1） ° C，再用同法测
定流量计读数随时间的变化数据
注意,
流动法实验的关键在于恒流，实验中应严
格控制 N2流速恒定。恒温也是重要的，每次实
验应在温度恒定后才开始读数并在实验中保持
恒温。
数据记录和处理
? 记录实验室温度、大气压、催化剂质量和饱和
器温度，列表记录实验步骤 (5)(6)所测数据
? 绘制尾气总体积随时间变化的曲线。由曲线上
去点计算不同温度下催化反应后生成的 H2和
CO总体积量，并由实验时的室温和大气压换
算为标准状况下的体积。
数据记录和处理
? 根据 N2的流速和甲醇 35° C时的饱和蒸气压，
用 (7-90)和 (7-91)算出 30min内进入反应管的
甲醇的物质的量 n甲,甲醇饱和蒸气压由附录
提供的经验公式计算。
? 由 H2和 CO的总体积利用 (7-92)计算出反应所
消耗甲醇的物质的量 nR
? 利用 (7-93)计算 320° C和 350° C时甲醇的转
化率
? 利用 (7-94)计算表观活化能 Ea
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流动吸附法测定多孔
性物质的比表面
实验目的
? 掌握 BET流动吸附法测定固体比表面的基
本原理和方法
? 掌握气体流速的控制、测量及流速计的校
正方法
实验原理
? BET法测固体比表面
测定比表面最常用 BET法，它是根据多分子层吸附理论
导出恒温条件下吸附量与吸附质平衡压力间的关系
**( ) [ 1 ( 1 ) / ]
ma c p
p p c p p? ? ? ? ?
*
*
*
/ 1 1 ( / )
[ 1 / ] mm
p p c pp
p p a c a c?
???
?
式中,p为平衡吸附压力,p*为吸附温度下吸附质的饱
和蒸气压； a为平衡吸附量； am为形成单分子层的吸附
量； c为与温度、吸附热和液化热有关的常数。上式适
用于 p/p*=0.05～ 0.35范围。可改写为
实验测定不同比压 p/p*下的平衡吸附量，以
对 p/p*作图得一直线，可得
斜率 ＝ (c-1)/amc，截距＝ 1/amc
am =1/(斜率＋截距 )
固体的比表面
Asp = amL?(m2·g -1)
式中,?为每一个吸附质分子的横截面积,L为阿伏加德罗
常数
*
*
/
[1 / ]
pp
pp? ?
? 比压 p/p*的控制和测量
本实验以 N2为载气，活性炭为吸附剂，甲醇为吸
附质,p/p*由改变载气的流速控制,a由吸附前后
活性炭质量的改变求算。采用下面的装置可计算
吸附质的比压 p/p*
实验步骤
? 开启磨口塞，把甲醇装入饱和器中 (约 1/2处 )，调节恒温
槽温度比室温高 1~2° C。
? 在样品管的筛板上铺薄层玻璃丝，加盖后置于小烧杯中
称量为 W1；装入约 0.5g已处理好的活性炭，加盖后再称
量为 W2；最后铺上玻璃丝称总重为 W3。取下塞子迅速
将样品管置于吸附仪插座上，盖好吸附仪的磨口盖，是
T3通大气。
? 调节 N2钢瓶减压阀，使稳压管下端有气泡平衡逸出。慢
慢打开两流速计 E1,E2前活塞 T1,T2，由流速校正曲线
调节 E1,E2为某一合适流速 (E1约为 5~6cm3·min-1,E2约
为 15~17cm3·min-1)，使 (7-76)的比压 p/p*约为 0.3，并在实
验过程中维持此值不变。
? 在稳定流速下通气 1.5h，打开磨口盖取下样品管加塞
称重后再装回插座上。继续通气 0.5h，再称量，直至
两次称量差不大于 0.5mg，记下样品管最后质量 W4。
? 关闭恒温槽电源，关闭各流速计考克和 N2气源，将样
品管中玻璃丝及活性炭放到指定回收容器中。
注意,
? 对选定的某一 p/p*值，在实验中应保持恒定，故
应时常观察并调节两流速的液柱差，使之保持不
变。
? 称量、拿取样品管时应迅速加盖，以避免吸附空
气中杂质或样品脱附引入误差。
数据记录和处理
? 数据记录恒温温度、大气压、活性炭质量 (W2-W1)、
液柱差、流速和质量 W4
? 由表列数据计算实验温度下的 p*，由 (7-76)计算比压
p/p*。计算吸附量
a(mol·g -1) = (W4-W3)/(W2-W1)× M甲醇 -1
? 由 (7-71)和 (7-72)计算 am，由 (7-73)求算活性炭比表面
积 Asp。甲醇分子截面积为 0.25nm2
最大气泡压力法测定溶液表面张力
1,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。
2,实验原理
g
l
体相分子,
液 体 有自 动收缩表 面
而呈球形的趋势 。
自由移动不消耗功
表面分子,
纯液体和其蒸气组成的体系
,,BT P n
Gγ
A
????
