毛细管尖端为何必须调节得恰与液面相切?否则对实验有何影响?
1．毛细管尖端为何必须调节得恰与液面相切? 如果毛细管端口插入液面有一定深度,对实验数据有何影响?答：如果将毛细管末端插入到溶液内部,毛细管内会有一段水柱,产生压力Pˊ,则测定管中的压力Pr会变小,△pmax会变大,测量结果偏大. 2．最大泡压法测定表面张力时为什么要读最大压力差?如果气泡逸出的很快,或几个气泡一齐出,对实验结果有无影响?答：如果毛细管半径很小,则形成的气泡基本上是球形的.当气泡开始形成时,表面几乎是平的,这时曲率半径最大；随着气泡的形成,曲率半径逐渐变小,直到形成半球形,这时曲率半径R和毛细管半径r相等,曲率半径达最小值,根据拉普拉斯(Laplace)公式,此时能承受的压力差为最大：△pmax = p0 - pr = 2σ/γ.气泡进一步长大,R变大,附加压力则变小,直到气泡逸出.最大压力差可通过数字式微压差测量仪得到.如气泡逸出速度速度太快,气泡的形成与逸出速度快而不稳定；致使压力计的读数不稳定,不易观察出其最高点而起到较大的误差. 3．本实验为何要测定仪器常数?仪器常数与温度有关系吗?答：因为用同一支毛细管测两种不同液体,其表面张力为γ1,γ2,压力计测得压力差分别为 △P1,△P2,则 γ1/γ2=△P1/△P2 , 若其中一液体γ1已知,则γ2=K×△P2其中K=γ1/△P1,试验中测得水的表面张力γ1,就能求出系列正丁醇的表面张力.温度越高,仪器常数就越小.
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物理化学实验报告答案
/zhenggaibaogao/
　　 　　答案　　物理化学实验中的误差分析与数据处理　　 　　三、温度控制技术 八、电导的测量及仪器　　四、压力测量技术及仪器 九、常用电气仪表　　五、液体黏度的测定 附录物理化学常数　　六、折射率的测定 参考文献　　七、旋光度的测定　　 　　燃烧热的的测定　　一、实验目的　　1．通过萘和蔗糖的燃烧热的测定，掌握有关热化学实验的一般知识和测量技术。了解氧弹式热计的原理、构造和使用方法。　　2．了解恒压燃烧热与恒容燃烧热的差别和相互关系。　　3．学会应用图解法校正温度改变值。　　二、实验原理　　燃烧热是指1mol物质完全燃烧时所放出的热量，在恒容条件下测得的燃烧热为恒容燃烧热(QV)，恒压条件下测得燃烧热为恒压燃烧热(Qp)。若把参加反应的气体和生成气体视为理想气体，则　　Qp?QV??nRT。若测得Qp或QV中的任一个，就可根据此式乘出另一个。化学反应热效应（包括燃烧热）常用恒压热效应（Qp）表示。 在盛有定量水的容器中，放入装有一定量样品和样体的密闭氧弹，然后使样品完全燃烧，放出热量使　　了解燃烧热的水和仪器升温，若仪器中水量为W(g)，仪器热容W?，燃烧前后温度为t0和tn，则m(g)物质燃烧热　　定义，水当量的含QV?(Cw?w')(tn?t0)。若水的比热容C＝1。摩尔质量为M的物质。其摩尔燃烧热为义。 MQV??(W?W?)(tn?t0)，热容W?可用已知燃烧热的标准物质（苯甲酸，QV＝26.434J?g?1）来标定。将m　　其放入量热计中/zhuanzhenggongzuozongjie/
，燃烧测其始末速度，求W?。一般因每次水量相同，可作为一个定量来处理。　　 　　QV?　　M　　(tn?t0) m　　三．实验步骤　　1热容W?的测定　　1）检查压片用的钢模，用电子天平称约0.8g　　苯甲酸，倒入模具，讲样品压片，除去样品表面碎屑，　　压片要压实，取一段棉线，在精密天平上分别称量样品和棉线的质量，并记录。　　注意不要混用压片　　2）拧开氧弹盖，擦净内壁及电极接线/chengxinyanjianggao/
柱，用万用表检查两电极是否通路，将称好的棉线绕加热丝两　　机。 装样前后必须　　圈后放入坩埚底部，并将样品片压，在棉线上旋紧弹盖，并再次检查电极是否通路，将氧弹放在充氧架上，　　要测试氧弹是否通　　拉动扳手充氧。充毕，再次检查电极。 路，否则无法进行　　3）将氧弹放入热量计内桶，称取适量水，倒入量热计内桶，水量以没氧弹盖为宜，接好电极，盖上实验。　　每个样品测试盖子，打开搅拌开关，开始微机操作。　　完后，内筒的水需　　用洁净的小烧杯于电子天平上称量2.0g固体NaOH，加水使之溶解，转移至500mL细口瓶中，充分　　要更换，水需要称　　摇匀，用橡皮塞塞好，贴上标签备用。　　量。　　2．物质燃烧热的测定　　（1）蔗糖燃烧热测定，称取0.6g蔗糖代替苯甲酸，操作同上。 （2）萘燃烧热的测定，称取1.2g萘代替蔗糖，操作同上。 3.实验数据　　国际冷却常数K:0.0036/min 国际综合常数A:-0.00158k/min 水量：2473.65g　　四．实验数据处理（列出详细计算步骤）　　（1）由标准物苯甲酸求出水当量　　由M苯甲酸=122.12g/mol 得　　(tn?t0)=2.379K m=0.8450g 所以：W?=9269J/k　　M　　(W?W?)(tn?t0)得 m　　Qvm0?122.12　　W?W????9389 J/K　　(t0?tn)M2.379?122.2　　由QV??　　 　　（2）写出萘的燃烧反应式，并求出萘的恒容燃烧热和恒压燃烧热。　　C10H8(S)+12O2(9 ) 10CO2(9)+4H2O(l)　　 　　M128.18W(tn?t0)???23.701)? (KJ/mol) m0.5933　　299.416?296.851Qp?Qv??nRT??8.314?? (KJ/mol) 2?1000QV?　　（3）写出蔗糖的燃烧反应式，并求出蔗糖的恒容燃烧热和恒压燃烧热。　　C10H8(S)+12O2(9 ) 10CO2(9)+4H2O(l)　　M342.30QV?W(tn?t0)???23.768)?(KJ/mol) m1.1911　　Qp?Qv??nRT??RT?(KJ/mol)　　（4）实验结论　　该实验通过测水温的温度变化来计算物质，吸收的热量，求出燃烧热。实验结果在误差范围内。　　（5）实验误差分析　　强调　　书写：格式规范、萘标准燃烧焓值为：5157KJ·mol-1　　字迹工整、实验数　　Qr实测?Qr3196据不得涂改、要有?100%??100%?0.17% 蔗糖燃烧热相对误差：误差分析。 QR实测4973196蔗糖标准燃烧焓值为：5645KJ·mol-1/weishenggongzuojihua/
　　萘燃烧热相对误差：　　 　　Qr实测?QrQR实测?100%??100%?0.43%　　液体饱和蒸气压的测定——静态压　　一、实验目的　　1．了解用静态法（也称等位法）测定异丙醇在不同温度下饱和蒸气压的原理，进一步明确纯液体饱　　 　　和蒸气压与温度的关心。　　2/gerengongzuojihua/
．掌握真空泵的使用方法。　　3．学会用图解法求所测温度范围内的平均摩尔汽化热及正常沸点。　　二、实验原理　　一定温度下，在一真空密闭容器中，液体的蒸发很快与蒸气凝结达到动态平衡，即蒸气分子向液面凝结和液体分子从表面逃逸的速率相等。此时，液面上的蒸气压力就是液体在此温度的饱和蒸气压。液体的饱和蒸气压与温度的同向变化。当蒸气压与外界压力相等时，液体便沸腾。外压不同时，液体的沸点也不同。通常把外压为101325Pa时沸腾的温度定为液体的正常沸点。液体的饱和蒸气压与温度的关系可用克劳修斯－克拉贝龙方程式来表示： 理论上了解液　　dlnp?Hm体饱和蒸气压和温?
