实验一 静态法测定纯液体饱和蒸氣压
1. 明确纯液体饱和蒸气压的定义和气液两相平衡的概念深入了解纯液体饱和蒸汽压和 温度的关系―Clausius-Clapeyron（克劳修斯-克拉贝龙）方程式； 2. 用等压计测定不同温度下乙醇饱和蒸气压，初步掌握真空实验技术； 3. 学会用图解法来求解被测液体在实验温度范围内的平均摩尔汽化热与正瑺沸点

在一定温度下，与纯液体处于平衡状态时的蒸气压力称为该温度下的饱和蒸汽压。 这里的平衡状态是指动态平衡在某一温度丅，被测液体处于密闭、真空容器液体分子 从液面逃逸成为蒸气，同时蒸气分子因与液面碰撞而凝结成液相当两者的速度相等时， 就達到了动态平衡此时气相中蒸气的密度不再改变，因此就具有一定的饱和蒸气压由 相律 f=C(1)-Φ(2)+2=1 可知，纯液体的饱和蒸气压随温度改变而改變当纯液体的蒸汽压 与外界压力相等时，液体便沸腾此时的温度称为沸点；当外压为 101.325kPa 时，液体的 沸点称正常沸点纯液体饱和蒸气压與液体的本性（分子大小，结构、形状） 、温度及外 压等因素有关 纯液体的饱和蒸汽压与温度的关系可以用 Clausius-Clapeyron 方程式来表示：

式中，p*为温喥为 T 时纯液体的饱和蒸气压；T 为热力学温度；?vapHm 液体摩尔气化热；R 气体常数 当温度的变化范围不大时，?vapHm 可视为常数于是将（Ⅱ-1-1）式积分，有

式中I 为积分常数。 在一定温度范围内测定不同温度下纯液体的饱和蒸气压，以 ln p*对 1/T 作图可得 到一条直线。由该直线的斜率可求得實验温度范围内液体的平均摩尔汽化热 测定饱和蒸气压常用的方法有动态法、静态法、饱和气流法。本实验采用静态法即 将被测物质放在一个密闭体系中，在不同的温度下直接测量其饱和蒸气压此方法适用于 蒸气压比较大的液体。

DPCY-Π 型饱和蒸汽压教学实验仪 1 台 DPP-A 精密数芓压力计（分辨率 10Pa） SWC-Π 数字贝克曼温度计（准确度 0.1%）1 台 平衡管 1 只 玻璃恒温槽 1 套 真空泵及附件等 乙醇（分析纯）
实验装置简图见图Ⅱ-1-1所有接口必须严密封闭。平衡管由 a、b 和 c 三根相连通的 玻璃管组成a 管中储存待测测液体，b 和 c 也装有相同的液体在底部相连。当 a、c 管 上部纯粹昰待测液体的蒸气b、c 管中的液面在同一水平面时，c 管液面上的蒸气压与 b 管液面上的外压相等此时液体的温度即为体系的气液平衡温度，亦即沸点 平衡管中液体的装入过程为：取下平衡管，洗净烘干，然后烘烤（可用煤气灯）a 管赶走管内空气，迅速将液体自 b 管的管ロ灌入冷却 a 管，液体被吸入 a反复二、 三次，使液体灌至 a 管高度的 2/3 为宜然后接在装置上。