?????
)m(J 2??
比表面自由能 （ 表面张力 ）
（ 1）溶液的界面吸附
溶液活度
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。
恒温下的 Gibbs吸附方程,
()
T
a
R T a
??? ? ?
?
溶 质 的 表 面 吸 附 量
[mol· m－ 2]
θ
θ
/ ( ) (7 -6 4 )
/ T
cc
R T c c
??? ? ?
?
? >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
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。
U形示压计两端汞柱
的高度差
毛细管端口形成的半球形气泡承受的最大压力差
2p g h
r
??? ? ? ?
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
11
00
h
h
?
?
??
?
毛细管曲率半径
1
1 0 1
0
h Kh
h??
?? ? ?
?
毛细管常数
饱和吸附量
（ 3）求正丁醇的分子截面积
1
kc
kc?
? ? ? ?
?
11 (7 -6 8 )c
k??
??
? ? ?
c c
???作 ～ 图, 由 直 线 斜 率 求
求正丁醇分子截面积 1
( 7 - 6 9 )L?
??
＝
3,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。
4,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。
/
d
d/
( 4 ) c c c c
cc
??
?
?
?
作 ～ / 曲 线, 在 曲 线 上 分 别 取 为 0.03,
0.05, 0.10, 0.15, 0.20, 0.30, 0.40 的 点 作
切 线, 求 切 线 斜 率 。
由（ 7-64）式计算不同浓度溶液的吸附量
i?
( 5 )
c
c ??
?
作 ～, 确 定 饱 和 吸 附 量, 由 (7-69) 计 算
正 丁 醇 分 子 截 面 积 。
5,思考题
? 用最大气泡压力法测定溶液的表面张力时，
为什么要读取最大压差？
? 那些因素影响表面张力的测定？应当如何减
小或消除这项因素的影响？
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黏度法测定高聚物
平均摩尔质量
实验目的
? 用黏度法测定聚丙烯酰胺的平均摩尔质量
? 了解乌氏黏度计特点，掌握其使用方法
实验原理
高聚物的摩尔质量的对其性能有很大的影响，通过摩
尔质量的测定可了解高聚物的性能，并控制聚合条件以获
得优良产品。
在某一温度下，高聚物溶液的黏度 ?比纯溶剂的黏度 ?0
大，黏度增加的分数为增比黏度 ?sp
0
0
- -1
s p r
????
???
?r称为相对黏度，是整个溶液的黏度行为。 ?sp意味着扣除
了溶剂分子间的内摩擦效应，仅考虑溶剂与溶质分子之间
以及溶质分子间的相互作用。 ?sp随高聚物浓度增加而增大。
常用 ?sp/c，称为比浓黏度
比浓黏度随溶液浓度 c变化。当溶液无限稀 (c→0) 时，溶质分子
间内摩擦效应可以忽略不计，只存在溶剂分子与溶质分子间的
内摩擦作用,?sp/c趋于固定极限值 [?]
