物理化学组合实验报告doc.docx
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物理化学组合实验报告doc
物理化学组合实验报告
篇一：
溶解热的测定实验报告
溶解热的测定实验报告
姓名/学号：
何一白/XX011908班级：
化22同组实验者姓名：
苏剑晓实验日期：
XX年12月4日提交报告日期：
XX年12月10日
带实验的老师姓名：
王溢磊
1引言（简明的实验目的/原理）
1.1实验目的
1.测量硝酸钾在不同浓度水溶液的溶解热，求硝酸钾在水中溶解过程的各种热效应。
2.掌握量热装置的基本组合及电热补偿法测定热效应的基本原理。
3.复习和掌握常用的测温技术。
1.2实验原理
物质溶于溶剂中，一般伴随有热效应的发生。
盐类的溶解通常包含着几个同时进行的过程：
晶格的破坏、离子或分子的溶剂化、分子电离（对电解质而言）等。
热效应的大小和符号决定于溶剂及溶质的性质和它们的相对量。
在热化学中，关于溶解过程的热效应，需要了解以下几个基本概念。
溶解热在恒温恒压下，溶质B溶于溶剂A（或溶于某浓度溶液）中产生的热效应，用?
solH表示。
摩尔积分溶解热在恒温恒压下，1mol溶质溶解于一定量的溶剂中形成一定浓度的溶液，整个过程产生的热效应。
用?
solHm表示。
?
solHm?
?
solH
（1）nB
式中,nB为溶解于溶剂A中的溶质B的物质的量。
摩尔微分溶解热在恒温恒压下，1mol溶质溶于某一确定浓度的无限量的溶液中产生的热效应，以
（
?
?
solH?
?
H
）T,P,nA表示，简写为（sol）nA。
?
nB?
nB
稀释热在恒温恒压下，一定量的溶剂A加到某浓度的溶液中使之稀释，所产生的热效应。
摩尔积分稀释热在恒温恒压下，在含有1mol溶质的溶液中加入一定量的溶剂，使之稀释成另一浓
度的溶液，这个过程产生的热效应，以?
dilHm表示。
?
dilHm?
?
solHm2?
?
solHm1
（2）
式中，?
solHm2、?
solHm1为两种浓度的摩尔积分溶解热。
摩尔微分稀释热在恒温恒压下，1mol溶剂加入到某一浓度无限量的溶液中所发生的热效应，以
（
?
?
solH?
?
H
）T,P,nB表示，简写为（sol）nB。
?
nA?
nA
在恒温恒压下，对于指定的溶剂A和溶质B，溶解热的大小取决于A和B的物质的量，即?
solH?
（nA,nB）（3）由（3）式可推导得：
?
?
solH?
nA（
?
?
solH?
?
H
）T,P,nB?
nB（sol）T,P,nA（4）?
nA?
nB
或?
solHm?
令n0?
nA/nB，（5）改写为：
?
?
HnA?
?
solH
（5）（）T,P,nB?
（sol）T,P,nA
nB?
nA?
nB
?
solHm?
n0（
?
?
solH?
?
H
）T,P,nB?
（sol）T,P,nA（6）?
nA?
nB
（6）式中的?
solHm可由实验测定，n0由实验中所用的溶质和溶剂的物质的量计算得到。
作出?
solHm－n0曲线，见图2-3-1。
曲线某点（n01）的切线的斜率为该浓度下的摩尔微分稀释热（即
ADCD
），
切线与纵坐标的截距，为该浓度下的摩尔微分溶解热（即OC）。
显然，图中n02点的摩尔溶解热与n01点的摩尔溶解热之差为该过程的摩尔积分稀释热（即BE）。
图1ΔsolHm-n0图
由图2-3-1可见，欲求溶解过程的各种热效应，应当测定各种浓度下的摩尔积分溶解热。
本实验采用累加的方法，先在纯溶剂中加入溶质，测出溶解热，然后在这溶液中再加入溶质，测出热效应，根据先后加入溶质总量可求出n0，而各次热效应总和即为该浓度下的溶解热。
本实验是采用绝热式测温量热计，它是一个包括杜瓦瓶、搅拌器、电加热器和测温部件等组成的量热系统。
装置及电路图如图2-3-2所示。
因本实验测定KNO3在水中的溶解热是一个吸热过程，热量的标定可用电热补偿法，即先测定体系的起始温度，溶解过程中体系温度随吸热反应进行而降低，再用电加热法使体系升温至起始温度，根据所消耗电能求出热效应Q。
再由下式可求算出溶解热
?
solH?
