物理化学实验思考题及参考答案 -五星文库
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物理化学实验思考题及参考答案
导读：12.在纯液体饱和蒸气压测量实验中，答：本实验采用静态法（降温法）测定环己烷在不同温度下的饱和蒸气压，可见本实验测量沸点的依据是当A球的液面上纯粹是待测液体的蒸气，若三组实验在室温大气压下所得的沸点在误差范围内，13.在纯液体饱和蒸气压测量实验中，对实验结果有何影响？，17.液体饱和蒸汽压的测定实验中为什么要测定不同温度下样品的饱和蒸汽压？，20.纯液体饱和蒸汽压的测定实验中产生误差的原因有哪
水浴温度不同。（4）测定中，当B、C两管中的液面平齐时，读数要迅速，读毕应立即打开活塞9抽气减压或加热，防止空气倒灌。若发生倒灌现象，必须重新排除净AB弯管内之空气。（5）注意在停止抽气时，应先把真空泵与大气相通，打开平衡阀l通大气后方可关闭真空泵，否则可能使真空泵中的油倒灌入系统。
11. 若用纯液体饱和蒸气压测量装置测量易燃液体的饱和蒸汽压，加热时应注意什么？
答：不能用明火直接加热
12. 在纯液体饱和蒸气压测量实验中，为什么ac弯管中的空气要排除净，怎样操作，
怎样防止空气倒灌?
答：本实验采用静态法（降温法）测定环己烷在不同温度下的饱和蒸气压。平衡
管由A球和U型管B、C组成，如图74-1所示。平衡管上接一冷凝管 ，以橡皮管与缓冲
储气罐（缓冲储气罐与数字压力计）相连。A内装待测液体，当A球的液面上纯粹是
待测液体的蒸气，而B管与C管的液面处于同一水平时，则表示B管液面上的蒸气压(即
A球液面上的蒸气压)与加在C管液面上的外压相等。此时，体系气液两相平衡的温度
称为液体在此外压下的沸点。用当时的大气压减去数字式气压计的气压值，即为该温
度下液体的饱和蒸气压。
可见本实验测量沸点的依据是当A球的液面上纯粹是待测液体的蒸气，而B管与C管的液面处于同一水平时，则表示B管液面上的蒸气压(即A球液面上的蒸气压)与加在C管液面上的外压相等。此时，体系气液两相平衡的温度称为液体在此外压下的沸点。测定沸点的过程中，若ac弯管中的空气没有排除净，当B，C两管液面平齐时，液体的饱和蒸汽压+空气压=室温下的大气压，使得所测沸点偏低。
操作：转动平衡阀l使系统与大气相通。开动搅拌器，并将水浴加热。随着温度逐渐上升，平衡管中有气泡逸出。继续加热至正常沸点之上大约3℃左右。保持此温度数分钟，以便将平衡管中的空气赶净。系统空气被赶净后，停止加热。让温度缓慢下降，C管中的气泡将逐渐减少直至消失。C管液面开始上升而B管液面下降，严密注视两管液面，一旦两液面处于同一水平时，记下此时的温度。在系统不进空气的情况下，重复三次，若三组实验在室温大气压下所得的沸点在误差范围内，则表明空气已排尽。
当B、C两管中的液面平齐时，读数要迅速，读毕应立即缓缓打开进气阀2抽气减压或加热，可防止空气倒灌。
13. 在纯液体饱和蒸气压测量实验中，如果平衡管B、C内空气未被驱除干净，对实验结果有何影响？
答：如果平衡管B、C内空气未被驱除干净，测定沸点的过程中， B，C两管液面平齐时，液体的饱和蒸汽压+空气压=室温下的大气压，使得所测沸点偏低。
内压-大气压=所测压力=饱和蒸汽压+空气压力，而一定温度下饱和蒸汽压一定。则所测内压增大。你计算出来的饱和蒸汽压就比真实的大。
14. 克－克方程式在什么条件下适用？
答：克－克方程式适用于纯物质两相平衡，其中一相是气相，且可看成理想气体。
15. 用纯液体饱和蒸气压测量装置，可以很方便地研究各种液体，如苯、二氯乙烯、四氯化碳、水、正丙醇、异丙醇、丙酮和乙醇等，这些液体中很多是易燃的，在加热时应该注意什么问题？
答：不能用明火加热
16. 能否用纯液体饱和蒸气压测量装置测定溶液的蒸气压，为什么？
答： 不可以，因为在纯液体的饱和蒸气压仅随温度的改变而改变，温度一定其饱和蒸气压为定值，在一定外压下沸点为定值。如果是溶液，其饱和蒸气压随温度和组成的改变而改变，在一定外压下，其沸点会随溶液组成的改变而改变，其没有确定的沸点，而是一段沸程。
17. 液体饱和蒸汽压的测定实验中为什么要测定不同温度下样品的饱和蒸汽压？
答：纯液体的蒸汽压是随温度变化而改变的，温度升高，蒸汽压增大；温度降低时，则蒸汽压减小。液体的饱和蒸气压与温度的关系用克劳修斯-克拉贝龙方程式表示：
dlnp?vapHm?dTRT2
假定ΔvapHm与温度无关或温度范围较小，ΔvapHm可以近似作为常数，积分上式，得：
lnp???vapHm1??c
在一定温度范围内，测定不同温度下的饱和蒸气压，以lnp对1/T作图，应为一直线，直线的斜率为??vapHm/R，由斜率可求算液体的平均摩尔汽化热ΔvapHm。
18. 你所用的每个测量仪器的精确度是多少? 估计最后所得到的汽化热应有几位有效数字?