0
li m [ ]sp
c c
? ?
?
??
[?]为特性黏度，可由 ?sp/c-c图用外推法求出。实验表明 ?sp/c
与 [?]的关系用经验公式表示为
'2[ ] [ ]sp k
c
? ????
故作 ?sp/c-c图，外推后由 ?sp/c轴上的截距可求 [?]。浓度不太
大时，经验公式可表示为
ln?/c = [?] + ?[?]2c
这样 ?sp/c及 ln?/c对 c作图，得两条直线。这两条直线在纵轴
上相交于一点，可求出 [?]值。 [?]的单位是浓度倒数。 [?]与
高聚物平均摩尔质量的关系为
[?] = ??M?
其中,?和 ?为经验方程
的两个参数。一定温度，
一定的高聚物体系为常
数。 ?M为平均摩尔质量。
同一温度下，对纯溶剂和 4～ 5个不同浓度的溶液进行流出时
间的测定后，由式 (7-84)和 (7-77)可计算出相应 ?r和 ?sp，再由
(7-79)和 (7-80)作图外推求出 [?]，最后由 (7-81)及经验常数 ?、
?求算平均摩尔质量 ?M。
本实验用毛细管黏度计测定高聚物溶液的黏度。在稀溶液中
（浓度小于 1× 10-3g·ml－ 1），溶剂与溶液的密度近似为相等，
可得
00
r
t
t
??
???
实验步骤
? 恒温槽的调节
高聚物溶液黏度的温度系数较大，如果温度控制波动较大，
会使液体流出时间的重现性差，或作图线性不好。严格调
整恒温槽温度在 (30.0± 0.1)° C范围内。
? 黏度计的选择和洗涤
使用乌氏黏度计能在黏度计内进行逐步
稀释，适合连续测定不同浓度溶液的黏
度。由所用溶剂的黏度选择毛细管 r与管
E体积的大小，使流出时间不少于 100s。
对于溶剂水，毛细管径为 0.57mm,E球
体积为 4ml。黏度计应用洗液浸泡后，
再依次用自来水、蒸馏水冲洗，最后用
乙醇淌洗后真空干燥备用。
? 溶液流出时间的测定
①将清洁干净的黏度计 B管,C管口导上乳胶管后垂直放入
恒温槽中。恒温水面应浸没 G球。调节夹黏度计的夹具
使黏度计毛细管垂直
②一次吸取 5ml聚丙烯酰胺水溶液,10ml 1.5mol·L -1NaNO3
水溶液从 A管注入。夹住 C管口的乳胶管，在 B管上接上
注射针筒来回推拉、鼓泡，使溶液混合均匀，设浓度为
c1。恒温 10min。
③ C管不同大气，由 B管抽气，溶液从 F球经 D球、毛细管、
E球抽至 G球 2/3处。先拔出针筒，再松开 C管处夹子，使
C管通大气,D球中液体即回入 F球。毛细管以上液体悬
空并开始下落。当液面流经 a刻度立即按下表开始计时，
当液面将到 b刻度时，再按停表，读取 a,b刻度间液体
流经毛细管所需时间 t1，重复 3次，时间相差不得超过
0.5s。
④ 依次由 A管分别注入 5ml,10ml,15ml 1mol·L -1NaNO3水
溶液，将高聚物稀释为 c2,c3,c4，同法测定流出时间 t2、
t3,t4。每次加入 NaNO3溶液后，应混合均匀后抽洗毛细
管 3次，恒温 10min
? 溶剂流出时间的测定
倾去高聚物溶液，用自来水、蒸馏水淌洗净黏度计后，
再用 1mol·L -1NaNO3水溶液淌洗。最后加入约 15ml