Q
T2?
T12
，Q?
IRT（7）
T2?
?
T1?
式中，T1、T2为加入溶质始末的体系的温度；Q为使体系从T2?
升至T1?
时的电热（J）；T2?
、T1?
为电加热始末的体系温度，I为电流强度（A）；R为加热器电阻（?
）；T为通电加热时间（S）。
本实验采用热敏电阻测温系统（详见附录温度的测量与控制），（T2?
T1）为溶解过程校正后的峰高，（T2?
?
T1?
）为加热过程校正后的峰高。
2实验操作
2.1实验药品、仪器型号及测试装置示意图
仪器：
DH1715A-3型直流双路跟踪稳压稳流电源，78-2型双向磁力加热搅拌器，清华牌数显惠斯
通电桥，无纸记录仪，DM1-002型秒表，UNI-TUTS8E型万用表，保温瓶（750ml），容量瓶（500ml），烧杯（1000ml），温度计，研钵1只，称量瓶，分析天平（公用）。
药品：
KNO3（AR）
图2热敏电阻测溶解热装置图
2.2实验条件
实验室温14.9℃，气压：
102.16kPa。
2.3实验操作步骤及方法要点
1、欲使溶解热能准确测量，要求仪器装置绝热良好，体系和环境间的热交换尽量稳定并降至最小。
仪器装置如图2所示，采用保温瓶并加盖，以减少辐射、传导、对流、蒸发等热交换途径。
2、测量室温，取不少于500ml的去离子水，根据室温调节水的温度，使之尽量接近室温，量取500ml注入保温瓶内。
这样体系温度与室温（环境）接近，减少体系与环境的热交换。
使用无纸记录仪记录电势大小。
3、在天平上准确称量约5g左右（已研细并烘干）的KNO3待用。
4、开动搅拌器，调节测温电桥平衡调节旋钮，使记录仪的记录笔处于记录纸的中间位置，待温度基本稳定后，记录约4min。
直流稳压稳流电源调至稳流，打开电源开始加热，同时将电流值调至950mA左右（此后不要再调节电流），温度升高，记录笔升至16mV左右，关闭电源停止加热。
待记录仪记录约8min左右，加入称量好的KNO3。
此时由于KNO3
溶解吸热，温度降低，记录笔
降低，待温度稳定后再记录约8min左右。
5、严格的操作应将样品装在蜡封样品管中，放在保温瓶中恒温，加样时用玻璃棒戳破管底，样品溶入溶液。
本实验采用称量瓶装样品，直接倒入。
由减量法求出样品质量。
6、打开加热电源加热，同时打开秒表计时，待记录笔升至18mV左右（加热使温度升高的幅度，以下次加入KNO3的量决定），关闭电源停止加热，同时停止计时，记下加热时间。
再记录约8min左右。
整个过程如图3所示。
7、按上述步骤依次加入约6、7、8、8、7和6g的KNO3。
8、测量实验所用加热器的阻值R。
图3记录仪记录的加热-溶解过程温度变化曲线
3结果与讨论
3.1原始实验数据
表1溶解过程原始数据
实验序号1234567
KNO3加入质量
/g5.94886.82917.28188.31918.33277.22925.9585
加热时间/min2’07’’132’50’’942’51’’383’05’’072’50’’182’11’’031’47’’75
加热电流/mA945945945945945945945
3.1.1溶解过程原始数据
作出电势随时间变化的曲线如下图4：
5040
3020
10
E（mV）
0-10-20-30-40
XX
4000
6000
8000
10000
t（s）
图4电势-时间曲线
3.1.2加热器阻值
万用表测量得到R=15.32Ω
3.1.3文献值查阅
水的摩尔质量为18.015g/mol，14.9℃时水的密度为999.126kg/m3。
硝酸钾的摩尔质量为101.10g/mol。
3.2计算的数据、结果
3.2.1计算T1,T2,T1’,T2’
采用雷诺图解法，计算出T1,T2,T1’,T2’的值如下：
表2各次溶解、加热过程T’’值
以第一组为例，说明T1,T2,T1,T2等的计算方法：
如下图5，首先对图中开始阶段、加入硝酸钾之后的阶段、电加热之后阶段用Origin分别进行直线拟合（图中红色线段所示）得到直线拟合公式中a和b的值如图，然后根据数据点分别找出反应阶段和升温阶段的基点所对应的时间数据，对于第一组为2525s时和4441s，过中点作两条直线的垂线，四个交点计算出来即为T1,T2,T1’,T2’。
也就是说分别把基点对应的2525s和4441s代入到两个直线方程中，得到的y值即T1,T2,T1’,T2’。