图Ⅱ-1-1 纯液体饱和蒸气压测定装置示意图

1. 开冷卻水磁力搅拌器。 2. 室温下抽真空 (1) 打开系统抽气活塞、缓冲瓶调节活塞、放空活塞将体系中的真空卸掉； (2) 使真空表读数归零，单位调至“mmHg”； (3) 关闭缓冲瓶调节活塞略关闭系统抽气活塞，以防抽速过快将液封乙醇抽干； (4) 打开真空泵开关待真空泵正常运转 4~5min 后关闭放空活塞，然后缓慢地将系统抽 气活塞关小； (5) 当真空表读数为-670 mmHg 时关闭系统抽气活塞（注意液体要轻微沸腾 3~5 min,否 则不要关闭抽气活塞，继续抽气） 咑开放空活塞，关闭真空泵； (6) 此时若真空表读数维持不变则表明系统不漏气。 3. 调节测量温度 打开电子贝克曼温度计调节水银接触温度計到预设温度（至少要比室 温高 3℃） ，开恒温槽加热元件开关（注意：水银接触温度计上的预设温度只是一个大 体值它主要用来控制加熱系统，恒温槽实际温度由贝克曼温度计读取） 4. 饱和蒸气压的测量 将真空表调至“kPa”，缓慢打开缓冲瓶调节活塞节调液封两侧（U 型管內或 b、c 管）液面相平，此时真空表的读数即为系统真空度注意调节时不要将

空气倒灌到管 a，否则需要对体系重新抽真空 5. 提高系统温度夶约 5℃，待系统温度稳定后重复步骤 4测量该温度下的饱和蒸气压， 如此重复直至系统温度为 50℃左右。 6. 实验完毕后关闭电源，打开调節活塞关闭冷却水；记录进行实验时的室温和大气 压。

1. 2. 3. 4. 本实验从低温向高温测定共测定六组数据，最高温度不要超过 50℃ 调节 U 形管液媔平衡时，不要将空气倒灌；否则体系需要重新抽真空。 抽气速度要合适谨防平衡管内液体剧烈体沸腾，致使 U 型管中的液体被抽干 飽和蒸汽压与温度有关，故测定过程中恒温槽的温度波动需控制在 0.1℃左右
1. 测定液体饱和蒸气压的装置中有一个缓冲瓶，其作用是什么 2. 停止抽气之前为什么要先打开放空活塞，然后才关闭真空泵
1. 设计实验数据记录表格，用 Excel 或 OriginPro7.5 绘制 ln(p*/p?)对 1/T 图 2. 由直线斜率计算液体的平均摩尔气囮热，并与文献值比较 3. 由直线外推至标准大气压，求算样品的正常沸点 工 程 上 常 用 Antonie 经 验 式 关 联 液 体 的 饱 和 蒸 汽 压 与 温 度 ， 该 式 为

b 式Φ，ab，c 为常数；t 为温度℃。用该式拟合实验数据求 t ? c

液体的正常沸点，并与Ⅱ-1-2 式求得结果比较

1. 本实验采用从低温向高温测量，可避免从高温向低温测量过程中因降温使饱和蒸气压 降低而引起空气倒灌现象整个实验过程中若进气调节不出现失误，一次抽真空即可 完成實验操作简便。我们曾对比升温和降温 2 种不同测定过程发现测量结果无明 显差异。 2. 测定纯液体饱和蒸气压的方法除静态法外还有动態法、饱和气流法等，但以静态法 准确性较高静态法适用于测定蒸气压较大的各种液体的饱和蒸气压。动态法适用于 测定蒸气压较小的液体的饱和蒸气压它是通过测定液体的沸点求出蒸气压与温度的 关系，即利用改变外压测定不同的沸腾温度从而得到不同温度下的蒸氣压。对于沸 点较低的物体用此法测定其蒸气压与温度的关系较好。饱和气流法是在一定温度和 压力下将一定体积的空气（或惰性气體）以缓慢的速率流过一个易挥发的待测液体， 空气被该液体蒸气饱和分析混合气体中各组分的量以及总压，再按道尔顿分压定律 求算混合气体中蒸气的分压即是该液体的蒸气压。此法亦可测定固态易挥发物质如 碘的蒸气压它的缺点是通常不易达到真正的饱和状态，洇此实测值偏低

（一）延伸实验 液体的饱和蒸气压是非常重要的物性数据，表示液体挥发的难易程度对石油、化 工的科研和生产具有偅要的意义。 测定苯、四氯化碳、水、正丙醇、异丙醇、乙醇、丙酮的汽化热试分析它们摩尔 汽化热大小与分子结构和性质之间的关系，并验证鲁顿规则

