物理化学实验指导书

实验一碳酸钙分解压的测定

实验项目性质：验证性 实验计划学时 4学时 一、实验目的

1. 了解一种测定平衡压力的方法——静态法。

2. 初步掌握普通真空操作技术，中高温的控制和测温方法。

3. 测定各温度下碳酸钙的分解压，从而计算在一定温度范围内的ΔH（CaCO3分解的反应热）的平均值。 二、实验原理：

碳酸钙高温分解，并吸收一定热量：

CaCO3(S)?CaO(S)?CO2(g)

在这个反应体系内存在固态CaCO3(s)、固态CaO(s)及气态CO2(g)这三个单独的相，

基本上不互相溶解。因此在一定温度时，反应的标准平衡常数：

K??pCO2/p?

式中：

PCO2表示在反应温度下，碳酸钙分解达平衡时CO2压力。

P?为标准压力P?= 100 kPa。

CaCO3在一定温度下，分解达平衡时，CO2的压力保持不变，称为分解压，分解压的数值随温度的升高而升高。

?lnK???rHm/RT??rSm/R，?rSm为反应的熵按照等压方程式的积分式：

变化，R为气体常数。在一定温度范围内因ΔrSm及ΔrHm变化不大，可视为常数，故可

?lnK?A(1/T)?B，以 lnK?对1/T作图，得一直线，其斜率及截距将上式改写为

分别为A???rHm/R及B??rSm/R，由此可求出CaCO3分解反应的反应热（平均值）及反应平均的熵变化。应该注意，ΔH值会随温度变化，但在一个不太大的温度范围内，变化不多，故可以认为其平均值是常数。而用上式处理。 三、仪器和试剂

仪器：SK2-1-10H电阻炉、石英管、控温仪、瓷舟、DP-A 精密数字压力计、胶塞、循环水多用真空泵、电子天平 试剂：粉状CaCO3（G .R.） 四、实验步骤

1、称取约5克粉状CaCO3装在一小瓷舟内（或将小瓷舟装满即可），送入石英管内相当于

电炉的中心部位，然后用橡皮塞紧塞石英管。

2、抽真空。停留10分钟后，检查压力有无变化。如果压力计指示体系压力在增加，表示系统漏气。应找出漏气原因，解决后，再检查至不漏气为止。 3、接通电源加热管状电炉，设定温度控制器的温度为600℃。 4、当温度为600℃时，二次抽真空（排除剩余空气）。

5、调节控温仪至700℃，恒温后，每隔5分钟读取一次压力值，直至两次压力差变化不超过2%，在700～900℃之间，按上述过程测定6～8组数据，即每隔25℃测定一次压力。 6、整理好仪器。 五、注意事项

1、启停真空泵前，必须使泵与大气相通。 2、压力计使用前必须置零。 五、数据处理

1、记下实验时之室温、大气压力和所测定的几个不同温度下的温度和压力数据于记录表中，并计算处理。

室温 ℃ 大气压 kPa 样品 g

序号 1 2 3 4 5 6 7 ?o温度计读数 压力计读数 分解压 lnK? 1T/K ?103/K?1t/C T ?h/kPa pCO2/kPa lnpCO2/p? 2、以lnK对1/T作图，可近似的视为直线，并以下式表示：

lnK??A(1/T)?B，可用图解法确定A、B的值。

3、求CaCO3分解反应ΔrHm的平均值。

4、从实验数据中，求出Pco2=100kPa时CaCO3的分解温度。 六、思考题：

1、为什么装有粉状碳酸钙的小瓷舟要放在相当于电炉的中央部分？ 2、如何确定在一定温度下碳酸钙分解是否达平衡？

3、碳酸钙分解实验中，碳酸钙是否需要准确称量？

实验二 电动势及电极电势的测定

实验项目性质：验证性 实验计划学时：3学时 一、实验目的：

1. 通过电动势的测定，了解对消法测电动势的基本原理、仪器构造和使用方法。 2. 分别测定下列各电池的电动势：

a: Hg | Hg2Cl2 | KCl(饱和) || H+（待测定）QH2Q | Pt 求HCl溶液的pH植；

b: Hg | Hg2Cl2 | KCl(饱和) || AgNO3 (0.02 mol/L) | Ag，求室温下Ag+浓度为0.02 mol/L的阴极的电极电位E(Ag+/Ag)

c : Ag | AgCl | KCl (0.02mol/L) || AgNO3 (0.02mol/L) | Ag，求室温下难溶盐AgCl溶解度积。 二、实验原理

原电池是由二个电极（半电池）组成，电池的电动势E是二个电极电势的差值（假设二电极溶液互相接触而产生的接触电势已经用盐桥除掉）。设左方电极（负极）的电极电势E左，右方（正极）为E右，一般规定

E=E右-E左 （1）

电极电势的大小与电极性质、溶液中有关离子的活度及温度有关。在电化学中电极电势的数值是相对值，通常将标准氢电极(p=100kPa，aH?=1）的电极电势定为零，将它作为负极与待测电极组成一原电池，此电池的电动势即为该待测电极的电极电势。

由于使用氢电极较麻烦，故常用其他可逆电极作为比较电极，常用的比较电极有甘汞电极，氯化银电极等。

无论那一类型的电极，它们的电极电势都可以用下列公式表示：

E?E??电池a 的电动势为

?Ea?(E氢醌?RTLn?aB(电极)?B(电极)B(电极)zF (2)

??RTlnaH?)?E(饱和甘汞)zF

（3）

pH??lgaH??E氢醌测出该电池的电动势Ea，且已知该温度下和E饱和甘汞，由式（３）即可求出HCl溶液

的PH值。

电池b的电动势Eb为：

Eb＝E(Ag/Ag)－E饱和甘汞，测出Eb，且已知该温度下的E饱和甘汞即可求E(Ag+/Ag) 电池c：的电动势为：

+

?RTa?Ag?E?lnFa?Ag? （5）代入式（5）则得：

?b2b1???r?rRTb?2b?1?lnFLAgCl (6)

??aCl??RTa?Ag?Ec?lnFLAgCl由实验测得上列电池的电动势，且已知b2，r2,b1，r-1以后，就可求得该温度下AgCl的溶解度积LAgCl。 三、设备和药品 1. 仪器

数字式电子电位差计、Ag、Pt、氯化银电极各一支、 饱和甘汞电极1支、标准电池一个、烧杯50 ml四个、导线2根. 药品

AgNO3 0.200 mol/L，KCL饱和溶液，醌、氢醌、HCl 0.1mol/L, KCl 0.02 mol/L, 琼脂（固），NH4NO3(固) 四、实验步骤

1调标准：将电极引线按正、负极插入外标位置，接通标准电池，选择旋钮打到外标位置，将标准电动势给定，按校准按钮使平衡指示为零。

2测电池电动势：将电极引线按正、负极插入测量位置，接通原电池，选择旋钮打到“测量”位置，调档使平衡指示为零，读数。

3 实验完毕拆除线路和检流计电源; 将饱和甘汞电极放回饱和KCl溶液中保存; 实验用KCl倒入回收瓶, 其它试剂倒入废液桶中, 清洗电极和烧杯, 整理仪器及桌面. 五、思考题

1. 为何测电动势要用对消法，对消法的原理是什么？ 2. 参比电极应具备什么条件?它有什么功用?

3. 使用盐桥的目的是什么？选用作盐桥的物质应有什么原则?为什么要有琼脂？本实验能

否用KCl作盐桥？

???实验三 表面张力的测定

实验项目性质：验证性 实验计划学时：4学时