2dTRT度的关系——克劳　　式中T－热力学温度(K)；p－液体在温度T时的饱和蒸气压；?Hm-　　液体摩尔汽化热(kJ/mol)；R－气体常数。 修斯－克拉贝龙方　　程。 热，将上式积分得当温度在较小范围内变化时，可把?Hm看作常数，当做平均摩尔汽化　　lgp??　　?Hm　　?A，中A－积分常数，与压力p的单位有关。　　2.303RT　　由上式可知，在一定范围内，测定不同温度下的饱和蒸气压，以lgp对1/T作图，可得一直线，而由　　直线的斜率可求出实验温度范围的液体平均摩尔汽化热。　　静态发测液体的饱和蒸气压时调节外压，以液体的蒸气压求出外压，就能直接得到该温度下的饱和蒸气压。　　三、实验步骤　　1.装样　　从等位计R处注入异丙醇液体，使A球中装有2/3的液体，U形管B的双臂大部分有液体。 2. 检漏　　将装有液体的等位计接好，打开冷却水，关闭活塞H、G，打开真空泵抽气系统。打开活塞G，从低真空泵测压仪上显示压差位Pa，关闭活塞G，注意观察压力测量仪的数字变化，如果系统漏气，则压力量仪的显示数值逐渐变小，这时应分段认真检查，寻找漏气部位，设法消除。 注意抽真空的　　方法，别忘记读空调节恒温槽至所需温度后，打开活塞G，缓慢抽气，使A球中的液体溶解的空气和A、B空间内的空　　气通过B管中的液体排出，抽气若干分钟后，当气泡呈长柱形时，关闭活塞气大气压。G。停止抽真空，调节H，使　　空气缓慢进入测量系统，直到B管中的双液面等高。待压力稳定后，从低真空测压仪上读取数据，用上述　　实验过程中，　　方法测定6个不同温度时的异丙醇的蒸气压(每个温度间隔为5K)在实验开始时，从气压计读取测定时的大一定要严格控制温气压。 度的准确性。　　原始记录　　 　　 　　四、实验数据处理(详细列出计算步骤)　　(1)实验数据处理。　　 　　(2)以蒸气压pp / kPa　　290　　300　　310/zichabaogao/
　　320　　330　　T / K　　 　　 　　lg p1.4　　1.31.2　　1.1　　1.0　　0.9- 3)　　 　　(3)从直线lgp－1/T上求出实验温度范围的平均值摩尔汽化热及正常沸点。 解：∵lgp???Hm?A 2.303RT　　故在图中取两点x（3.1×10－3，1.345），y(3.3×10－3，0.985)　　∴??Hm1.345?0.985?，即?Hm?34.465 kJ/mol 2.303R(3.1?3.3)?10?3　　lgp????Hm?A 2.303RT2　　?Hm?A 2.303?298.15Rlg8.12??　　联立解出T2＝364.3K(91.15℃)　　B(4)以最小二乘法计算异丙醇蒸气压和温度关系式(lgp???A)中的值。 T　　11lgp?()?(/jishugongzuozongjie/
lgp?) 解：
B?1()2?(1/T)2　　T强调实验书写：格式规范、字迹工整、实验数据不得涂改、要有误差分析。　　3.?1.4?10?3　　=?1.814?103 ?32?6(3..39?10　　1∴A?lgp?B?()＝1.202＋1.814×103×3.＝6.96 T　　1.814?103　　lgp???6.96 T　　 　　(5)实验结论。　　答：通过对不同温度下异丙醇饱和蒸气压的测定，了解到液体饱和蒸气压随温度的变化关系。一般情况下，随着温度升高，液体饱和蒸气压也升高。当饱和蒸气压与外界压强相等时，液体便开始沸腾，这便说明为什么高原上水的沸点比平原低，同样，也能很好的解释为什么饱和蒸气压大的沸点低。　　(6)实验误差分析。从分析手册上查出异丙醇的正常沸点作为真值，计算相对误差。　　答：本实验过程中，在23℃时，对体系进行了一次抽气，当温度升高到24℃时，发现体系内压强高于平衡它的外压，担心体系空气没有抽尽，于是再次对体系进行了约3秒钟的抽气，使得其压强变为－93kPa，也许由于抽气抽得过多，造成“外压”过低，使得在实/jietibaogao/
验进行的过程中多次出于急剧沸腾的现象，这是本次实验误差产生的根本原因。通过查表可得异丙醇的正常沸点为82.4℃。 相对误差为　　 　　91.15?82.4?100%?10.62% 82.4　　 　　粘度法测定高聚物相对分子质量　　一、实验目的　　1．掌握用粘度法测定高聚物平均摩尔质量的原理及方法。　　2．用奥氏粘度计测量聚乙烯醇的摩尔质量。　　二、实验原理　　粘性液体在流运过程中所受阻力的大小可用粘度系数η(简称粘度)来表示(kg?m-1?s-1)。　　粘度法是常用的测定高聚物摩尔质量的方法之一，用粘度法求得的摩尔质量称为粘均摩尔质量。 高聚物的粘度η一般比纯溶剂的粘度η0大得多。其粘度增加的分数ηsp称为增比粘度，其定义为　　?sp????0 ?0　　溶液粘度与纯溶剂粘度的比值称作相对粘度，记作ηr　　?r?? ?0　　单位浓度下的增比粘度称为比粘度ηSP / c，lnηr / c为浓度对数粘度。当溶液无限稀释时，有关系式　　lim?sp/c?limln?r/c?[?] c?0c?0　　[η]称为特性粘度，其单位是浓度c单位的倒数。　/dangxiaoxuexixindetihui/
　在足够稀释的高聚物溶液里，ηSP / c与lnηr / c与c之间分别符合下述关系关系式　　?sp/c?[?]?K'[?]2c 因此，利用?sp　　c?c作图，由外推法可求出[η]　　由经验公式　　ln?r?[?]??[?]2 c　　以?spln?r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[η]的值。 cc　　在一定温度和溶剂条件下，特性粘度[η]与高聚物的摩尔质量M间的关系通常用经验方程表示　　[?]?Ka　　 　　式中K和a是与温度、溶剂及高聚物本性有关的常数。查得聚乙烯醇在25℃时，K值为2.0×10-4，a值为0.76。　　本实验使用奥氏粘度计测定高聚物溶液的粘度，其最大的优点是溶液的体积对测定没有影响。　　三、实验内容　　聚乙烯醇很容(1) 测定溶剂流经毛细管的时间。调节恒温槽温度为25℃。将粘度计垂直放入恒温槽，固定好。将已易形成泡沫，而泡　　沫的存在直接影响恒温的蒸馏水用移液管吸取10mL，恒温10min，用吸耳球吸起，使之超过刻线，然后放开，任其自然流流过时间的测定，下，记录自上刻线流至下刻线所需的时间t0，平行做3次。　　因此在聚乙烯醇中　　(2) 测定溶液流经毛细管的时间。取6个已经烘干的小烧杯，编上序号。在每个烧杯中各加入10 mL　　加入几滴正丁醇以　　已配好的聚乙烯醇水溶液，依次在小烧杯中注入0、5、10、15、25、35mL蒸馏水，混合均匀，使溶液浓消除泡沫。也应在度依次为c1、c2、c3、c4、c5、c6，恒温后，将上述溶液由稀至浓依次取出10.00 mL，放入粘度计中，在恒溶剂蒸馏水中加入　　同样多/cizhibaogao/
的正丁醇。 温槽中恒温10 min后，分别测出不同浓度的溶液流经毛细管的时间t1、t2、t。实验完毕后，3、t4、t5、t6，　　抽吸液体必须将浓度计用蒸馏水清洗干净，以防毛细管堵塞。　　缓慢，避免气泡的　　四、实验数据处理 形成。　　(1) 将每次的浓度c(以100 mL溶液中所含高聚物的克数表示)和相应流经毛细管的时间t以及不同浓强调实验报告　　?spln?r度的η、ηr、ηSP、、列表。　　cc　　?spln?r　　(2) 以对c及对c作图，将直线外推至c→0处，求出[η]。　　cc(3) 由式2.80)计算聚乙烯醇的平均摩尔质量。　　 　　书写：格式规范、字迹工整、实验数据不得涂改、要有误差分析。　　磁化率的测定　　一、实验目的　　1．掌握古埃法测定磁化辛的原理和方法。　　2．通过测定一些配合物的磁化率，求算未成对电子数和判断配合离子的配位键类型。　　二、实验原理　　1、磁化率　　在外磁场作用下，物质会被磁化产生一附加磁场，物质的磁感应强度B满足以下关系　　注意磁化率、分子磁矩等几个概　　 　　B=Bo?B'??oH?B'（1）　　物质的磁化可用磁化强度M来描述，M=xH
(2)式中x-物质的体积磁化率，在化学上常用质量磁化率xm来表示物质的磁性质xm?x　　?（3）　　2、分子磁矩与磁化率　　物质的磁性与组成物质的原子，离子或分子的微观结构有关，当原子、离子或分子中有未成对电子时，物质就有永久磁矩，在外磁场作用下，具有永久磁矩的原子，离子或分子除了其永久磁矩会顺着外磁场的方向排列，表现为顺磁性外，还由于其内部的电子轨道运动应的磁矩其方向与外磁场方向相反，表现为逆磁性，即xm?x顺?x逆（4）　　磁化率是物质的宏观性质，分子磁矩是物质的微观性质，用统计力学的方法可以得到X顺　　物质的永久磁矩?m与它所含有的未成对电子数n的关系为　　?m? )?B　　3、磁化率的测定　　当样品受到磁场作用力时，天平的另一臂加减砝码使之平衡，设?m为施加磁场前后的质量差别，则　　12F?x?oHA??gm?g?(空管mm由于)x?xm?将
?样品-?空管22N0?m?oC??5）3RTT　　??2(?m空?样-?m空)hgmm 代入得xm?2hA?omH　　所以通过测?m即可求得xm　　三、实验步骤　　（1）将特斯拉计的探头放入磁铁的中心架的中间，套上保护套，调节特斯拉计的数字显示为“0”　　（2　　）取下保护套，把探头平面垂直置于磁场两极中心，打开电源，调节“调压旋钮”使电流增大至特斯拉计上显示约“0.3”T，调节探头上下，左右位置，观察数字显示值，把探头位置调节至显示值为最注意分析天平　　大的位置，此乃探头/shijuan/
最佳位置，用探头沿此位置的垂直线，测定离磁铁中心Ho=0时的高度，这也是样品的用法，测试完后管内应装样品的高度。 药品需要回收。　　（3）用莫盐标定磁场强度，取1支清洁的干燥的空样品管悬挂在磁天平的挂钩上，使样品管的底部正好与磁极中心线相平，准确称取m1(H0)；调节旋钮，使特斯拉计显示为“0.300T”（H1）得m1(H1)逐渐增大电流，使读数为“0.350T”（H2）得m1(H2), 然后略增大电流，接着退至（0.350T）H2得m2(H2)，将电流降至数显示为“0.300T”（H1）时得m2(H1)，再缓慢降至数显为“0.000T”（H0）得m2(H0)
加入莫尔盐依次测量　　（4）在同一样品管中，采取相同方法，测定FeSO4·7H2O,K3Fe(CN)6和K4Fe(CN)6·3H2O的?m空?样(H1)和?m空?样(H2)　　测定后的样品均倒回试剂瓶，可重复使用　　 　　原 始 记 录　　 　　四、实验数据处理（列出详细计算步骤）　　（1）由莫尔盐的单位质量磁化率和实验数据计算磁场强度值。 空管：?m1（H1）=m1(H1)-m1(H0)=15.61=0g　　?m2（H1）=m2(H1)-m2(H0)=15.61=0g　　?m1（H2）=m1(H2)-m1(H0)=15.61=0.00008g
?m2（H2）=m2(H2)-m2(H0)=15.61=0.00009g　　1　　?m空(H1)?[?m1(H1)??m2(H1)]?0g　　21　　?m空(H2)?[?m1(H2)??m2(H2)]?0.000085g　　2空管+莫尔盐：?m1(H1)?21.77?0.03047g　　?m2(H1)?21.00?0.0502g ?m1(H2)?21.77?0.04068g ?m2(H2)?21.00?0.06028g　　1　　?m空+样(H1)?[?m1(H1)??m2(H1)]?0.040335g　　2　　m=5.621275g　　1　　?m空+样(H2)?[?m1(H2)??m2(H2)]?0.05048g　　2　　xm?　　2(?m空?样??m空)hg9500?9　　??4??102　　?0mHT?1　　强调实验报告　　书写：格式规范、字迹工整、实验数据不得/banzhurengongzuozongjie/
涂改、要有误差分析。　　2(0.)?10.5?10?2?9.89500?9　　即： ??4??10?72　　4??10?5.94.5?1　　2(0.)?10.5?10?2?9.8?(294.5?1)105　　?H??2.9117?10
H?1.70?64A10M /1?7?9　　4??10?5.0?4??10　　21　　2(0.085)?10.5?10?2?9.8?295.5H??3.