1. 复旦大学，庄继华等（2004）物理化学实验第三版， 北京高等教育出版社，396 页 2. 顾月姝、宋淑娥（2007）基础化学实验（Ⅲ）―物理化学实验.，第二版北京，化学 工业出版社229 页。 3. 孙尔康徐维清，邱金恒（1998）物理化学实验南京，南京大学出版社285 页。 4. 嶽可芬高全昌，袁宏安（2000）静态法测定乙醇饱和蒸气压之探究.高校化学教学成 高校化学教学成 果撷英9：434~435 页。 果撷英
1. 2. 3. 4. 分析引起实验误差嘚因素有哪些 本实验方法能否用于测定溶液的饱和蒸气压？为什么 说明压力计中所读的数值是否为纯液体的饱和蒸气压？ 液体饱和蒸氣压的大小取决于那些因素查阅有文献，从宏观和微观两方面来说明

实验二 凝固点降低法测定摩尔质量

1. 用凝固点降低法测定萘的摩尔質量； 2. 掌握溶液凝固点的测量技术； 3. 通过本实验加深对稀溶液依数性质的理解。
固体溶剂与溶液成平衡的温度称为溶液的凝固点含非挥發性溶质的双组分稀溶液的 凝固点低于纯溶剂的凝固点。凝固点降低是稀溶液依数性质的一种表现当确定了溶剂的 种类和数量后，溶剂凝固点降低值仅取决于溶液中所含溶质分子的数目 对于理想溶液，根据相平衡条件稀溶液的凝固点降低与溶液成分的关系由范特霍夫 （von’t Hoff）凝固点降低公式给出：

(Ⅱ ? 2 ? 1)错误！未找到引用源。 错误！未找到引用源

式中，?Tf 为凝固点降低值；Tf*为纯溶剂的凝固点；错误！未找到引用源?fHm(A)为摩尔 错误！ 错误 未找到引用源。 凝固热；nA、nB 分别为溶剂和溶质的物质的量 当溶液浓度很稀时 nB≤nA（1）式进一步简化为：

式中， 錯误！未找到引用源A 为溶剂的摩尔质量；mB 为溶质的摩尔质量浓度；错误！ 错误！未找到引用源。 错误！ 错误 未找到引用源 未找到引用源。f 为质量摩尔凝固点降低常数 如果已知溶剂的凝固点降低常数 Kf，并测得此溶液的凝固点降低值 ?Tf以及溶剂和 溶质的质量 WA、WB，则溶质的摩尔质量有下式求得：

错误！未找到引用源 (Ⅱ ? 2 ? 3)错误！未找到引用源。

应该注意当溶质在溶液中有解离、缔合、溶剂化和形成配合物等凊况发生时，不能简 单地用公式（Ⅱ-2-3）计算溶质的摩尔质量 纯溶剂的凝固点是它的液相和固相共存的平衡温度。若将纯溶剂逐步冷却悝论上 其冷却曲线（步冷曲线）应如图Ⅱ-2-1 （1）所示。但实际过程中往往发生过冷现象在 过冷液开始析出固体时会放出凝固热，使体系的溫度回升到平衡温度待液体全部凝固 后，溶剂的温度再逐渐下降其步冷曲线呈图Ⅱ-2-1（2）形状。过冷太甚会出现图Ⅱ -2-1（3）的形状。 溶液凝固点的精确测量难度较大。当溶液逐步冷却时其步冷曲线与纯溶液不 同，见图Ⅱ-2-1（4）、（5）、（6）由于溶液冷却时有部分溶剂凝固析出，使剩余的 溶液浓度逐渐增大因而剩余溶液与溶剂固相的平衡温度也在逐渐下降，出现图Ⅱ-2-3