其他组亦同，最终得到表2结果。
篇二：
物理化学实验报告-电池电动势的测定及其应用
电池电动势的测定及其应用
摘要：
在本实验中，我们利用对消法测量电池电动势并计算相关热力学常数。
首先我们通
过测量电池Ag（s）,AgCl（s）|KCl（m1）||AgNO3（m2）|Ag（s）的电动势，得到AgCl的溶度积Ksp,AgCl；然后测量不同温度下Ag（s）,AgCl（s）|KCl（m1）||AgNO3（m2）|Ag（s）的电动势，作E-T图拟合进而求该反应的热力学常数ΔrGm，ΔrSm，ΔrHm。
关键词：
对消法可逆电池电动势
TheMeasurementandtheApplicationoftheBattery
ElectromotiveForce
Abstract:
Inthisexperiment,wemeasuretheelectromotiveforceofcells（Using
compensationmethod）andapplytheseresultstocalculatesomerelatedhermodynamicconstants.Firsr,wedetermineEMFofcellAg（s）,AgCl（s）|KCl（m1）||AgNO3（m2）|Ag（s）togetKsp,AgCl;ThenwedetermineEMFofcellAg（s）,AgCl（s）|KCl（m1）||AgNO3（m2）|Ag（s）indifferenttemperaturetogetΔrGm,ΔrSmandΔrHm.
Keywords:
Compensationmethod,Reversiblecell,Electromotiveforce（EMF）,
1.序言
化学电池由两个“半电池”组成，在电池反应过程中正极物质发生还原反应，负极物质发生氧化反应，电池反应是这两个电极反应的总和，其电动势为组成该电池的两个“半电池”电极电位的代数和。
本实验采用对消法，以银-氯化银电极为参比电极，使测量回路中基本无电流通过，很大程度上减小了误差。
将化学反应设计成可逆电池，使测量电池电动势成为获得热力学常数的一种有力手段。
而且电化学测量比一般的化学测量方法快速、精确、简便，因此电池电动势的测定对化学研究有着重要的意义。
利用电化学方法测算物理化学参数的需要将所测反应设计成原电池，本
—
实验设计Cu（s）|CuSO4（m1）||Cl（m2）|Ag（s）,AgCl（s）可逆电池，用于求标准铜电极电动势E°Ag（s）,AgCl（s）|KCl（m1）||AgNO3（m2）|Ag（s）可逆电池，用于求AgCl的溶度积常数，（Cu2+/Cu）；
以及反应的热力学常数ΔrGm、ΔrSm、ΔrHm。
2.实验部分
2.1实验仪器
UJ25型高电势直流电位差计上海精密科学仪器有限公司501型超级恒温器上海市实验仪器厂XX双通道色谱工作站
标准电池，银-氯化银参比电极
移液管，容量瓶，半电池管，KCl盐桥铂电极，铜电极，电阻箱，电流计0.1mol/LAgNO3溶液（电镀液）0.1mol/LCuSO4溶液（电镀液）
0.1000mol/LAgNO3&0.1mol/LHNO3溶液0.1000mol/LCuSO4溶液
2.2实验步骤
1）制备银电极：
将浸泡于浓硝酸中的铂电极取出用蒸馏水冲洗，再用细晶相砂纸打磨光亮，用蒸馏水冲洗干净后插入盛0.1mol/LAgNO3溶液的烧杯中，按Figure1.接好线路，调节可变电阻，使电流在3mA、电压在6V电镀Ag20min。
取出，用0.1mol/L的HNO3溶液冲洗，用滤纸吸干迅速放入盛有0.1000mol/LAgNO3+0.1mol/LHNO3溶液的半电池管中。
2）制备铜电极：
将两支铜电极在稀硫酸中浸洗，用蒸馏水冲洗，再用细晶相砂纸打磨光亮，用蒸馏水冲洗干净后插入盛有镀铜溶液的烧杯中，控制电流在3mA、电压在6V电镀（本文来自：
wwW.xIaocAofanwEn.coM小草范文网:
物理化学组合实验报告）Cu20min。
取出后用蒸馏水冲洗，放入实验用的CuSO4溶液中。
3）将参比电极与铜电极组合成电池，在室温条件下选用CuSO4溶液与铜丝组成原电池，测量其电动势。
4）在室温条件下，测量银电极与参比电极组成的原电池的电动势，计算Ksp,AgCl。