H2?1.90?735A10M /?7?9　　4??10?5.0?4??10　　22　　1000　　A/M)??0?10?4解得 而通过磁场强度与磁感应强度B之间的关系(4?　　?.35?1045　　H1??2.3885?10A/M
H2??2.A/M在下步计算中用　　4?4?　　 　　标准值计算。　　（2）计算FeSO4·7H2O、K3Fe(CN)6 和K4Fe(CN)6·3H2O的xM、?m和未成对电子数。 （a）FeSO4·7H2O　　1m?[(21.61)?(21.61)]?5.66584g 2　　?m1(H1)?0.1098g
?m2(H1)?0.11005g
?m1(H2)?0.14215g
?m2(H2)?0.14581g　　1??m空+样(H1)?[0.05]?0.　　1?m2空+样(H2)?[0.81]?0.14398g 2　　在H1下：　　2(0.)?10.5?10?2?9.8?287.032?10?3　　xM??1.　　??10?5.65?　　10)　　??m3?mol-1 ?10?23?4.9982?　　10?23J/T又　　??m?? ?5.3894　　在H2下 ?n?4.47
即n取4　　2(0.085)?10.5?10?2?9.8?278.032?10?3　　?73?1xM??1.4899?10m?mol4?3.14?10?7?5.66584?　　(2.　　??m??10?23?4.J/T　　又　　??n?B　　?5.285
?n?4.3 7 即n取4　　（b）K3Fe (CN)6　　解：　　11?m空?样(H1)?[?m1(H1)??m2(H1)]?[(20.45)?(20.45)]22　　?0.016305g　　1?m空?样(H2)?[(20.45)?(20.45)]?0.02005g 2　　1m?[(20.61)?(20.61)]?5.34079g 2　　?xM?2(?m空?样-?m空)hgM ?0mH2　　2(0.)?10.5?10?2?9.8?329?10?3　　?xm(H1)??2.m3?mol?1 ?7524??10?/zhenggaifangan/
5.35?10)　　 　　2(0.085)?10.5?10?2?9.8?329?10?3　　?83?1 xm(H2)??2.5952?10m?mol?.36?10)　　11?m?[xm(H1)?xn(H2)]?[2.2]?10?8?2.74?10?8m3?　　mol?1 22　　?m??10?23?2.J/T　　又　　??m?B　　?2.2665
解得n=1.4773
取n=1　　(c) K4Fe(CN)6·3H2O　　1 解：?m空+样(H1)?[(20.06)?(20.11)]??0.　　1?m空+样(H2)?[(20.06)?(20.11)]??0.　　1m?[(20.61)?(20.61)]?4.　　?xM?2(?m空?样??m空)hgM 2?0mH　　2(?0.)?10.5?10?2?9.8?422?10?3　　?83?1?xm(H1)???0.2288?10m?mol4??10?7?4..　　2(?0...5?10?2?9.8?422?10?3　　?xm(H2)???0.m3?mol?1 ?..7866?10)　　11?m?[xm(H1)?xm(H2)]?[(?0.2288)?(?0.2431)]?10?8??0.m3?mol?1又?m?0 知此物质22　　为磁性物质　　?m?0
n=0　　（3）根据未成对电子数讨论FeSO4·7H2O和K4Fe(CN)6·3H2O中Fe2+ 的最外层电子结构以及由此构成的配键类型。　　（a）FeSO4·7H2O　　由于Fe2+ 外层含有6个d电子，且已知d轨道的能级分裂图为，而在本实验中测得未成对电子数为4，可见其排列方式如图，说明在成键时电子没有发生重排，可见形成的是SP3d2杂化，而且形成的是外轨型化合物，这是由于H2O有相当大的偶极矩与中心离子Fe2+相结合形成配位键，此配合物是外轨型化合物，外轨型配合物玩不需中心离子腾出空轨道，中心离子Fe2+有4个未成对电子，同时说明电子成对能大于分裂能。　　（b）K4Fe(CN)6·3H2O　　Fe2+外层含有6个d电子，且已知d 轨道的能级分裂图为，在实验中测得未成对电子数n=0可见其排列方式如图，说明在成键时Fe2+离子外电子层结构发生了重排，形成6个d2SP3轨道，接受6个CN-的6个孤对电子，形成6个配位键，磁矩为0，是内轨型配合物，同时说明电子成对能小于分裂能。　　（4）实验结论　　通过测定配离子的磁矩，得出未成对电子数来判断内轨型配合物和外轨型配合物/jietibaogao/
　　本实验的结果表明Fe2+外层电子可能出现两种排布状况　　①SPd杂化
有4个未成对电子，形成外轨型配合物　　②d2SP3杂化
外电子层发生重排，未成对电子数为零，形成内轨型配合物。　　 　　（5）实验误差分析　　通过实验结果可知在用莫尔盐标定时计算得磁场强度值　　 　　H1=1.A/M
H2=1.A/M 而通过，关系式计算得0.3T对应的H1'?2.A/M
'H2?2.A/M 这说明标定值误差很大，这就致使下一步计算出现问题，而如果用标准值计算得出32 的结果也不是刚好为4，这说明每一步称量所得质量均有误差，其原因可能是：　　（1）样品不纯　　（2）操作误差：样品高度不是每次都为10.5cm或在操作过程中有振/kaochabaogao/
动，在加砝码时，致使挂样品端振动，使样品管晃动，致使H波动造成误差　　（3）由于主观因素，在添加砝码使天平平衡时出现错误。　　 　　二组分简单共熔体系相图的绘制　　------Cd～Bi二组分金属相图的绘制　　1
实验目的及要求：　　1）应用步冷曲线的方法绘制Cd～Bi二组分体系的相图。　　2）了解纯物质和混合物步冷曲线的形状有何不同，其相变点的温度应如何确定。　　2
实验原理：
?　　用几何图形来表示多相平衡体系中有哪些相、各相的成分如何，不同相的相对量是多少，以及它们随浓度、温度、压力等变量变化的关系图，叫相图。　　绘制相图的方法很多，其中之一叫热分析法。在定压下把体系从高温逐渐冷却，作温度对时间变化曲线，即步冷曲线。体系若有相变，必然伴随有热效应，即在其步冷曲线中会出现转折点。从步冷曲线有无转折点就可以知道有无相变。测定一系列组成不同样品的步冷曲线，从步冷曲线上找出各相应体系发生相变的温度，就可绘制出被测体系的相图，如图Ⅱ一6一l所示。　　 　　纯物质的步冷曲线如①⑤所示，从高温冷却，开始降温很快，口6线的斜率决定于体系的散热程度。冷到A的熔点时，固体A开始析出，体系出现两相平衡(溶液和固体A)，此时温度维持不变，步冷曲线出现bc的水平段，直到其中液相全部消失，温度才下降。　　混合物步冷曲线(如②、④)与纯物质的步冷曲线(如①、⑤)不同。如②起始温度下降很快(如a′b′段)，冷却到b′点的温度时，开始有固体析出，这时体系呈两相，因为液相的成分不断改变，所以其平衡温度也不断改变。由于凝固热的不断放出，其温度下降较慢，曲线的斜率较小(b′c′段)。到了低共熔点温度后，体系出现三相，温度不再改变，步冷曲线又出现水平段c′d′，直到液相完全凝固后，温度又迅速下降。　　 　　 　　曲线⑧表示其组成恰为/shequgongzuozongjie/
最低共熔混合物的步冷曲线，其图形与纯物相似，但它的水平段是三相平衡。　　用步冷曲线绘制相图是以横轴表示混合物的成分，在对应的纵轴标出开始出现相变(即步冷曲线上的转折点)的温度，把这些点连接起来即得相图。　　3
仪器与药品：　　加热电炉1只，热电偶(铜一康铜)1根，不锈纲试管8只，控温测定装置1台，计算机1台，镉(化学纯)，铋(化学纯)。
实验步骤：　　1）配制不同质量百分数的铋、镉混合物各100g(含量分别为0％，15％，25％，40％，55％，75％，90％，100％)，分别放在8个不锈纲试管中。　　2）用控温测定装置装置，依次测纯镉、纯铋和含镉质量百分数为90％，75％，55％，40％，25％，15％样品的步冷曲线。将样品管放在加热电炉中加热，让样品熔化，同时将热电偶的热端(连玻璃套管)插入样品管中，待样品熔化后，停止加热。用热电偶玻璃套管轻轻搅拌样品，使各处温度均匀一致，避免过冷现象发生。　　3）样品冷却过程中，冷却速度保持在6K／min～8K／min之间(当环境温度较低时，可加一定的低电压于电炉中)，热电偶的热端应放在样品中央，离样品管管底不小于lcm，否则将受外界的影响，而不能真实反映被测体系的温度。当样品均匀冷却时，用计算机记录降温曲线， 直到步冷曲线的水平部分以下为止。　　5
实验注意事项：　　1）电炉加热时注意温度不宜升得过高，以防止欲测金属样品氧化，最高加热温度设置为350℃，到设定的最高加热温度时，控温测定装置会自动切断加热电流。　　2）热电偶热端应插在玻璃套管底部，在搅拌时需注意勿使热端离开底部导致测温点变动。　　6
数据记录：　　室温:
大气压p0: 101.7 kPa　　组成（Cd%)　　A　　B　　C 0 15 25 40 55 75 90 100 321 140 271 247.3 214.3