1mol·L -1NaNO3水溶液，恒温后测定流出时间 t0
实验完毕，倾去溶液，洗净黏度计，用乙醇淌洗，放置
干燥。
注意,
? 液体黏度的温度系数均较大，实验中应严格控制温度的恒
定，否则难以获得重现结果。
? 黏度计系贵重玻璃仪器，在洗涤、安放及使用过程中应仔
细，避免损坏。
? 因高聚物黏度较大，用移液管取样前应用溶液淌洗几次。
取样将溶液放入黏度计 F球时，应避免试液沿管壁淌下。
溶液放完移液管应多滞留一段时间，使移液管中残留液尽
可能少，并认真混合溶液使浓度均匀。
? 实验完毕应立即清洗黏度计及所用移液管，以免高聚物溶
液干涸后阻塞毛细管及移液管
数据记录和处理
? 记录并计算高聚物名称、试样浓度、恒温温度、溶剂、流
出时间、平均值,?r,ln?r,ln?r/c,?sp/c。
? 作 ?sp/c-c以及 ln?/c-c图，外推以 c→0 求出 [?]。
? 由 (7-81)求出聚丙烯酰胺的平均摩尔质量 ?M。 30° C时在
0.1mol·L-1 NaNO3溶液中，参数 ? = 3.73× 10-4,?=0.66
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偶 极 矩 的 测 定
实验目的
? 用溶液法测定丙酮分子的偶极矩，掌握溶
液法测定偶极矩的主要实验技术
? 了解偶极矩与分子电性质的关系
? 掌握小型电容仪的使用方法
实验原理
? 偶极矩和极化度
分子可以近似看成由带负电的电子和带正电
的原子核构成。由于其空间构型不同，其正、
负电荷中心可以看成是重合的，也可以不重合，
前者称为非极性分子，后者称为极性分子。分
子的极性可以用“偶极矩”来度量。
其定义为 ? ＝ qd
q为正、负电荷中心所带电荷量,d为正、负
电荷中心距离
极性分子具有永久偶极矩。但由于分子的热运动，
偶极矩指向各个方向的机会相同，所以偶极矩的
统计值等于 0。若将极性分子置于均匀电场 E中，
则偶极矩在电场的作用下趋向电场方向排列，分
子被极化，极化的程度可用摩尔转向极化度 P转向
来衡量。
24 μ
P= π L9 k T转 向
在外电场作用下，不论永久偶极为零或不为零的
分子都会发生电子云对分子骨架的相对移动，分
子骨架也辉因电场分布不均衡发生变形。用摩尔
变形极化度 P变形 来衡量
P变形 ＝ P电子 ＋ P原子
P ＝ P转向 ＋ P变形 = P转向 ＋ P电子 ＋ P原子
24 μ
= π L + P + P9 k T 电 子 原 子
该式适用于完全无序和稀释体系（互相排斥的距
离远大于分子本身大小的体系），即温度不太低
的气相体系或极性液体在非极性溶剂中的稀溶液
摩尔折射度 R
2
2
n - 1R = P
n + 2电 子
＝ ?
?
M
稀溶液中 Debye公式
1 2 1 2 1 1 2 2
12
1 2 1 2
ε -1 ε - 1 M x + M xM
P=
ε +2 ε +2
＝
? ? ? ?
??
??
?的计算公式
?2
36
2 2
w022
1 1 1
M1 0 9 k T 3 Δμ = ( )
4 π L( ε + 2 ) ( n + 2 ) ρ w
? ??