5）连续将恒温增加在5~7℃左右，测量银电极与参比电极组成的原电池的电动势。
由所得数据计算该电池反应的ΔrGm,ΔrSm,ΔrHm并进行误差计算。
2.3注意事项
1）连接线路时，切勿将标准电池、工作电源、待测电池的正负极接错；2）应先将半电池管中的溶液先恒温后，再测定电动势；
3）使用检流计时，按按钮的时间要短，以防止过多的电量通过标准电池或被测电池，造成严重的极化现象，破坏被测电池的可逆状态。
3.结果与讨论
3.1实验结果
铜电极和参比电极电动势E1=0.095528V，相对误差为82.0%；电极和参比电极电动势E2=0.095528V，相对误差为5.5%；AgCl的溶解Ksp（AgCl）=6.6*10-11，相对误差为63.3%；ΔrGom=-50.59kJ/mol，相对误差为9.11%；ΔrSom=-25.30J/（mol·K），相对误差为23.9%；ΔrHom=-58.17kJ/mol，相对误差为11.2%。
3.2误差分析
1）仪器的不稳定带来较大误差：
调节电桥平衡的操作时间应尽可能的短，否则电极上较长时间的有电流通过，会发生电池反应使得溶液浓度下降、电极表面极化，这样可逆电极变成不可逆的，会给实验带来较大误差。
而实验中所用仪器不稳定，需要较长的时间才能大致调节到平衡，即使是同一个电动势值，在很短的时间内测得的数据都有较大波动，所以不能很快调节到平衡是实验的误差主要来源。
2）电流无限小的情况下测量，才能达到可逆电池的要求，但在实验过程中电流无法达到无限小仍存在一定值的电流，于是产生的极化作用破坏了电池的可逆性，使电动势偏离可逆值。
3）对E~T曲线作线性拟合可能不合适：
Ag（s）,AgCl（s）|KCl（m1）||AgNO3（m2）|Ag（s）的Nernst方程：
KspRTRTaAg?
aCl-E?
0?
ln?
ln
FaAg?
aCl-FKspR?
E?
[ln
F
?
?
Ag?
?
cAg?
?
?
Ksp
?
Cl?
?
cCl?
]?
T
其中?
Ag?
，?
Cl?
，Ksp项显然会随温度T改变，因此对E~T曲线作线性拟合可能并不合适。
?
4）恒温槽温度存在波动，电镀不均匀，会造成不稳定，此外实验中采用盐桥来消除液接电位，但实际实验中不能保证盐桥能够完全消除液接电位。
3.3讨论与思考
本次实验是对物化中电池电动势相关知识的一个复习，通过实验我了解了电池电动势的测量方法以及热力学常数的测定原理。
这是一个综合性很强的实验，在实验操作过程中我知道了如何制作盐桥、如何用对消法测定电池的电动势，并熟悉了标准电池、可逆电池、电位差计、检流计等仪器的使用方法，可谓收获颇丰。
参考文献：
[1]崔献英,柯燕雄,单绍纯.物理化学实验[M].中国科技大学出版社,XX:
29~32.[2]付献彩,沈文霞,姚天扬,侯文华.《物理化学》（第五版）上册[M].南京大学化学化工学院，高等教育出版社,XX.
附件：
实验数据处理
1.数据记录
饱和标准电池电动势：
1.01864V（20℃）
—
Cu（s）|CuSO4（m1）||Cl（m2）|Ag（s）,AgCl（s）部分：
TableA1.
水浴温度E（V）（℃）12326.150.0959000.0951700.095514
Ag（s）,AgCl（s）|KCl（m1）||AgNO3（m2）|Ag（s）部分：
TableA2.
平均0.095528
水浴温度（℃）26.1534.5040.1546.45
E（V）
10.5241930.5238710.5219130.519122
20.5240920.5234210.5221330.518812
30.5245810.5232210.5214010.518732
平均0.5242890.5235040.5218160.518889
2.数据处理
2.1铜电极和参比电极电动势理论值的计算
－
电池：
Cu│CuSO4（0.1000m）║Cl（1.000mKCl）│AgCl－Ag各电极电位为：
?
右?
?
?
Ag?
AgCl
RTaAgCl?
?
ln2?
?
Ag2FaCl?
,AgCl
?
RT1
ln22FaCl-
?
?
左?
?
Cu
2?
,Cu
?
RTaCu2?
RT?
ln?
?
Cu?
lnaCu2?
2?
,Cu
2FaCu2F
E?
E?
?
已知：
?
Ag
?
RT1
ln2
2FaCl-aCu2?
?