140 202.2 280.2 312.5　　7
数据处理：　　1.利用所得步冷曲线，绘制铋镉二组分体系的相图，并注出相图中各区域的相平衡。　　2.从相图中求出低共熔点的温度及低共熔混合物的成分。　　 　　8
思考题：　　1）对于不同成分混合物的步冷曲线，其水平段有什么不同?　　2）用加热曲线是否可作相图?　　3）作相图还有哪些方法?　　9
讨论：　　1）步冷曲线的斜率即温度变化速率，取决于体系与环境间的温差，体系的热容量和热传导率等因素有关，当固体析出时，放出凝固热，因而使步冷曲线发生折变，折变是否明显决定于放出的凝固热能抵消散失热量多少，若放出的凝固热能抵消散失热量的大部分，折变就明显，否则就不明显。故在室温较低的冬天，有时在降温过程中需给电炉加以一定的电压(约20V左右)，来减缓冷却速度，以使转折明显。　　2）测定一系列成分不同样品的步冷曲线就可绘制相图。但在很多情况下随物相变化而产生的热效应很小，步冷曲线上转折点不明显，在这种情况下，需采用较灵敏的方法进行，另一方面目前实验所用的简单体系为Cd～Bi，Bi～Sn，Pb～　　 　　Zn等，它们挥发的蒸气对人体健康有危害性，而且样品用量大，危害性更大。时/gongzuojihuabiao/
间用久了这些混合物难以处理。故实验改用热分析的另一种差热分析(DTA)法或差示扫描法(DSC)法。　　 　　实验三
凝固点降低法测摩尔质量　　【目的要求】　　 　　1. 测定水的凝固点降低值，计算尿素的摩尔质量。　　2. 掌握溶液凝固点的测定技术，并加深对稀溶液依数性质的理解。　　3. 掌握贝克曼温度计(或SWC-Ⅱ数字贝克曼温度计)的使用方法。　　【实验原理】　　当稀溶液凝固析出纯固体溶剂时，则溶液的凝固点低于纯溶剂的凝固点，其降低值与溶液的质量摩尔浓度成正比。即　　ΔTf ＝Tf* － Tf
(1)　　式中，ΔTf 为凝固点降低值，Tf*为纯溶剂的凝固点，Tf为溶液的凝固点，mB为溶液中溶质B的质量摩尔浓度，Kf为溶剂的质量摩尔凝固点降低常数，它的数值仅与溶剂的性质有关。　　若称取一定量的溶质WB(g)和溶剂WA(g)，配成稀溶液，则此溶液的质量摩尔浓度为　　m＝　　式中，MB为溶质的分子量。将该式代入(1)式，整理得：　　MB＝KfWB×103 MBWAWB×103 (g/mol)
(2) WA?T　　若已知某溶剂的凝固点降低常数Kf值，通过实验测定此溶液的凝固点降低值ΔTf，即可根据(2)式计算溶质的分子量MB。　　显然，全部实验操作归结为凝固点的精确测量，其方法是：将溶液逐渐冷却成为过冷溶液，然后通过搅拌或加入晶种促使溶剂结晶，放出的凝固热使体系温度回升，当放热与散热达到平衡时/caiwugongzuojihua/
，温度不再改变，此固液两相平衡共存的温度，即为溶液的凝固点。本实验测纯溶剂与溶液凝固点之差，由于差值较小，所以测温采用较精密的贝克曼温度计(或SWC-Ⅱ数字贝克曼温度计)。　　从相律看，溶剂与溶液的冷却曲线形状不同。对纯溶剂两相共存时，自由度f * ＝1－2＋1＝0，冷却曲线形状如图2-10-1(1)所示，水平线段对应着纯溶剂的凝固点。对溶液两相共存时，自由度f *＝2－2＋1＝1，温度仍可下降，由于溶剂凝固时放出凝固热而使温度回升，并且回升到最高点又开始下降，其冷却曲线如图2-10-1(2)所示，不出现水平线段。由于溶剂析出后，剩余溶液浓度逐渐增大，溶液的凝固点也要逐渐下降，在冷却曲线上得不到温度不变的水平线段。如果溶液的过冷程度不大，可以将温度回升的最高值作为溶液的凝固点；若过冷程度太大，则回升的最高温度不是原浓度溶液的凝固点，严格的做法应作冷却曲线，并按图2-10-1(2)中所示的方法加以校正。　　 　　图2-10-1 溶剂与溶液的冷却曲线　　【仪器试剂】　　凝固点测定仪1套； SWC-Ⅱ数字贝克曼温度计1台；分析天平；普通温度计(-50℃～50℃)1支；压片机1台；25mL移液管1支。　　尿素(A.R.)；粗盐；冰。　　【实验步骤】　　1. 调节寒剂的温度/kaochabaogao/
　　取适量经过研磨的粗盐与冰水　　混合，使寒剂温度为－2℃～－3℃，　　注意不要无限制的加盐。在实验过程　　中不断搅拌并不断补充碎冰，使寒剂　　保持此温度。　　2. 溶剂凝固点的测定　　仪器装置如图2-10-2所示。用移　　液管向清洁、干燥的凝固点管内加入　　25mL纯水，并记下水的温度，插入　　贝克曼温度计，拉动搅拌听不到碰壁　　与摩擦声。　　先将盛水的凝固点管直接插入　　寒剂中，上下移动搅棒(勿拉过液面，　　约每秒钟一次)。使水的温度逐渐降　　低，当过冷到水凝固点以下时，要快　　速搅拌(以搅棒下端擦管底)，幅度要　　尽可能的小，待温度回升后，恢复原　　来的搅拌，同时用放大镜观察温度计　　读数，直到温度回升稳定为止，此温 图2-10-2 凝固点降低实验装置 1.贝克曼温度计；2.内管搅棒；3.投料支管； 4.凝固点管；5.空气套管； 6.寒剂搅棒；7.冰槽；
8.温度计。　　 　　度即为水的近似凝固点。　　取出凝固点管，用手捂住管壁片刻，同时不断搅拌，使管中固体全部熔化，将凝固点管放在空气套管中，缓慢搅拌，使温度逐渐降低，当温度降至比粗测凝固点低0.7℃时，快速搅拌，待温度回升后，再改为缓慢搅拌。直到温度回升到稳定为止，记下稳定的温度值，重复测定三次，每次之差不超过0.006℃，三次平均值作为纯水的凝固点。　　4. 溶液凝固点的测定　　取出凝固点管，如前将管中冰溶化，用分析天平精确/jiaoshixindetihui/
称重约0.24g尿素，其重量约使凝固点下降0.3℃，样品加入到凝固点管中，待全部溶解后，测定溶液的凝固点。测定方法与纯水的相同，先测近似的凝固点，再精确测定，但溶液凝固点是取回升后所达到的最高温度。重复三次，取平均值。　　【注意事项】　　? 搅拌速度的控制是做好本实验的关键，每次测定应按要求的速度搅拌，并且测溶剂与溶液凝固点时搅拌条件要完全一致；此外，准确读取温度也是实验的关键所在，应用放大镜读准至小数点后第三位。　　? 寒剂温度对实验结果也有很大影响，过高会导致冷却太慢，过低则测不出正确的凝固点。　　? 纯水过冷度约0.7℃～1℃(视搅拌快慢)，为了减少过冷度，可加入少量晶种，每次加入晶种大小应尽量一致。 ? 为防止SWC-Ⅱ数字贝克曼温度计出现数据溢出问题，使用时先测定体系的温度，当体系温度降至10℃以下，再改测温差。　　【数据处理】　　1. 由水的密度，计算所取水的重量WA。　　水温23℃，密度0.99756， 2. 将实验数据列入表中。　　 　　MB＝KfWB×103 (g/mol)＝59.054 g/mol WA?T　　3. 由所得数据计算尿素(或蔗糖)的分子量，并计算与理论值的相对误差。　　相对误差：　　59.054?60.056?1.67% 60.056　　 　　思 考 题　　1. 为什么要先测近似凝固点？　　2. 根据什么原则考虑加入溶质的量？太多或太少影响如何？　　3. 为什么会产生过冷现象？如何控制过冷程度？　　4. 为什么测定溶剂的凝固点时，过冷程度大一些对测定结果影响不大，而测定溶液凝固点时却必须尽量减少过冷现象？　　5. 在冷却过程中，冷冻管内固液相之间和寒剂之间，有哪些热交换？它们对凝固点的测定有何影响？　　6、用凝固点降低法测定摩尔质量，选择溶剂时应考虑哪些因素？　　7、当溶质在溶液中有离解、缔合和生成配合的情况时，对其摩尔质量的测定值有何影响？　　【讨论】　　1. 理论上，在恒压下对单组分体系只要两相平衡共存就可以达到凝固点；但实际上只有固相充分分散到液相中，也就是固液两相的接触面相当大时，平衡才能达到。例如将冷冻管放到冰浴后温度不断降低，达到凝固点后，由于固相是逐渐析出的，当凝固热放出速度小于冷却速度时，温度还可能不断下降，因而使凝固点的确定比较困难。因此采用过冷法先使液体过冷，然后突然搅拌，促使晶核产生，很快固相会骤然析出形成大量的微小结晶，这就保证了两相的充分接触；与此同时液体的温度也因为凝固热的放出开始回升，一直达到凝固点，保持一会儿恒定温度，然后又开始下降。　　2. 液体在逐渐冷却过程中，当温度达到或稍低于其凝固点时，由于新相形成需要一定的能量，故结晶并不析出，这就是过冷现象。在冷却过程中，如稍有过冷现象是合乎要求的，但过冷太厉害或寒剂温度过低，则凝/youeryuangongzuojihua/
固热抵偿不了散热，此时温度不能回升到凝固点，在温度低于凝固点时完全凝固，就得不到正确的凝固点。因此，实验操作中必须注意掌握体系的过冷程度。　　3. 当溶质在溶液中有离解、缔合、溶剂化和络合物生成等情况存在时，会影响溶质在溶剂中的表观摩尔质量。因此为获得比较准确的分子量数据，常用外推法，即以公式(2)计算得到的分子量为纵坐标，以溶液浓度为横坐标作图，外推至浓度为零而求得较准确的分子量数据。　　 　　 　　磁化率的测定　　 　　1.实验目的及要求　　1）掌握古埃(Gouy)法测定磁化率的原理和方法。　　2）通过测定一些络合物的磁化率，求算未成对电子数和判断这些分子的配键类型。　　2.实验原理　　1）磁化率　　物质在外磁场作用下，物质会被磁化产生一附加磁场。物质的磁感应强度等于　　 　　（16.1）　　式中B0为外磁场的磁感应/jiaoxuegongzuojihua/
