浙江大学物理化学实验思考题答案.docx

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浙江大学物理化学实验思考题答案

浙江大学物理化学实验思考题答案

一、恒温槽的性能测试

1.影响恒温槽灵敏度的主要因素有哪些？

如和提高恒温槽的灵敏度？

答：

影响灵敏度的主要因素包括：

1）继电器的灵敏度；2）加热套功率；3）使用介质的比热；4）控制温度与室温温差；5）搅拌是否均匀等。

要提高灵敏度：

1）继电器动作灵敏；2）加热套功率在保证足够提供因温差导致的热损失的前提下，功率适当较小；3）使用比热较大的介质，如水；4）控制温度与室温要有一定温差；5）搅拌均匀等。

2.从能量守恒的角度讨论，应该如何选择加热器的功率大小？

答：

从能量守恒角度考虑，控制加热器功率使得加热器提供的能量恰好和恒温槽因为与室温之间的温差导致的热损失相当时，恒温槽的温度即恒定不变。

但因偶然因素，如室内风速、风向变动等，导致恒温槽热损失并不能恒定。

因此应该控制加热器功率接近并略大于恒温槽热损失速率。

3.你认为可以用那些测温元件测量恒温槽温度波动？

答：

1）通过读取温度值，确定温度波动，如采用高精度水银温度计、铂电阻温度计等；2）采用温差测量仪表测量温度波动值，如贝克曼温度计等；3）热敏元件，如铂、半导体等，配以适当的电子仪表，将温度波动转变为电信号测量温度波动，如精密电子温差测量仪等。

4.如果所需恒定的温度低于室温，如何装备恒温槽？

答：

恒温槽中加装制冷装置，即可控制恒温槽的温度低于室温。

5.恒温槽能够控制的温度范围？

答：

普通恒温槽（只有加热功能）的控制温度应高于室温、低于介质的沸点，并留有一定的差值；具有制冷功能的恒温槽控制温度可以低于室温，但不能低于使用介质的凝固点。

其它相关问题：

1.在恒温槽中使用过大的加热电压会使得波动曲线：

（B）

A.波动周期短，温度波动大；B.波动周期长，温度波动大；

C.波动周期短，温度波动小；D.波动周期长，温度波动小。

2.恒温槽中的水银接点温度计（导电表）的作用是：

（B）

A.既作测温使用，又作控温使用；B.只能用作控温；

C.只能用于测温；D.控制加热器的功率。

3.恒温槽在某温度下恒温，如果用80V加热电压下测得其灵敏度曲线如下图A，则在200V加热电压下的灵敏度曲线最有可能是：

（C）

4.恒温槽中水银接点温度计的作用是：

（B）

A.既作测温使用，又作控温使用；B.用于控温；

C.用于测温；D.用于测温差。

5.一般玻璃缸恒温槽的控温精度是±0.5℃。

（×，±0.1℃）

6.恒温槽中的水银接点温度计（导电表）的作用是：

（B）

A.既作测温使用，又作控温使用；B.只能用作控温；

C.只能用于测温；D.控制加热器的功率。

7.在恒温槽安装与性能测试实验中，加热电压的控制对控温有很大影响。

在开始升温时，需用大约（200V）的电压，接近所控温度时需用大约（100V）的电压，恒温时需用大约（100V）的电压。

8.恒温槽中的水银接点温度计（导电表）的作用是：

（B）

A.既作测温使用，又作控温使用；B.只能用作控温；

C.只能用于测温；D.控制加热器的功率。

9.实验室中，欲将温度控制在-15±0.5℃，控温介质应选用：

（C）

A.冰水混合物；B.干冰；C.乙醇；D.液氮。

二、燃烧热的测定

1.燃烧热测定中什么是系统？

什么是环境？

答：

所谓系统，是指研究对象。

在本实验中，以内水桶及其内容物包括内水桶、氧弹、介质水、测温元件、搅拌器螺旋桨等作为系统。

可近似看成是一个绝热系统。

所谓环境，是指除系统之外且与系统有联系的那一部分物质与空间。

在本实验中，环境主要指内水桶以外且与系统有联系的那一部分物质和空间，包括恒温水夹套、外水桶盖子上方的空气等。

2.实验中引起系统和环境热交换的因素有哪些？

如何避免热损失？

答：

系统与环境之间进行热交换的途径包括传导、对流和辐射。

内水桶底部与外水桶不是直接接触，而是用传热性差的材料制成的垫子隔开，减少传导引起的热损失；氧弹完全浸没在介质水中，使燃烧释放的热量全部传给周围的介质；外水桶上部用盖子盖住，减少空气对流；盖子朝下的一面以及内水桶内表面抛光，减少热辐射。