答：精密温度计0.01℃，U型压差计0.01mm。最后所得到的汽化热应有4位有效数字。
19. 若要测量当天大气压下纯液体的沸腾温度，该如何操作？
答：转动平衡阀l使系统与大气相通。开动搅拌器，并将水浴加热。随着温度逐渐上升，平衡管中有气泡逸出。继续加热至正常沸点之上大约3℃左右。保持此温度数分钟，以便将平衡管中的空气赶净。系统空气被赶净后，停止加热。让温度缓慢下降，C管中的气泡将逐渐减少直至消失。C管液面开始上升而B管液面下降，严密注视两管液面，一旦两液面处于同一水平时，记下此时的温度。在系统不进空气的情况下，重复三次，若三组实验在室温大气压下所得的沸点在误差范围内，此温度即为当天大气压下纯液体的沸腾温度。
20. 纯液体饱和蒸汽压的测定实验中产生误差的原因有哪些?
答：测定过程中空气倒灌，判断B、C两液面处于同一水平时的人为误差，压力计读数不迅速而产生误差等。
实验七十五
双液系的气-液平衡相图
1. 简述由实验绘制环己烷-乙醇气-液平衡T-x相图的基本原理。
答：通过测定不同沸点下组分的气、液相的折射率，在标准的工作曲线上找出该折射率对应的浓度，结合其沸点画出平衡相图。
2. 在双液系的气-液平衡相图实验中，作环己烷-乙醇的标准折光率-组成曲线的目的是什么？
答：作标准曲线的目的是通过测气、液相相得折射率从而在标准工作曲线上找出对应的浓度。
3. 用精馏的方法是否可把乙醇和环己烷混合液完全分离，为什么？
答：不能完全分离。因为环己烷-乙醇二组分具有最低恒沸点。
4. 测定纯环己烷和纯乙醇的沸点时，沸点仪中有水或其它物质行吗？
答：有水和其他物质都是不行的。因为有水和其他物质会使所测沸点改变。
5. 为什么工业上常生产95％酒精？只用精馏含水酒精的方法是否可能获得无水酒精？
答：因为水-乙醇二组分具有最低恒沸点，所以工业上常生产95%的酒精。用精馏的方法无法获得无水酒精，只能获得95%的酒精。
6. 在双液系的气-液平衡相图实验中，如何判断气-液相达平衡状态？
答：观察贝克曼温度计的读数，如果读数稳定3-5分钟，说明已达平衡状态。
7. 在双液系的气-液平衡相图实验中，每次加入沸点仪中的环己烷或乙醇是否应按记录表所规定的体积精确计量？为什么？
答：不需要按记录表的加。因为组分的浓度不是按所加物质的量计算得来的，而是通过测折射率间接得到的。
8. 在双液系的气-液平衡相图实验中，在测定沸点时，溶液出现分馏现象，将使绘出的相图图形发生什么变化？
答：出现馏分将使测得的沸点偏高，使相图向上移动。
9. 在双液系的气-液平衡相图实验中，蒸馏器中收集气相冷凝的小球大小对结果有何影响？
答：小球太小难以收集气相，小球太大，小球内的组分更新太慢，产生馏分，导致实验误差。
10. 在双液系的气-液平衡相图实验中，通过测定什么参数来测定双液系气-液平衡时气相和液相的组成？
答：通过测定组分的折射率来测定双液系气-液平衡时气相和液相的组成。
11. 在双液系的气-液平衡相图中，如何通过测定溶液的折光率来求得溶液的组成？
答：通过测得的折射率在标准曲线上找出对应的浓度，根据气、液相平衡浓度与测得的沸点作出平衡相图。
12. 什么是恒沸点？双液系相图中包含了哪些区域、哪些线和哪些重要的点？各部分的自由度为多少？
答：恒沸点是体系在T-X图上存在的极值，此点的气液两相组成相同，此点的温度就称为该体系恒沸点，此点代表的组成即为该恒沸混合物的组成。
双液系相图中包含包含液相区、气相区、气-液平衡相区；液相线，气相线；纯乙醇的沸点、纯环己烷的沸点、最低恒沸点。
液相区和气相区的条件自由度均为2，气-液平衡相区的条件自由度为1，纯乙醇的沸点、纯环己烷的沸点、最低恒沸点的条件自由度均为0。
13. 在双液系的气-液平衡相图实验中，为何要多次将小球中的液体倾倒回烧瓶中？
答：使小球内收集的液体为平衡时蒸汽的冷凝液，这样才能代表平衡时气相的组成。
14. 在双液系的气-液平衡相图实验中，如果将沸点仪过度倾斜使小球中凝聚液体太多，会对测定产生什么影响？
答：过度倾斜可能使小球内的液体更新太慢，出现馏分，造成实验误差。
15. 在双液系的气-液平衡相图实验中，主要误差来源是什么？
答：给双液系加热而产生的液相的组成并不固定，而且加热的时间长短并不固定，因此使测定的折射率产生误差；温度计的位置并不固定，测得的温度有差异；测量过程中取液后停留的时间不一样，气体的挥发程度不一样，导致的测量误差；还有不同的人观测时分辨颜色的程度不一样，同一个人在不同的环境下读的值也不一样，导致的读数误差。。