强度；B′为附加磁感应强度；H为外磁场强度；μ0为真空磁导率，其数值等于4π×10N／A。
物质的磁化可用磁化强度M来描述，M也是矢量，它与磁场强度成正比。　　 　　（16.2）　　式中Z为物质的体积磁化率。在化学上常用质量磁化率χm或摩尔磁化率χM来表示物质的磁性质。　　 　　(16.3)　　(16.4)　　式中ρ、M分别是物质的密度和摩尔质量。　　2）分子磁矩与磁化率　　物质的磁性与组成物质的原子，离子或分子的微观结构有关，当原子、离子或分子的两个自旋状态电子数不相等，即有未成对电子时，物质就具有永久磁矩。由于热运动，永久磁矩的指向各个方向的机会相同，所以该磁矩的统计值等于零。在外磁场作用下，具有永久磁矩的原子，离子或分子除了其永久磁矩会顺着外磁场的方向排列。(其磁化方向与外磁场相同，磁化强度与外磁场强度成正比)，表观为顺磁性外，还由于它内部的电子轨道运动有感应的磁矩，其方向与外磁场相反，表观为逆磁性，此类物质的摩尔磁化率χM是摩尔顺磁化率χ顺和摩尔逆磁化率χ逆的和。　　 　　对于顺磁性物质，χ顺 &&∣χ逆∣，可作近似处理，χM=χ顺 。对于逆磁性物质，则只有χ逆，所以它的χM=χ逆。
第三种情况是物质被磁化的强度与外磁场强度不存在正比关系，而是随着外磁场强度的增加而剧烈增加，当外磁场消失后，它们的附加磁场，并不立即随之消失，这种物质称为铁磁性物质。　　磁化率是物质的宏观性质，分子磁矩是物质的微观性质，用统计力学的方法可以得到摩尔顺磁化率χ顺和分子永久磁矩μm间的关系　　 　　（16.6） -72　　式中N0为阿佛加德罗常数；K为波尔兹曼常数；T为绝对温度。　　物质的摩尔顺磁磁化率与热力学温度成反比这一关素，称为居里定律，是居里　　首先在实验中发现，C为居里常数。　　物质的永久磁矩产。与它所含有的未成对电子数n的关系为　　 　　（16.7）　　式中μB为玻尔磁子，其物理意义是单个自由电子自旋所产生的磁矩。　　 　　（16.8）　　式中h为普朗克常数；me为电子质量。因此，只要实验测得χM，即可求出μm，算出未成对电子数。这对于研究某　　 　　些原子或离子的电子组态，以及判断络/shuiwugongzuozongjie/
合物分子的配键类型是很有意义的。　　3）磁化率的测定　　古埃法测定磁化率装置如图Ⅱ一28—1所示。将装有样品的圆柱形玻管如图16.1所示方式悬挂在两磁极中间，使样品底部处于两磁极的中心。亦即磁场强度最强区域，样品的顶部则位于磁场强度最弱，甚至为零的区域。这样，样品就处于　　一不均匀的磁场中，设样品的截面积为A，样品管的长度方向为dS的体积，AdS在非均匀磁场中所受到的作用力dF为　　 　　(16.9)　　 　　图16.1
古埃磁天平示意图 式中为磁场强度梯度，对于顺磁性物质的作用力，指向场强度最大的方向，反磁性物质则指向场强度弱的方向，当不考虑样品周围介质(如空气，其磁化率很小)和H。的影响时，整个样品所受的力为　　 　　(16.10)　　当样品受到磁场作用力时，天平的另一臂加减砝码使之平衡，设?m为施加磁场前后的质量差，则　　 　　(16.11) 由于 代入(16.10)式整理得　　 　　(16.12)　　式中h为样品高度；m为样品质量；M为样品摩尔质量；ρ为样品密度；μ0为真空磁导率。μ0=47π×10-7N／A2。
磁场强度H可用“特斯拉计”测量，或用已知磁化率的标准物质进行间接测量。例如用莫尔盐　　[(NH4)2SO4·FeSO4·6H20]，已知莫尔盐的χm与热力学温度T的关系式为　　 　　(16.13)　　3.仪器与药品　　古埃磁天平(包括电磁铁，电光天平，励磁电源)1套;特斯拉计1台;软质玻璃样品管4只;样品管架1个;直尺1只;角匙4只;广口试剂瓶4只;小漏斗4只。　　莫尔氏盐(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O(分析纯);FeSO4·7H2O(分析纯);K3Fe(CN)6(分析纯);K4Fe(CN)6·3H2O(分析纯)。　　4.实验步骤　　1）将特斯拉计的探头放入磁铁的中心架中，套上保护套，调节特斯拉计的数字显示为“0”。　　2）除下保护套，把探头平面垂直置于磁场两极中心，打开电源，调节“调压旋钮”，使电流增大至特斯拉计上显示约“0.3T”，调节探头上下、左右位置，观察数字显示值，把探头位置调节至显示值为最大的位置，此乃探头最佳位置。用探头沿此位置的垂直线，测定离磁铁中心的高处Ho，这也就是样品管内应装样品的高度。关闭电源前，应调节调压旋钮使特斯拉计数字显示为零。
，　　3）用莫尔氏盐标定磁场强度。取一支清洁的干燥的空样品管悬挂在磁天平的挂钩上，使样品管正好与磁极中心线齐　　 　　平，(样品管不可与磁极接触，并与探头有合适的距离。)准确称取空样品管质量(H=0)时，得m1(H0)；调节旋钮，使特斯拉计数显为“0.300T”(H1)，迅速称量，得m1(H1)，逐渐增大电流，使特斯拉计数显为“0.350T” (H2)，称量得m1(H2)，然后略微增大电流，接着退至(0.350T)H2,称量得m2(H2)，将电流降至数显为“0.300T” (H1)时，再称量得m2 (H1)，再缓慢降至数显为“0．000T” (H0)，又称取空管质量得m2 (H0)。这样调节电流由小到大，再由大到小的测定方法是为了抵消实验时磁场剩磁现象的影响。　　 　　(16.14)　　(16.15)　　式中　　；　　 　　；　　 　　；　　 　　。　　4）取下样品管用小漏斗装入事先研细并干燥过的莫尔氏盐，并不断让样品管底部在软垫上轻轻碰击，使样品均匀填实，直至所要求的高度，(用尺准确测量)，按前述方法将装有莫尔盐的样品管置于磁天平上称量，重复称空管时的路程，得　　m1空管+样品(H0/diangonggongzuozongjie/
)，m1空管+样品(H1)，m1空管+样品(H2)，m2空管+样品(H2)，m2空管+样品(H1)，m2空管+样品(H0)，求出△m空管+样品(H1)和△m空管+样品(H2)。
．　　5）同一样品管中，同法分别测定FeSO4·7H2O，K3Fe(CN)6和K4[Fe(CN)6]·3H20的　　△m空管+样品(H1)和△m空管+样品(H2)。　　测定后的样品均要倒回试剂瓶，可重复使用。　　5.实验注意事项　　1）所测样品应事先研细，放在装有浓硫酸的干燥器中干燥。　　2）空样品管需干燥洁净。装样时应使样品均匀填实。　　3）称量时，样品管应正好处于两磁极之间，其底部与磁极中心线齐平。悬挂样品管的悬线勿与任何物件相接触。　　4）样品倒回试剂瓶时，注意瓶上所贴标志，切忌倒错瓶子。　　6.数据记录与处理　　1）将所测数据列表　　样品名称
W空管+样品/g
W空管+样品/g
ΔW空管+样品/g
样品高度（cm）　　(H=0)
(H=H)　　 　　2）由莫尔盐的单位质量磁化率和实验数据计算磁场强度值。　　3）计算FeS04·7H2O、K3Fe(CN)6和K4Fe(CN)6·3H20的χm，μm和未成对电子数。　　2+
4）根据未成对电子数讨论FeS04·7H2O和K4Fe(CN)6·3H20中Fe的最外层电子结　　构以及由此构成的配键类型。　　7）思考题　　1）不同励磁电流下测得的样品摩尔磁化率是否相同?　　2）用古埃磁天平测定磁化率的精密度与哪些因素有关?　　8.讨论　　1）用测定磁矩的方法可判别化合物是共价络合物还是电价络合物。共价络合物则以中央离子的空价电子轨道接受配位体的孤对电子，以形成共价配价键，为了尽可能多成键，往往会发生电子重排，以腾出更多的空的价电子轨道来容纳　　2+配位体的电子对。例如Fe外层含有6个d电子，它可能有两种配布结构。　　 　　Fe(Ⅱ)未成对电子数为0，μm=0。Fe离子外电子层结构发生了重排，形成6个dsp轨道，它们能接受6个CN离子　　4-的6个孤对电子，形成6个共价配键。如[Fe(CN)6]络离子，磁矩为0，是共价络合物。　　2+23-　　 　　图Ⅱ一28—2 /yiyuangongzuozongjie/