3.应如何正确使用氧气钢瓶？

答：

一般高压气体钢瓶使用注意事项：

（1）高压气体钢瓶放置场所要求通风良好，温度不超过35oC；

（2）高压气体钢瓶必须装有调节器（即减压器）时方可使用。

调节器分氢、氧、乙炔等三种，不准相互代用。

压力计、导管等也要专用；

（3）安装高压气体钢瓶调节器应牢紧，不得漏气。

开瓶时，出气口处不准对人，缓慢开启，不得过猛，否则冲击气流会使温度升高，易引起燃烧或爆炸；

（4）调节器卸下后，进气口切不可进入灰尘等脏物，并需置于干燥及通风的环境里保存；

（5）在工作前应先将高压气体输入到调节器的高压室，然后缓慢旋转手柄（次级开关）调解气流，以保证安全。

实验结束后，及时关好气瓶阀门，同时将调节器的手柄旋松（即关的状态）；

（6）调节器、阀门及管道应禁油；

（7）装高纯气体的钢瓶内的气体不能全部用完而应该保持钢瓶内的气体为正压，以免在气体用毕更换气体时重新洗瓶。

4.在计算萘的燃烧热时，没有用到3000mL水的数据，为什么在实验中需要量准水的体积呢？

若水体积量得不准，对测量结果有何影响？

答：

仪器常数值与水的量有关。

为了保证在测量试样和标准样时的仪器常数不变，需要准确量取水的体积。

若第二次测量水体积量得不准，则导致两次测量的仪器常数不一样，用第一次测量得到的仪器常数来计算第二次测量的燃烧热必然会引起偏差。

第二次测量时用水偏少，则燃烧热测量值偏大；反之，则偏小。

5.如何知道氧弹内的样品已点燃？

如何知道样品已经燃烧完全？

答：

若记录仪上的电势信号变大，表明氧弹内的样品已点燃。

温升曲线记录完毕后打开氧弹，若氧弹内没有明显的残渣，表明样品已经燃烧完全。

6.如果内水桶的水温不加以调整，对测量结果会有什么影响？

答：

在测量试样和测量标准试样时，应近可能的保证两次测量开始时系统温度与环境温度的差值相等。

第一次实验结束后，由于燃烧放热，导致水温升高，若不重新调节水温，此时系统将向环境传热；第二次燃烧实验过程中，由于放热使介质水与环境之间的温差更大，引起更大的热损失，将导致测量结果偏小。

7.该实验引起误差的主要因素有哪些？

为什么？

答：

引起误差的主要因素包括：

1）样品称量；2）系统与环境之间的漏热；3）燃烧完全程度；4）两次实验使所用的水量不等；5）搅拌引起的额外热效应；6）空气中N2变成硝酸所引起的热效应；7）温升测量仪表的灵敏度等。

8.如何测定挥发性液体样品的燃烧热？

答：

将样品装入胶囊并分三步进行测量：

1）测量标准试样，如苯甲酸的燃烧热，获得仪器常数值；2）测量胶囊的燃烧热；3）将液体样品放入胶囊中密封，测量胶囊和液体样品的燃烧热，该热效应扣除胶囊的燃烧热，即得到液体样品的燃烧热。