=0.22233V，=0.3419V，aCu2?
=0.0150，aCl?
=0.606?
AgClZn2?
Zn
理论电动势E=0.3419-0.22233-8.314*（273.15+26.15）/（2*96485）ln（1/0.015/0.6062）=0.052496V
实验测得电动势Ea=0.095528V
相对误差为（0.095528-0.052496）/0.052496=82.0%
2.2银电极和参比电极电动势理论值的计算
－
电池：
Ag│AgNO3（0.1000m）║Cl（1.000mKCl）│AgCl－Ag
－
负极反应：
Ag（s）＋Cl（1.000m）?
AgCl（s）＋e-
＋
正极反应：
Ag（0.1000m）＋e-?
Ag（s）
E=[?
Ag?
/Ag?
?
?
RT1RTRT1?
=lnaAg?
]?
[?
Ag?
ln]E?
?
ln/AgCl
FaAg?
aCl?
FFaCl?
?
已知：
?
Ag,AgCl=0.22233V，?
Ag?
Ag=0.7996V，aAg?
=0.0734，aCl?
=0.606理论电动势E=0.7996-0.22233-（273.15+26.15）/96485*ln（1/0.0734/0.606）=0.496992V
实验测得电动势Ea=0.524289V
相对误差为（0.524289-0.496992）/0.496992=5.5%
2.3计算AgCl的KspE?
RT1RTln?
lnaAg?
?
aCl?
FKspF
RTaAg?
?
aCl?
RT?
?
Ag?
?
CAg?
?
?
?
Cl?
?
CCl?
ln?
ln（C?
）?
2=FKspFKsp
CAgNO3=0.1000mol/L，γ±Ag+=0.734，CKCl=1.000mol/L，γ±Cl-=0.606
Ksp（AgCl）=0.734*0.1*0.606/exp（0.524289*96485/8.314/299.3）=6.6*10-11pKsp,AgCl=10.18
文献的Ksp（AgCl）=1.8*10-10
相对误差为（1.8*10-10-6.6*10-11）/1.8*10-10=63.3%
2.4计算银电极与参比电极组成的电池电动势相关热力学数据及误差TableA3.
水浴温度（℃）26.15
E/V0.524289
T/K299.30
篇三：
物化实验总结
物化实验总结
10环科林泽震1XX1202126
大二的生活已经临近尾声了，伴随着我们走完一学期的物化实验也结束了。
通过这一学期来的物化实验，让我学到了很多，无论是实验操作上还是合作配合上。
回想起一个个实验，总有一些是让我铭记于心的。
实验一：
燃烧热的测定
在这个实验中我们第一次使用了氧弹，并且知道了雷诺校正。
也学会了通过测量一个已知燃烧热样品燃烧放出的热量来倒推回去测量水当量的方法。
这个实验的操作并不复杂，主要是通过仪器测量数据，我们记录数据进行进一步处理，计算的时候要注意单位以及正负号的问题。
实验二：
纯液体饱和蒸气压的测量
这个实验中我们使用的是静态法测定饱和液体蒸汽压，直接测量测定各个温度下的饱和蒸汽压，最后以lnp对1/T作图，并求出斜率。
然后以斜率求算出该温度范围内的平均摩尔汽化热△vapHm，并且求正常沸点。
这次试验是我们第一次用电脑作图，绘制图像并得出直线方程，得到斜率。
进而进一步进行数据处理。
在实验操作上，要注意放入空气的速度要防止倒灌。
实验三：
完全互溶双液系的平衡相图
这次试验我们通过蒸馏混合液，并测定馏出物和蒸馏液的折射率，并与绘出的工作曲线进行比较得出组成，最后绘出乙醇—环己烷的平衡相图。
在这个实验中我们第一次使用了阿贝折射仪，掌握了阿贝折射仪的使用方法。
这个实验的关键在于对温度的把握，加热速度不能太快，通过回流的速度把握好温度。
不然得不到较为准确的馏出物。
实验四：
凝固点降低法测定摩尔质量
本次试验中，我们是通过仪器直接测定温差，然后代入公式求算出待测物的摩尔质量。
而测定温差也使得我们的数据更加准确，保留到小数点后面四位。
并且这次试验中我们第一次了解到了过冷现象，试验中也要求我们时刻进行搅拌，并注意各个时期搅拌速度的差异，这也是这个实验的关键。
实验五：
液相反应平衡常数
这次实验算是本学期物化试验中偏麻烦的一次实验。
试验中要求我们配着不
同浓度的混合液，并且测定其吸光度。
这次
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