Fe。’外层电子配布结构图　　Fe(错误！未找到引用源。)是Fe离子在自由离子状态下外层电子结构3d4sp，当它与6个H2O配位体形成络离子　　2+2+[Fe(H20)6]，由于H20有相当大的偶极矩，与中心离子Fe以库仑静电引力相结合而成电价配键，此络合物是电价络合物。电价配键不需中心离子腾出空轨道，也就是中心离子与配位体的相对大小和中心离子所带的电荷。所以测定络离子的磁矩是判别共价配键和电价配键的主要方法，但有时以共价配键或电价配键相结合的络离子含有同数的未成对电子，就不　　2-2+2+能适用。如Zn(未成对电子数为零)，它的共价络离子如Zn(CN)4，Zn(NH3)4等，和电价络离子，如Zn(H2O) 4等，其磁　　2+矩均为零，所以对于Zn来说，就无法用测定磁矩的方法，来判别其配键的性质。　　2）有机化合物绝大多数分子都是由反平行自旋电子对而形成的价键，因此，这些分子的总自旋矩也等于零，它们必然是反磁性的。巴斯卡(Pascol)分析了大量有机化合物的摩尔磁化率的数据，得到分子的摩尔反磁化率具有加和性。此结论可用于研究有机物分子结构。　　3）从磁性测量中还能得到一系列其它资料。例如测定物质磁化率对温度和磁场强度的依赖性可以判断是顺磁性，反磁性或铁磁性的定性结果。对合金磁化率测定可以得到合金组成，也可研究生物体系中血液的成分等等。　　4）磁化率的单位从CGS磁单位制改用国际单位SI制，必须注意换算关系。质量磁化率，摩尔磁化率的换算关系分别为　　2+2+600　　 　　磁场强度H(A／m)与磁感应强度B(特斯拉)之间的关系　　 　　5）古埃磁天平　　古埃磁天平是由全自动电光分析天平，悬线(尼龙丝或琴弦)，样品管，电磁铁，励磁电源，DTM一3A特斯拉计，霍尔探头，照明系统等部件构成。磁天平的电磁铁由单桅水冷却型电磁铁构成，磁极直径为40mm，磁极矩为10mm～40mm，电磁铁的最大磁场强度可达0.6特斯拉。励磁电源是220V的交流电源，用整流器将交流电变为直流电，经滤波串联反馈输入电磁铁，如图16.3，励磁电流可从0调至10A。　　 　　图16.3简易古埃磁天平电源线路示意图　　磁场强度测量用DTM一3A特斯拉计。仪器传感器是霍尔探头，其结构如图16.4所示。　　(1)测量原理　　霍尔效应在一块半导体单晶薄片的纵向二端通电流IH，此时半导体中的电子沿着IH反方移动，见图16.5，当放入垂直于半导体平面的磁场H中，则电子会受到磁场力Fg的作用而发生偏转(劳仑兹力)，使得薄片的一个横端上产生电子积累，造成二横端面之间有电场，即产生电场力凡阻止电子偏转作用，当Fg一Fe时，电子的积累达到动态平衡，产生一个稳定的霍尔电势VH，这现象称为霍尔效应。　　 　　图16.4
图16.5霍尔效应原理示意图　　其关系式：　　 　　式中IH为工作电流；B为磁感应强度；KH为元件灵敏度；VH为霍尔电势；θ为磁场方向和半导体面的垂线的夹角。
由式(16.16)可知，当半导体材料的几何尺寸固定，IH由稳流电源固定，则VH与被测磁场H成正比。当霍尔探头固定θ=00时(即磁场方向与霍尔探头平面垂直时输入最大，) VH的信号通过放大器放大，并配以双积分型单片数字电压表，经过放大倍数的校正，使数字显示直接指示出与VH相对应的磁感应强度。　　(2)使用注意事项　　①霍尔探头是易损元件，必须防止变送器受压、挤扭、变曲和碰撞等，以免损坏元件。　　②使用前应检查霍尔探头铜管是否松动，如有松动应紧固后使用。/chunagongzuozongjie/
⑧霍尔探头不宜在局部强光照射下，或高于60℃的温度时使用，也不宜在腐蚀性气体场合下使用　　④磁场极性判别。在测试过程中，特斯拉计数字显示若为负值，则探头的N极与S极位置放反，需纠正。
⑤霍耳探头平面与磁场方向要垂直放置。　　⑥实验结束后应将霍尔探头套上保护金属套。　　 　　实验十 最大泡压法测定溶液表面张力　　 　　报告人：
实验时间日　　 　　一．实验目的：　　1．明确表面张力、表面自由能和吉布斯吸附量的物理意义；　　2．掌握最大泡压法测定溶液表面张力的原理和技术；　　3．掌握计算表面吸附量和吸附质分子截面积的方法。　　 　　二．实验原理：　　1．表面张力和表面吸附　　液体表面层的分子一方面受到液体内层的邻近分子的吸引，另一方面受到液面外部气体分子的吸引，由于前者的作用要比后者大，因此在液体表面层中，每个分子都受到垂直于液面并指向液体内部的不平衡力，如图1所示，这种吸引力使表面上的分子自发向内挤促成液体的最小面积，因此，液体表面缩小是一个自发过程。　　在温度、压力、组成恒定时，每增加单位表面积，体系的吉布斯自由能的增值称为表面吉布斯自由能　　-2（J·m），用γ表示。也可以看作是垂直作用在单位长度　　-1相界面上的力，即表面张力（N·m）。　　 　　 　　欲使液体产生新的表面ΔS，就需对其做表面功，其大小应与ΔS成正比，系数为即为表面张力 γ：　　－W =γ×ΔS
(1)　　图1
液体表面与分子内部受力情况图　　在定温下纯液体的表面张力为定值，当加入溶质形成溶液时，分子间的作用力发生变化，表面张力也发生变化，其变化的大小决定于溶质的性质和加入量的多少。水溶液表面张力与其组成的关系大致有以下三种情况：　　（1）随溶质浓度增加表面张力略有升高；　　（2）随溶质浓度增加表面张力降低，并在开始时降得快些；　　（3）溶质浓度低时表面张力就急剧下降，于某一浓度后表面张力几乎不再改变。　　以上三种情况溶质在表面层的浓度与体相中的浓度都不相同，这种现象称为溶液表面吸附。根据能量最低原理，溶质能降低溶剂的表面张力时，表面层中溶质的浓度比溶液/yinhanggongzuozongjie/
银行工作总结
内部大；反之，溶质使溶剂的表面张力升高时，它在表面层中的浓度比在内部的浓度低。在指定的温度和压力下，溶质的吸附量与溶液的表面张力及溶液的浓度之间的关系遵守吉布斯(Gibbs)吸附方程：　　Γ =c?d????
（2） RT?dc?T　　2式中，Г为溶质在表层的吸附量，单位mol·m，γ为表面张力，c溶质的浓度。
若??d???＜0，则Γ＞0，此时表面层溶质浓度大于本体溶液，称为正吸附。引起溶剂表面张力显著降低的物质叫表dc??T　　?d???＞0，则Γ＜0，此时表面层溶质浓度小于本体溶液，称为负吸附。 ?dc?T　　?????，将此值代入（2）式便可求出在此浓度时的溶质吸附量Γ。吉布斯吸附等温式应用范??c?T面活性剂。 若?通过实验测得表面张力与溶质浓度的关系，作出γ－c 曲线，并在此曲线上任取若干点作曲线的切线，这些切线的斜率就是与其相应浓度的?　　围很广，但上述形式仅适用于稀溶液。　　2．最大泡压法测表面张力原理　　测定溶液的表面张力有多种方法，较为常用的有最大泡压法其测量方法基本　　原理可参见图2。　　 　　图2
最大抛压法测液体表面张力装置　　 　　图中B是管端为毛细管的玻璃管，与液面相切。毛细管中大气压为p0。试管A中气压为p，当打开活塞E时，C中的水流出，体系压力p逐渐减小，逐渐把毛细管液面压至管口，形成气泡。在形成气泡的过程中，液面半径经历：大→小→大，即中间有一极小值rmin＝r毛，此时气泡的曲率半径最小，根据拉普拉斯公式，气泡承受的压力差也最大，有公式：　　 　　?P?P0?P?2?/r　　此压力差可由压力计D读出，故待测液的表面张力为　　??r??p/2
（4）　　若用同一支毛细管测两种不同液体，其表面张力分别为γ1、γ2，压力计测得压力差分别为Δp1、Δ/shenqingbaogao/
p2则：　　?1/?2??p1/?p2
(5)　　若其中一种液体的γ1已知，例如水，则另一种液体的表面张力可由上式求得。即：　　?2???1/?p1???p2?K??P2
(6)　　式中K???1/?P1?称为仪器常数，可用某种已知表面张力的液体（常用蒸馏水）测得。　　三．仪器与试剂：　　最大泡压法表面张力仪，精密数字压力计，吸耳球，移液管（各种量程），容量瓶 (50mL)，正丁醇（分析纯），蒸馏水。　　 　　四．实验步骤：　　1．仪器准备与检漏　　将洁净的表面张力仪各部分连接好。　　将自来水注入抽气管C中；在试管A中注入约50mL蒸馏水，使毛细管下端较深地浸入到水中；打开活塞E，这时抽气管C中水流出，使体系内的压力降低（注意：勿降低到使毛细管口冒泡），当压力计指示出若干压力差时，关闭活塞E，停止抽气。若2min～3min内，压力计指示压力差不变，则说明体系不漏气，可以进行实验。　　2．仪器常数K的测量　　调节毛细管或液面高度，使毛细管口与水面相切。打开活塞E抽气，调节抽气速度，使气泡由毛细管尖端成单泡逸出，且每个气泡形成的时间为为6s～10s。若形成时间太短，则吸附平衡来不及在气泡表面建立起来，测得的表面张力也不能反映该浓度之真正的表面张力值。在形成气泡的过程中，液面半径经历：大→小→大，同时压力差计指示值的绝对值则经历：小→大→小的过程，记录下绝对值最大的压力差，共三次，取其平均值。再由附录中，查出实验温度时水的表面张力γ1，则可以计算仪器常数　　3．系列浓度正丁醇水溶液表面张力的测定　　-1配制50mL浓度为0.05、0.10、0.15、0.20、0.25、0.30 mol·L的系列正丁醇溶液，与测仪器常数相同的方法，　　按由稀到浓的顺序测定各溶液最大压力差，求出各溶液的表面张力γ。　　测定管每次应用待测液淌洗一次。　　 　　五．数据处理：　　数据记录参考格式（计算时注意单位换算）　　温度：
水的表面张力：0.07218N/m
仪器常数K：0.1104　　 　　 　　1．查出实验温度下水的表面张力，计算仪器常数K。　　2．计算系列正丁醇溶液的表面张力，根据上述计算结果，绘制γ—c等温线。　　3．由γ－c等温线作不同浓度的切线，求(dγ/dc)　　T，并求出Г，绘制Г—c吸附等温线。　　 　　六．注意事项:　　1．所用毛细/anquangongzuozongjie/
