物理化学实验思考题及参考答案

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1、1、旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数1. 简述旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数的实验原理。答：蔗糖在水中转化为葡萄糖与果糖，其反应为：由于水是大量存在的，H+是催化剂，反应中它们浓度基本不变，因此蔗糖在酸性溶液中的转化反应是准一级反应。由一级反应的积分方程可知，在不同时间测定反应物的相应浓度，并以lnc对t作图，可得一直线，由直线斜率可得k。然而反应是不断进行的，要快速分析出反应物的浓度是困难的。但蔗糖及其转化产物，都具有旋光性，而且它们的旋光能力不同，故可以利用体系在反应进程中旋光度的变化来度量反应的进程。溶液的旋光度与溶液中所含旋光物质的旋光能力、溶剂性质、溶液浓度、样品管长度及温度等均有

2、关，当其他条件均固定时，c。在某一温度下测出反应体系不同反应时刻t时的at及a，以对t作图可得一直线，从直线斜率即可求得反应速率常数k，半衰期。2. 在旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验中，如果所用蔗糖不纯，对实验有何影响？答：本实验通过旋光度的测定来测蔗糖反应速率，蔗糖是右旋性物质，其，葡萄糖是右旋性物质，其，果糖是左旋性物质，其，因此随着反应的进行反应体系的旋光度由右旋变为左旋。若蔗糖不纯，所含杂质如果无旋光性对实验无影响，如果具有一定的旋光性会影响实验旋光度的测量，使实验结果不准确。3. 在旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验中，测旋光度时不作零点校正，对实验结果有无影响？答：无影响，

3、本实验中，所测的旋光度t可以不校正零点，因t- ，已将系统的零点误差消除掉。 4. 在旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验中，蔗糖水解实验中配制溶液为何可用台称称量？答：蔗糖初始浓度对于数据影响不大。速率常数K与温度和催化剂的浓度有关，实验测定反应速率常数k，以ln(t-)对t作图，由所得直线的斜率求出反应速率常数k，与初始浓度无关 ，蔗糖的称取本不需要非常精确，用台称称量即可。5. 在旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验中，测出的旋光度与光源的波长，旋光管的长短、温度和溶液浓度有关吗？答：物质的旋光能力用比旋光度来度量：，可见溶液的旋光度与溶液中所含物质的旋光能力、溶液性质、溶液浓

4、度、光源的波长、样品管长度及温度等均有关系。6. 在旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验中，测出速率常数与温度、溶液浓度、催化剂浓度和反应时间的长短有关吗？答：蔗糖转化反应的速率常数与温度、催化剂浓度有关，与溶液浓度、反应时间的长短无关。7. 在旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验中， 在混合蔗糖溶液和HCl液时，我们将HCl液加到蔗糖溶液里去，可以反过来混合吗？答：不能，因为H+是催化剂，将反应物蔗糖加入到大量HCl溶液时，H+浓度很大，一旦加入则马上会分解产生果糖和葡萄糖，则在开始测量时，已经有大部分蔗糖产生了反应，记录t时刻对应的旋光度已经不再准确。反之，将HCL溶液加到蔗糖溶液中去，由

5、于H+的浓度小，反应速率小，计时之前所进行的反应的量很小。8. 在旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验中，开始时旋光度在单位时间内变化较快，随着时间的延长，旋光度在单位时间内变化愈来愈小，是否可得出这样的结论，即反应速率常数和反应速率随着时间的延长愈来愈小。答：不能，反应速率常数与反应时间无关，只与温度、催化剂浓度有关，反应速率是随着时间的延长愈来愈小。在旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验中，反应速率常数是以Ln(0-)对t作图得一直线，从直线斜率求得反应速率常数k0。9. 蔗糖的转化速率常数和哪些因素有关？答：温度、催化剂的浓度及催化剂的种类有关。10. 在旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数

6、实验中，用蒸馏水来校正旋光仪的零点，试问在蔗糖转化反应过程中所测定的旋光度at是否必须要进行零点校正？答：因为蒸馏水无旋光性，故可用纯蒸馏水作零点校正。在蔗糖转化反应过程中所测定的旋光度at可以不进行零点校，因反应速率常数是以Ln(0-)对t作图得一直线，从直线斜率求得反应速率常数k0，t- 可将系统的零点误差消除掉。11.在旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验中，物质的比旋光度与光源的波长，旋光管的长短、温度和溶液浓度有关吗？答：物质的旋光能力用比旋光度来度量：，比旋光度是物质本身的性质，仅与光源的波长和温度有关，而与旋光管的长短和溶液浓度无关。12. 在旋光法测定蔗糖转化反应的速