只要测定一定温度下稀溶液和溶剂的介电常数及
折射率，作 ?/w2~w2图，外推到 w2→0 处求出 (?/w2)
w2→0,这样就可以求出溶质分子的偶极矩
介电常数的测定
介电常数是通过测定电容计算而得。设 C0为电容器极板
间处于真空时的电容量,C为充以电介质时的电容量，则
C与 C0之比值 ?称为该电介质的介电常数
? ＝ C/C0
空气的介电常数 ?＝ 1.000583，很接近 1，故介电常数近似
为
? = C/C空
用小型电容仪测得的电容 Cx包括样品电容 C样 和电容池 Cd
Cx ＝ C样 ＋ Cd
测得 Cd的方法如下。用一已知介电常数 ?标 的标准物质测定
电容为 C标 ‘,再测电容器中不放样品时的电容 C空 ’,近似
取 C0 ＝ C空,可以导出
C0 ＝ C空 ＝ (C标 ‘－ C空 ‘ )/(?标 － 1)
Cd ＝ C空 ‘＝ (C标 ‘－ C空 ‘ )/(?标 － 1)
待测样品的真实电容为
C样 ＝ Cx ＋ Cd
实验步骤
? 溶液配制
用称量法配制 4个浓度的丙酮－环己烷溶液约 10ml，
分别盛于磨口三角瓶中，其浓度（质量分数 wB）分别
为 0.020,0.040,0.060,0.080,0.100。操作时应
注意防止挥发以及吸收水汽，为此溶液配好后应迅速
盖上瓶塞，并于干燥器中存放
? 折射率测定
用阿贝折光仪测定环己烷及各配制溶液的折射率 n1和
n2。
实验步骤
? 介电常数测定
① 电容 C0和 Cd的测定。用环己烷作为标准物质
?环己烷 ＝ 2.023－ 0.0016× (t－ 20)
用电吹风将电容池两极间的空隙吹干，旋上金属盖，
接通恒温槽电源，电容池恒温 25.0° C，测定电容，三
次读数取平均值为 C空 ’。
用滴管吸取干燥的环己烷，从金属盖的中间加入，使
液面超过两电极，盖上塑料塞。恒温数分钟后如上操
作测定电容值。测后取出样品，重新装样再次测定，
两次测定的电容值的平均值极为 C环己烷 ‘和 C标 ’
② 溶液电容的测定
用同上的方法加入待测溶液测出电容值。
两次测定的数据差值应小于 0.05pF。
注意,
实验中应防止溶液挥发，浓度改变。取样动作迅
速，取样后立即加盖进行测定。
实验步骤
数据记录和处理
? 计算各溶液的质量分数 w2。由附录所提供的
经验公式计算 25° C时环己烷的密度 ?1
? 由 C空 ‘,C环己烷 ’及 ?环己烷 代入 (7-109)和 (7-
110)求算 C空 和 Cd。计算各浓度溶液的电容值
C样 和介电常数 ?12。
? 由 (7-107)计算 ?及 ?/w2
? 将实验数据及计算结构填入表中。
数据记录和处理
? 由 ?/w2对 w2作图，外推到 w2→0 处，求出
(?/w2)w2→0 值。
? 由 (7-108)计算丙酮分子的偶极矩
磁化率的测定
实验目的
? 测定顺磁性物质的磁化率，计算摩尔磁化
率并估算不成对电子数
? 掌握古埃磁天平测定磁化率的原理和方法
实验原理
? 磁化率
物质置于磁场 H中感应产生一个附加磁场 H‘，该物质内部
的磁场强度 B为
B＝ H＋ H‘＝ H＋ 4?KH
K为物质的体积磁化率。常用摩尔磁化率来表示物质的
磁性质
XM ＝ MK/?
根据 K的特点可以把物质分为三类,K > 0的物质为顺磁
性物质； K < 0的物质称为反磁性物质；另外少数物质的
K与外磁场的 H有关，它随外磁场的增加而急剧增强，并
且往往由剩磁现象，这类物质称为铁磁性物质
? 分子磁矩与磁化率
当原子、离子或分子的两个自旋状态电子数不相等，即
有为成对电子时，该物质具有永久磁矩。反之，则无永
久磁矩。
具有永久磁矩的原子、离子或分子，在外磁场下其永久
磁矩会顺着外磁场方向同向排列，表现顺磁性。同时它
内部电子轨道运动有感应的磁矩，其方向与外磁场相反，
表现出磁性。无永久磁矩的原子、离子或分子则只有反
磁性。所以,
XM ＝ X顺 ＋ X反
对于顺磁性物质，只有当 |X顺 |>>X反 时，近似得 XM ＝ X顺 ；
对于反磁性物质，则只有 X反,故 XM ＝ X顺 。
摩尔磁化率 X顺 和分子永久磁矩 ?m间的关系为
22LL
33
mmXX
k T k T
?? ?