管必须干净、干燥，应保持垂直，其管口刚好与液面相切。　　2．读取压力计的压差时，应取气泡单个逸出时的最大压力差。　　3．手动做切线时，可用镜面法。　　 　　七．思考题:　　1．毛细管尖端为何必须调节得恰与液面相切? 如果毛细管端口插入液面有一定深度，对实验数据有何影响？ 答：如果将毛细管末端插入到溶液内部，毛细管内会有一段水柱，产生压力Pˊ，则测定管中的压力Pr会变小，△pmax会变大，测量结果偏大。　　 　　2．最大泡压法测定表面张力时为什么要读最大压力差？如果气泡逸出的很快，或几个气泡一齐出，对实验结果有无影响？　　答：如果毛细管半径很小，则形成的气泡基本上是球形的。当气泡开始形成时，表面几乎是平的，这时曲率半径最大；随着气泡的形成，曲率半径逐渐变小，直到形成半球形，这时曲率半径R和毛细管半径r相等，曲率半径达最小值，根据拉普拉斯(Laplace)公式，此时能承受的压力差为最大：△pmax = p0 - pr = 2σ/γ。气泡进一步长大，R变大，附加压力则变小，直到气泡逸出。最大压力差可通过数字式微压差测量仪得到。　　如气泡逸出速度速度太快，气泡的形成与逸出速度快而不稳定；致使压力计的读数不稳定，不易观察出其最高点而起到较大的误差。　　3．本实验为何要测定仪器常数？仪器常数与温度有关系吗？　　答：因为用同一支毛细管测两种不同液体，其表面张力为γ1，γ2，压力计测得压力差分别为 △P1，△P2，则 γ1/γ2=△P1/△P2 ， 若其中一液体γ1已知，则γ2=K×△P2其中K=γ1/△P1，试验中测得水的表面张力γ1，就能求出系列正丁醇的表面张力。　　温度越高，仪器常数就越小。　　 　　实验十一
蔗糖水解反应速率常数的测定　　报告人：
实验时间日　　 　　一．实验目的：　　1．根据物质的旋光性质研究蔗糖水解反应，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，掌握旋光仪的正确使用方法。　　 　　二．实验原理：　　蔗糖在水中转化成葡萄糖与果糖，其反应方程式为：　　H?C12H12O11?H2O???C6H12O6?C6H12O6
（1）　　为使水解反应加速，反应常常以H为催化剂，故在酸性介质中进行。此反应的反应速率与蔗糖的浓度、水的浓度以　　++及催化剂H的浓度有关。在催化剂H浓度固定的条件下，这个反应是一个二级反应。但是，此反应中水大量存在，反应　　达终点时，虽有部分水分子参加反应，但与溶质浓度相比可认为它的浓度没有改变，故此反应可视为一级反应，动力学方程式为： +　　?cdc?kc，积分后得 ln0?kt
或lnct??kt?lnco
（2） dtct　　式中c0为反应开始时蔗糖的浓度；c为时间t时的蔗糖浓度，k为水解反应的速率常数。　　从式（2）可以看出，在不同的时间测定反应物的浓度，并以lnct对t作图，可得一直线，由直斜率即可求出反应速率常数k。　　然而，由于反应是不断进行，要快速分析出某一时刻反应物的浓度比较困难。但根据反应物蔗糖及其生成物都具有旋光性，而且它们的旋光能力不同这一特点，可利用体系在反应过程中旋光度的改变来量度反应的进程。　　蔗糖及其水解产物均为旋光物质，在反应进行过程中，如以一束偏振光通过溶液，则可观察到偏振面的　　转移，如图（1）所示。由于蔗糖是右旋的，水解混合物是左旋的，所以偏振面将由右边旋向左边。偏振面　　的转移角度称为旋光度，以α表示。溶液　　的旋光度与溶液中所含旋光物质的种类、浓　　度、液层厚度、光源波长及反应时的温度等　　因素有关。当其它条件均固定时，旋光度α　　与反应物浓度c呈线性关系，即：　　α=βc
（3）　　式中β是与物质的旋光能力、溶液厚/diaoyanbaogao/
度、溶剂性质、光源的波长、反应时的温度等有关系的常数。物质的旋光能力用比旋光度[α]来表示。蔗糖是右旋性物质，葡萄糖也是右旋性质，果糖是左旋性物质，它们的比旋光度为：　　 　　[a=+66.65° ，[a=+52.5° ，[a果糖] 20 =-91.9° D　　正值表示右旋，负值表示左旋。　　可见当水解反应进行时，右旋角不断减小，当反应终了时体系将经过零变成左旋。　　旋光度与浓度成正比，且溶液的旋光度为各组成旋光度之和(加和性)。若以α0、αt、α∞。分别为反应时间0、t、∞时溶液的旋光度，则可导出：　　c0∝(α0－α∞)
，ct∝(αt－α∞)
（4）　　将式(4)代入式(2)可得：
蔗糖]20D蔗糖] 20D　　a0-a∞=k1t或In(αt－α∞)=－kt + ln(α0－α∞)
lnat-a∞　　上式中In(αt－α∞)对t作图，从所得直线的斜率即可求得反应速度常数k。　　一级反应的半衰期则用下式求取：　　t1/2=
(5) ln20.693?
（6） kk　　 　　三．仪器和试剂：　　旋光计(带旋光管)，超级恒温水浴，普通水浴锅，锥形瓶(100mL) ，移液管(25mL)，秒表。2mol·L HCl溶液；蔗糖(A.R.)。 -1　　 　　四．实验步骤：　　1．实验准备　　（1）用台秤粗称蔗糖10g，放入锥形瓶中，准确移入50mL蒸馏水，搅拌将蔗糖溶解，备用。（2）将恒温水浴调节到27℃恒温（夏天适当调高，并可将反应溶液按50mL蔗糖溶液加25mLHCl溶液配制），然后将旋光管口外套接上恒温水。　　2．旋光仪零点调节　　在旋光管中注入纯水，放入旋光仪暗箱中，开启旋光仪电源预热10分钟，待钠光灯稳定后，开启测量开关，光屏应显示值为00.000,若示值不为00.000，可按清零键使其归零。　　3．蔗糖水解过程中/xueshengyanjianggao/
αt的测定　　-1用移液管取25m L蔗糖溶液, 100mL干燥的，再取50m L 2mol·L的 HCl溶液加到蔗糖溶液的锥形瓶中混合，并在　　HCl溶液加入一半时开动秒表作为反应的开始时间（注意：秒表一经启动，勿停直至实验完毕），不断振荡摇动，迅速取少量混合液清洗旋光管二次，然后以此混合液注满旋光管，盖好玻璃片，旋紧套盖(检查是否漏液，有气泡)，擦净旋光管两端玻璃片，立刻置于旋光仪中，盖上箱盖，仪器数显窗将显示出该样品的旋光度。反应开始第2min时读取第一个数据，第5min时读取第二个数据，之后每5min读取一次，一直测量到旋光度为负值为止或一直做到反应90min为止。
4．α∞的测定　　将步骤3中剩余的混合液置于60～70℃水浴内恒温60min以上，使其加速反应至完全，然后取出，冷却至水浴温度温，测其旋光度，此值即可认为是α∞。　　 　　五．数据处理：　　-1-1反应温度：
蔗糖浓度：2 mol·l
盐酸浓度：
2 mol·l　　t∞k）。　　 　　由图知：直线斜率为-0.0665，得k=0.0665　　 　　2．
计算反应的半衰期t1/2。　　因k=0.0665，由公式t1?　　ln20.693?得，半衰期t1=10.42min 2kk　　 　　六．思考题：　　1．蔗糖溶液为什么可粗略配制？　　答：蔗糖水解为一级反应，反应物起始浓度不影响反应速度常数，又因为蔗糖浓度大用量较多，量值的有效数字位数较多，故不需要精确称量，只要用上皿天平称量就可以了。　　2．蔗糖的转化速度和哪些因素有关？　　答：与温度有关和浓度.(温度影响速率常数,是一级反应,所以速率和浓度也有关系)　　3．反应开始时，为什么将盐酸溶液倒入蔗糖溶液中，而不是相反？　　答：盐酸是催化剂,用量很少,加入到蔗糖中不会对溶液温度产生太大的影响.自然就是把盐酸加入到蔗糖中。　　溶液中的吸附作用和表面张力的测定　　——最大气泡压力法　　 　　摘要：利用最大气泡压力法，测出不同浓度（c）正丁醇水溶液的表面张力（σ），由σ-c曲线求溶液界面上的吸附量和单个正丁醇分子的横截面积（S）。
表面活性/xiaoshougongzuojihua/
　　1. 前言　　正丁醇是一种表面活性物质，可以使溶液表面张力下降。而溶液的表面张力与液体所处的温度、压力、液体的组成共存的另一项的组成有关。利用最大气泡压力法，　　 　　可以测量出某一温度时，一定浓度的正丁醇溶液的表面张力。根据表面张力与气泡压力的关系，由σ-c曲线可以求出溶液界面上的吸附量和单个正丁醇分子的横截面积（S）。　　2.实验部分：　　（一） 实验原理：　　物/youeryuangongzuojihua/
体表面的分子和内部分子所处的境况不同，因而能量也不同，表面层的分子受到向内的拉力，所以液体表面都有自动缩小的趋势。如要把一个分子由内部迁移到表面，就要对抗拉力做功，故表面分子的能量比内部分子大。增加体系的表面，即增加了体系的总能量：　　－W＝?△A
⑴　　当△A＝1m2时，－W＝?，即在等温下形成1 m2新的表面所需的可逆功。?通常称为单位表面的表面能或表面张力，表示表面自动缩小的趋势的大小。表面张力是液体的重要特性之一，与所处的温度、压力、液体的组成共存的另一项的组成有关。　　纯液体的表面层组成与内部组成相同，因此液体降低体系表面自由能的唯一途径是尽可能缩小其表面积。对于溶液，由于溶质会影响表面张力，因此可以调节溶质在表面层的浓度来降低表面自由能。　　根据能量最低原理，溶质能降低溶液的表面张力时，表面层中溶质的浓度应比溶液内部大，反之，溶质能升高溶液的表面张力时，表面层中溶质的浓度应比溶液内部低。这种表面浓度与溶液里面浓度不同的现象叫“吸附”。在指定温度和压力下，吸附与溶液的表面张力及溶液的浓度有关。Gibbs用热力学的方法推导出：　　?＝－c??????