7、率常数实验中，测定at 和a¥是否要用同一根旋光管，为什么？ 答：物质的旋光能力用比旋光度来度量：，由上式公式可知，溶液的旋光度与溶液中所含旋光物质的旋光能力、溶剂性质、溶液浓度、样品管长度及温度等均有关，当其他条件均固定时，溶液的旋光度才与浓度成正比关系，c。13. 在旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验中，如何测量a¥？ 答：将混合液的一半放入50-60的恒温水浴中恒温40min，取出冷至实验温度下测定其旋光度，在10-15 min内读取5-7个数据，如在测量误差范围内，则取其平均值，即为a¥ 值。14. 在旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验中，测量a

8、65;时，溶液没有冷至实验温度下就测定其旋光度，对结果有无影响？答：有影响，因为溶液的旋光度与温度有关。物质的旋光能力用比旋光度来度量：，由上式公式可知，溶液的旋光度与溶液中所含旋光物质的旋光能力、溶剂性质、溶液浓度、样品管长度及温度等均有关，当其他条件均固定时，溶液的旋光度才与浓度成正比关系，c。15. 在旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验中，如何判断测量溶液的旋光度即为a¥？答：将混合液的一半放入50-60的恒温水浴中恒温40min，取出冷至实验温度下测定其旋光度，在10-15 min内读取5-7个数据，如在测量误差范围内，则取其平均值，即为a¥ 值。16. 在旋光法

9、测定蔗糖转化反应的速率常数实验中，何时开始计时？为什么？答：分别取50mL蔗糖水溶液和50 mL 4mol·L-1 HCL溶液于两个100mL锥形瓶中，并浸入恒温槽使恒温到实验的温度。然后将HCl溶液全部倒入蔗糖溶液锥形瓶中(两瓶来回倒几次，使两者混合均匀)，同时记下时间。因为成立的前提是t=0时，产物浓度为零。17. 在旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验中，实验结束后，能否直接将旋光收起来？答：不能，实验结束时，应将旋光管洗净干燥，防止酸对旋光管的腐蚀。2、最大泡压法测定溶液的表面张力1、简述最大泡压法测定溶液的表面张力的实验原理。答：实验装置如图83-4所示。将被测液体装于测定

10、管中，打开滴液瓶活塞缓缓放水抽气，系统不断减压，毛细管出口将出现一小气泡，且不断增大。若毛细管足够细，管下端气泡将呈球缺形，液面可视为球面的一部分。随着小气泡的变大，气泡的曲率半径将变小。当气泡的半径等于毛细管的半径时，气泡的曲率半径最小，液面对气体的附加压力达到最大，如图5所示。在气泡的半径等于毛细管半径时：p内p外气泡内的压力： p内=p大气-2/r气泡外的压力： p外=p系统+gh实验控制让毛细管端口与液面相切，即使h=0，p外= p系统根据附加压力的定义及拉普拉斯方程，半径为r的凹面对小气泡的附加压力为pmax = p大气- p系统= p最大=2/r （6）于是求得所测液体的表面张力为

11、 （7）此后进一步抽气，气泡若再增大，气泡半径也将增大，此时气泡表面承受的压力差必然减小，而测定管中的压力差却在进一步加大，所以导致气泡破裂从液体内部逸出。最大压力差可用数字式压力差仪直接读出，K称为毛细管常数，可用已知表面张力的物质来确定。3、的大小与那些因素有关？答：表面张力表示了液体表面自动缩小趋势的大小，其大小与液体的成分、溶质的浓度、温度及表面气氛等因素有关。4、纯液体如何降低其表面自由能？答：对于纯液体，纯液体表面层的组成与内部的组成相同，等温等压下，为定值，要使dG下降，只有降低A。因此，纯液体降低表面自由能的唯一途径是尽可能缩小其表面积。因此液滴通常成球形。5、溶液如何降低其表