16. 用阿贝折光率仪测定液体折光率时要经过哪几步调节？测定时无法调出明暗界面，可能的原因是什么？
答：将待测液均匀的滴到工作镜面上后，首先调节调节手轮使视野中出现明暗交界，然后调节目镜，使交叉线最为清晰，接着调节色散校准手轮使明暗交界线的色差尽量小，最后调节调节手轮使明暗交界线对准交叉点，调好后就可以按“read”键读数了。
测定时无法调出明暗界面，可能的原因是液体样品已挥发了。
17. 在双液系的气-液平衡相图实验中，测定工作曲线时折光率的恒温温度与测定样品时折光率的恒温温度是否需要保持一致？为什么？
答：两者的恒温温度需要保持一致。因为在不同温度时测得的折射率是不一样的，而书本给出的是30℃时浓度与折射率的关系，本实验需要利用该曲线找出所测折射率对应的浓度。
18. 本实验为何选用测折光率的方法测定气液相平衡组成？
答：因为两者折光率相差颇大，而在一定温度下溶液的折光率与组成存在对应关系，折光率的测定又只需要少量样品，所以，可以用折光―组成工作曲线来测定平衡体系的两相组成。
19. 在双液系的气-液平衡相图实验中，所用的蒸馏器尚有那些缺点？如何改进？
答：蒸馏器收集气相、液相的球大小没有设计好，应根据实验所用溶液量来设计球的规格；温度计与电热丝靠的太近，可以把装液相的球设计小一点，使温度计稍微短一点也能浸到液体中，增大与电热丝的距离；橡胶管与环境交换热量太快，可以在橡胶管外面包一圈泡沫，减少热量的散发。
20. 在双液系的气-液平衡相图实验中，使用的样品溶液能否重复使用？
答：测定混合液的样品可以重复使用，因为气液相平衡组成是由精确测定折光率而得到，测定纯乙醇和纯环己烷的沸点，还需用纯物质。
21. 在双液系的气-液平衡相图实验中，安装仪器应该注意什么？
答：安装仪器时，应检查装置的气密性；温度传感器（或温度计）不要直接碰到加热丝；电热丝应完全浸入到溶液中否则通电加热时可能会引起有机液体燃烧；检查进出水口的接管是否接好，控制水的流速，使气相全部冷凝
22. 在双液系的气-液平衡相图实验中，加热功率是否越大越好？
答：加热时，应控制电压大小，加热功率不能太大，加热丝上有小气泡逸出即可，加热丝的电压不得超过20V。
23. 在双液系的气-液平衡相图实验中，何时测定气液相组成的折光率？
答：一定要使体系达到气液平衡即温度稳定后，读取沸点，停止加热，充分冷却后才能取样分析其折射率。取样后的滴管不能倒置。
24. 在双液系的气-液平衡相图实验中，使用阿贝折光仪测折光率时应注意些什么？
答：一定要使体系达到气液平衡即温度稳定后，读取沸点，停止加热，充分冷却后才能取样分析其折射率。取样后的滴管不能倒置。棱镜不能触及硬物（特别是滴管）。棱镜上加入被测溶液后立即关闭镜头，迅速测定，以防液体样品挥发。在整个实验中，取样管必须是干净干燥的。
实验七十六
三组分液-液体系的平衡相图
1、什么是平衡相图？
答：研究多相系统的状态如何随温度、压力和浓度等条件的改变而发生改变，并用图形表示系统状态的变化，这种图形即平衡相图，简称相图。
2、试用相律分析一下恒温恒压条件时，三组分液-液体系单相区的条件自由度是几？两相区的条件自由度是几？
答：恒温恒压条件时相律表达式为：f~=C-Φ，三组分体系C =3，即f*=3-Φ，
当Φ=1时，f*=2；当Φ=2时，f*=1。
3、等边三角形坐标的顶点、线上的点、面上的点分别代表几组分的组成？
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纯液体饱和蒸汽压测定实验的教学体会
纯液体饱和蒸气压的测定实验中，有多年教学经验的教师采用通俗易懂的公式兼图解的方式进行讲解原理，强调实验的关键点和注意事项，把难获得的实验点数据用启发式及思考题方式来教授，达到了明显的师生互动教学效果。文章对实验装置中改进部分作了分析，既可保证实验精度，降低实验消耗费用，又能避免环境污染。
作者单位：
上海海洋大学
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在线出版日期：
基金项目：
上海高校实验技术队伍建设计划(A1-4-7)。
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