⑵ RT??c?T　　式中?——气液界面上的吸附量（mol/m2）　　?——溶液的表面张力（N/m）　　 　　T——绝对温度　　c——溶液浓度　　R——气体常数 当??????﹤0时，?&0，称为正吸附，反之，称为负吸附。前者表明加入溶质使液体的??c?T　　表面张力下降，此类物质叫表面活性物质，后者表明溶质使液体的表面张力升高，叫非表面活性物质。　　正丁醇是一种表面活性物质，在?－c曲线上做不同浓度时的切线，把切线的斜率代入Gibbs吸附公式，可以求出不同浓度时气－液界面上的吸附量。　　表面活性剂具有显著的不对称性，它是由亲水的极性部分和憎水的非极性部分构成。表面活性物质在溶液表面的排列情形随其在溶液中浓度不同而有所差异，当浓度极小时，分子平躺在溶液的表面上，而当浓度增加到一定程度的时候，被吸附了的表面活性物质分子占据了所有表面形成单分子的饱和吸附层。　　在一定温度下，吸附量与溶液浓度之间的关系由Langmuir等温式表示：　　?＝??Kc
⑶ 1＋Kc　　??为饱和吸附量，K为经验常数，与溶质的表面活性大小有关。将上式转化为直/niandugongzuojihua/
线方程，有：
＝　　c　　?c?c1＋
⑷ ??K??若以～c做图可得一条直线，由直线斜率可得??。在饱和吸附的情况下，正丁醇分子在气－液界面上铺满一层单分子层，则可用下式来求正丁醇分子的横截面积：　　So＝1
⑸ ??NA　　NA为阿伏伽德罗常数。　　当表面张力仪中的毛细管截面与欲测液面相齐时，液面沿毛细管上升。打开滴液漏斗的活塞，使水缓慢下滴而使体系内的压力增加，这时毛细管内的液面上受到一个比恒温试　　 　　管中液面上稍大的压力，因此毛细管内的液面缓慢下降。当此压力差在毛细管端面上产生的作用里稍大于毛细管口溶液的表面张力时，气泡就从毛细管口逸出。这个最大压力差可以从微压差测量仪上读出。　　如毛细管的半径为r，气泡由毛细管口逸出时受到向下的总作用力为πr2P最大 而　　P最大＝P系统－P大气压?＝?h?g　　 　　式中Δh—微压差测量仪的读数；　　g—重力加速度；　　ρ—压力计内液体的密度。　　气泡在毛细管上受到表面张力引起的作用力为2πrσ。气泡自毛细管口逸出时，上述两种作用力看作相等，即　　?rP最大??r?h?g 22　　r　　??2?h?g　　若用同一支毛细管和同个压力计，在同一个温度下，对两种溶液而言，则得 ?1?h1?2??h1?K'?h1
?1??h?h222　　 　　式中K‘为毛细管常数。　　（二）实验仪器与药品　　CS501型超级恒温水浴 1台
（重庆试验设备厂）；　　PMP-2B数字式微压差测量/huodongzongjie/
仪一台 （南大应用物理研究所，
精确度：0.1%） 恒温套管 1支
250ml分液漏斗 1个
；　　毛细管
400ml烧杯 1个
；　　100ml容量瓶 7个
500ml吸滤瓶 1个
；　　 　　0.8mol/l正丁醇溶液　　20ml 、15ml 、10ml移液管 各1支。　　（三）实验过程　　1．
毛细管常数的测量　　按实验装置图装好仪器，开恒温水浴,使其温度稳定于25℃。取一支毛细管和玻璃套管用自来水和蒸馏水清洗若干次，往玻璃套管加入蒸馏水，插上毛细管，调节液面与毛细管端口相切，恒温10分钟。在分液漏斗中加入适量的水并与吸滤瓶相连，调节分液漏斗的活塞使水滴入吸滤瓶中，细心调节使出泡速度在5～10秒内出一个，读出压差计的最高值三次，求平均。　　2． 不同浓度的正丁醇溶液表面张力的测定　　以0.8mol/L浓度的正丁醇溶液为基准，分别准确配制0.04、0.08、0.12、0.16、0.20、0.24、0./cehuashu/
28mol/l的正丁醇溶液各100ml。重复上述步骤，按由稀到浓的顺序依次进行测量，得到一系列不同浓度的正丁醇溶液的压差值。　　2. 结果与讨论　　2．1实验结果　　从附录中我们可以得到实验所得到得正丁醇的横截面积为13.2A2，文献值各种直链醇的分子截面积为0.274～0.289nm2，而本实验中测得为0.132 nm2，实验结果偏小。　　2.2误差分析及讨论　　⒈本实验做的结果准确与否关键在于：所用毛细管和玻璃套管的清洁程度、所用毛细管的K值、出泡的速度、配制溶液时浓度的准确性、毛细管是否垂直，端部是否平整以及液面是否与毛细管的端面相切。所以所用毛细管和玻璃套管的清洁程度对结果的影响较大。实验前必须多次清洗仪器，在实验中也必须按照由稀到浓的顺序依次进行测量，否则误差较大。　　2．毛细管的内径稍有不均匀，如果不影响出泡的速度和平稳性，对结果应该无明显　　 　　影响。但如果内径变化太大或者不均匀处接近端口，使得毛细管太粗或出泡的稳定性，就会对结果产生影响。出泡速度不能太快（压力数偏低），也不能太慢（时间太长），要调节至5～10秒内出一个泡，而且应平稳地重复出现压力差。　　3．毛细管的尖端只有与液面刚好接触，才满足公式　　P最大＝P系统－P大气压＝△h?g　　才能准确测量压差以计算表面张力。　　4．每次换溶液后，要让样品在玻璃套管中恒温10分钟再测量，保证溶液温度与系统一致，否则引入误差。　　⒌
?－c图形应当是当c较小时，?与c成正比，当c逐渐增大时，?趋于某一恒定值，表示吸附饱和。　　⒍ 毛细管常数如果按照下述方法计算：　　K＝?　　?h(H2O)＝0.129m　　本实验中所用的毛细管K＝0.129m，毛细管太细，实验过程中，很难出气泡，而且不易洗干净，所以毛细管中容易有液体挂壁，页面不容易下降。所得到的最大压力差的数值不稳定。实验中恒温水浴有一定的波动，也会带来误差。　　 　　3. 总结　　利用最大气泡压力法测量不同浓度的正丁醇水溶液的表面张力，作出σ—c曲线求出溶液界面上的吸附量和单个正丁醇分子的横截面积，得到S0=13.2A2 ，较文献值/caiwugongzuozongjie/
　　偏小，主要原因是毛细管太细，未洗干净，测量不稳定。　　参考资料：　　1.《物理化学》（南京大学 物理化学教研室 傅献彩 沈文霞 姚天扬 编）　　2.《物理化学实验》（中国科学技术大学出版社）　　 　　3.《物理化学实验》（南开大学 物理化学教研室　　Measurement the Sorption and Surface　　Tension of Solution　　—Maximum Bubble Method　　Zhou Junling
PB　　Part of Chemical Physics , University of Science & Technology of China　　Abstract： Make use of the method of biggest bubble’s pressure, and test to find out the sensible pressure of different thick degree( c) the aqueous solution's surface tension( σ ), and be begged by σ - c curve aqua the 吸 on the interface attach to measure with the single numerator of horizontal cut the area.( S)　　Keywords : surface tension
Surface activity　　 　　【附录】　　实验数据与处理　　⒈
原始数据　　大气压：101.18 Kpa　　恒温/diangonggongzuozongjie/
电工工作总结
槽温度：25.05℃　　正丁醇的分子量 M=74.21g/mol　　密度 ρ=0.8098g/ml　　实验中分别用不同体积的正丁醇配制成Vo=100ml的溶液，溶液的浓度为　　C=ρVM/Vo　　 　　数据记录表格：　　已知25℃水的表面张力为σ=71.97*10-3N/m　　有上述数据可以得知，纯水的△h H20 =557.55mPa　　毛细管常数K‘=σ/△h H20 =71.97*10-3/557.55*10-3=0.12/jiaoshigongzuojihua/
9m　　由公式σi=K‘△hi 可以得到不同浓度时正丁醇溶液的表面张力（见上表）　　2.数据处理　　① σ-c曲线：　　 　　7570　　65/xiaoxueshengyanjianggao/
　　60　　55　　50　　45　　40　　-1　　图1
?(E-3N/m)～c(mol/L)图　　多项式拟合结果：　　Y = A + B1*X + B2*X^2　　 　　Parameter
Error　　A
2.30529　　B1
-152.65746
35.20536　　B2
110.65967　　R-Square(COD)
P　　0.9533
4.71391E-4　　由上图可以看出实验中有以个坏数据点，它的变化趋势与其他的点不相同，所以将该点（0.）祛除后再做?～c曲线可以得到：　　 　　7570　　65　　60　　55　　50　　45　　40　　 　　正后的?(10-3N/m)～c图　　多项式拟合得到：　　Y = A + B1*X + B2*X^2　　Parameter
Error　　A
0.69012 B1
-187.74136
11.43599 B2
35.84455 R-Square(COD)
&0.0001 可以看出来修正后的相关性更好。　　②Γ-C 曲线：　　从?～c图可以得到　　σ=f（c）=71.136c+292.48397c2 微分后得到切线方程： 2修
/gonghuigongzuojihua/
图　　 　　‘-6-12??????=f（c）=-187.794c
[10N*mol*m] ??c?T　　在光滑曲线上选取6个不同浓度点，带入上述微分方程，得到6个不同浓度下的切线斜率??????。 ??c?T　　c??????，可以得到不同浓度溶液的吸附量?的值，并计算c/?的值，作?-c曲由?＝－RT??c?T　　线。T =25.05+273.15=298.19K　　图3
?（E-6mol/m2）-c(mol/L)图　　曲线拟合方程：　　Y = A + B1*X + B2*X^2　　Parameter
Error　　A
/peixungongzuojihua/
0.00858　　B1
0.26004　　B2
-235.8　　R-Square(COD)
P　　6543210　　 　　0.9999
&0.0001 ③c　　?～c做图　　 　　2624　　22　　20　　18　　16　　14　　12　　 　　－c　　?（106m-1）～c(mol/L)曲线图　　线性拟合得到：　　Y = A + B * X　　Param/hexieshehuiyanjianggao/
Error　　A
0.58329　　B
P　　0.98445
图　　 　　根据拟合结果，直线斜率为k=7.mol-1*m2　　∴??=1/k=1.263*10-5mol/m2　　∴正丁醇分子的横截面积由式⑸为：
So＝1=7..02*1023 ??NA　　=0.132（nm2 ）　　=13.2A1　　 　　文献值各种直链醇的分子截面积为0.274～0.289nm2，而本实验中测得为实验结果偏小。　　0./gongzuojihuashu/
132 nm2，　　
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