顺 顺＝ 或
? 分子磁矩和未成对电子数
mBμ = n ( n + 2 ) μ
?- 2 1 - 1B
e
ehμ = = 9, 2 7 3 1 0 e r g G s
4 π mc ?
其中 ?B为波尔磁子
? 摩尔磁化率的测定
采用古埃磁天平测定物质的
XM，如图
将盛有样品的样品管悬挂在两磁极的中间，是样品管底部处
于两极的中心，即磁场最强处。这样圆柱形样品就处于一不
均匀磁场中心。
作用在样品上的力为
f ＝ 1/2KH2A
H为磁场中心磁场强度,A为样品横截面积
对于顺磁性物质，会有一个力把样品拉入磁场,f指向磁场强
度最强的方向。反磁性物质会有一个力把样品推出磁场,f指
向磁场强度最弱的方向。当样品受到磁场作用力时，天平的
另一臂上加减砝码使之平衡，设 ?W为样品管置于磁场内外称
量的质量差,
2
2 ( )
M
W W g h MX
HW
??? 空 管 ＋ 样 品 空 管 样 品
样 品
－
H可由已知摩尔磁化率的莫尔盐 [(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O]标定，
莫尔盐的摩尔磁化率 XM与温度 T（绝对温度）的关系为
XM ＝ 9500/(T+1)× 10-9 m3·mol-1
在相同条件下测定样品可得
,,MM
WWX X M
WW
???
?
样 品 标
样 品 标 样 品
标 样 品
? 配合物结构的判定
由磁矩的测定可以判别化合物是共价配键或电价配键
实验步骤
? 调节固定磁极的螺钉，使磁极距为 22～ 24mm左右
? 用已知 XM的莫尔盐标定磁场强度。
先将干燥清洁的样品管（长约 12cm，带塞，未装样品）
挂在天平托盘下的挂钩上，调节连接线的长度，使样品
管底部距离磁极中心距离在 15cm以上，称取空样品管在
磁场外质量 W管,调节样品管位置，使样品管底部处于磁
场中心处，再称取空样品管在磁场中的质量 W管 ’ 。
取下样品管，装入莫尔盐，边加样边振动并用玻棒压紧，
使样品装填均匀紧密，样品层高 7cm。准确量取样品层
高 h，同样称取已改样的样品及管在磁场外和磁场内的质
量 W管＋样品 及 W管＋样品 ‘
称量过程中，样品管不得与磁极有任何摩擦，磁极矩不
得变动，如有变动，需重新进行标定，每次称量取 3次
读数，再取平均值。
? 同法操作称取空管的 W管 及 W管 ’ 。在样品管中装入
FeSO4·7H2O等络合盐样品，测定各种样品在磁场内外质
量的变化。实验完毕，将试样倒入回收瓶，洗净样品管。
读取室温及大气压。
注意,
? 装填样品应紧密、均匀，每加入约 1cm高样品，
应振动并用玻棒压紧样品层
? 放入磁场中的样品管底部应处于磁场中心位置，
称量中样品管不应与磁极发生摩擦
? 称量时应等样品管静止后载开启天平称量，挂取
样品管时动作应轻，避免天平受损
数据记录和处理
? 按下式计算各项
?W管 = W管 ‘ － W管
?W管＋样品 ＝ W管 +样品 ‘ － W管＋样品
?W样品 ＝ ?W管＋样品 － ?W管
W样品 ＝ W管＋样品 － W管
? 由莫尔盐的测定数据按 (7-125)和 (7-124)计算磁场
强度 H(T)
数据记录和处理
? 将实验数据列于表中
? 由 (7-124),(7-119)和 (7-120)计算各样品的 XM、
?m和 n值。并将各项计算结果列于表中
? 由未成对电子数 n，讨论各配合物的配键类型