若胶囊不易点燃，可在胶囊上面放易燃物质如苯甲酸等，起到助燃作用。

9.若期望通过燃烧热测定获取苯的共振能，则应如何设计实验？

答：

用本实验装置测出苯、环己烯和环己烷的燃烧热，即可求算苯的共振能。

具体原理和测量步骤如下：

苯、环己烯和环己烷三种分子都含有碳六元环，环己烷和环己烯燃烧热的差值∆E与环己烯上的孤立双键结构有关，它们之间存在下列关系：

苯环上有三个双键，若这三个双键是孤立的话，则环己烷和苯的燃烧热之差值应为3∆E。

但事实上，由于苯环上的三个双键是共轭的，所以两者之间存在差异，这个差异就是苯的共振能E：

其它相关问题：

1.在燃烧热实验中，点火不成功，下列可能原因中，除了（A）。

A.点火丝太细；B.样品受潮；C.样品压片太紧；D.点火电压太小。

2.在燃烧热实验中，为了防止系统漏热，用了下列措施，除了：

（A）

A.准确量取3升水；B.用盖子密封；C.水桶内表面抛光；D.空气层隔热。

3.根据热膨胀原理设计的温度计是（A）。

A.贝克曼温度计；B.铂电阻温度计；C.铂-铹热电偶；D.热敏电阻温度计。

4.在燃烧热测定实验中，用下式计算热量：

（C）

QVW+q1x+q2=KΔt

该式基于的系统指：

A.氧弹及内含物；B.氧弹及内含物和3000ml水；

C.氧弹及内含物、3000ml水、内水桶、温度计和搅拌棒；

D.氧弹及内含物、3000ml水、内水桶、外水桶、温度计和搅拌棒。

5.如果要测定乙醇的燃烧热，合理的实验方案是：

（D）

A.测定苯甲酸块燃烧过程的温度改变值，再将乙醇放入燃烧皿中测量燃烧过程

的温度改变值；

B.测定液体标准物燃烧过程的温度改变值，再将乙醇放入燃烧皿中测量燃烧过程的温度改变值；

C.测定苯甲酸块燃烧过程的温度改变值，再将乙醇装入胶囊中测量燃烧过程

的温度改变值；

D.测定苯甲酸块燃烧过程的温度改变值，再将乙醇装入胶囊中测量燃烧过程

的温度改变值，再测量胶囊的热值。

6.燃烧热测定实验中，在其它条件不变的情况下，可以用温差测量仪和秒表代替记录仪和铂电阻温度计进行实验。

7.如果计算得到萘的燃烧热为-5.1484×103kJ/mol，误差为5×10kJ/mol，则计算结果应表示为-（5148.4±50）kJ/mol。

（×，5150±50kJ/mol）

8.在燃烧热实验中，点火不成功，下列可能原因中，除了（A）。

A.点火丝太细；B.样品受潮；C.样品压片太紧；D.点火电压太小。

9.在氧弹量热计中，内水桶与外桶间的空气层是为了（防止热传导散热）；加盖子密闭是为了（防止对流散热）；内水桶表面抛光是为了（防止辐射散热）；用雷诺法校正温度是为了（校正漏热）。

10.某同学在做燃烧热实验时，发现点火丝已烧断，但样品并未点燃，请问下列可能的原因，除了：

（D？

）

A.氧气压力不足；B.点火电压不够；C.点火丝没系紧；D.样品压得太紧。

三、液体饱和蒸汽压的测定

1.为什么要检查装置是否漏气？

系统漏气或脱气不干净对实验结果产生什么影响？

答：

在动态法测量时，要测定在一定外压下液体的沸点值。

如果装置漏气，在压力不断改变，无法达到系统内气-液两相的平衡，也就无法准确测定一定压力下的沸点值。

在静态法时，应确保系统内只有液体的饱和蒸气。

如果漏气或脱气不干净，气相中含有空气组分，则气相压力为相应温度下液体饱和蒸气压和空气分压之和，使得压力测量结果偏大。

2.使用真空泵时应注意哪些问题？

答：

1）按照真空度要求，选择合适的真空装置，如水流泵、油封机械真空泵（低真空）或油扩散泵（高真空）；2）油封机械真空泵或油扩散泵在使用时要注意：

（1）不能直接抽可凝性蒸气或挥发性液体等；

（2）不能用来抽腐蚀性气体；（3）注意电机电压、电机运转温度等；（4）机械泵进气口前置装有三通活塞的缓冲瓶，停止抽气时应将机械泵与抽空系统隔开而与大气相同，再关闭电源，这样既可保持系统的真空度，又能避免泵油倒吸。

3.为什么要进行细致的温度和压力校正？

如何校正？

答：

对沸点读数，应作露径校正，对大气压力读数；要作温度影响的校正以及海拔高度和纬度影响的校正。

沸点读数的露径校正：

实验时测定沸点用玻璃水银温度计。

由于玻璃和水银的热膨胀系数不相等，使得玻璃水银温度计在与检定温度计刻度时的温度要求不合至的温度下使用时，温度读数与实际温度值产生偏差而需要作露径校正。

校正公式为：

Δt=0.00016h（t1-t2）

式中：

t1为测量温度计读数值，t2为辅助温度计读数值，h是水银柱露出待测量系统外部分的读数（度）。

经校正后的温度值为：

t=t1+Δt

大气压力计读数的校正：

实验中大气压力用福庭式水银气压计读取。

水银气压计的刻度以温度为0℃（水银和铜套管热膨胀系数不同的影响），纬度为450的海平面（重力加速度随纬度和海拔高度改变的影响）为标准。

若不符合上述规定，则需要作相应的温度影响校正和纬度、海拔高度影响校正。