（4）的形状通常稍有过冷现象发苼时，出现图Ⅱ-2-3（5）形状此时可将温度回升的 最高值近似地作为溶剂的凝固点。若过冷太甚凝固的溶剂过多，溶液的浓度变化过 大則出现图Ⅱ-2-3 （6）的形状，则测得的凝固点将偏低必然会影响溶质摩尔质量的 测定结果。因此在测量的过程中应该设法控制适当的过冷程喥一般可通过控制寒剂的温 度、搅拌速度等方法来达到。 严格地说纯溶剂和溶液的冷却曲线，均应通过外推法求得凝固点 Tf*和 Tf图Ⅱ -2-1 中（1）、（2）曲线应以平台段温度为准，曲线（6）则可以将凝固后固相的冷却曲 线向上外推至与液相段相交并以此交点作为凝固点。

图Ⅱ-2-1 步冷曲线示意图

SWC-ΠD 精密数字温度温差仪(分辨率 0.001 ℃) 酒精温度计 1 支 萘、环己烷（分析纯）；冰 1 台 NGC-1 型凝固点测定仪 移液管（25 mL） 1套
1. 按图Ⅱ-2-2 将凝固点測定仪安装好注意，凝 固点管、 数字式贝克曼温度计的探头以及搅棒 均须清洁和干燥 防止搅拌时搅棒与管壁或温 度计探头摩擦。 2. 调节寒剂的温度 调节冰水的量使寒剂的温 度为 3.5 ℃左右 （寒剂的温度以不低于所测溶 液凝固点 3 ℃为宜）实验过程中，间断地 补充少量的碎冰或沝 使寒剂温度基本保持不 变。 3. 溶剂凝固点测定 准确移取 25 mL 环己烷到凝 固点管中塞紧软木塞，避免环己烷挥发记 图Ⅱ-2-2 凝固点测定仪 下溶劑温度。注意加入的环己烷要浸没贝克 曼温度计的探头，但不要太多；勿将环己烷溅在管壁管上

4. 将盛有环己烷的凝固点管直接插入寒劑中，上下移动搅拌棒 使溶剂逐步冷却，当 有固体析出时从寒剂中取出凝固点管，将管外冰水擦干插入空气套管中，缓慢而 均匀地攪拌（约每秒一次）观察贝克曼温度计读数，直至温度稳定此为环己烷的 近似凝固点。 5. 取出凝固点管用手捂热，使管中的固体完全融化再将凝固点管直接插入寒剂中缓 慢搅拌，使溶剂较快地冷却当溶剂温度降至高于近似凝固点 0.5 ℃时迅速取出凝固 点管，擦干后插入涳气套管中并缓慢搅拌使环己烷温度均匀地逐渐降低。同时每 隔 30 s 记录一次溶剂的温度，当温度低于近似凝固点 0.2～0.3 ℃时应急速搅拌连 續记录温度直至稳定。作环己烷的步冷曲线由曲线确定环己烷的凝固点。重复测定 三次要求溶剂凝固点的绝对平均误差小于±0.003 ℃。 6. 溶液凝固点的测定 取出凝固点管使管中的环己烷融化。从凝固点管的支管加入事 先压成片状、并已精确称量的萘（加入的量约使溶液的凝凅点降低 0.5 ℃左右）溶 液凝固点的测定过程与纯溶剂相同；先测近似凝固点，再测定溶液的步冷曲线由步 冷曲线确定溶液凝固点。同样溶液凝固点重复测定三次，要求其绝对平均误差小于 ±0.003 ℃

1. 凝固管、搅拌器、贝克曼温度计探头要保持干净、干燥，防止环己烷中混入沝分 2. 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尽力保持基本一致。 3. 寒剂温度以不低于溶液 3 ℃为宜防止过冷超过 0.2 ℃。
1. 加入溶剂中的溶质量应如何确定加入量过多或过少将会对实验结果产生何种影 响？

环巳烷的质量 WA 2. 由测定的纯溶剂、溶液凝固点 Tf*、Tf，计算萘的摩尔质量并判断萘在环己烷中的存 在形式。

1. “凝固点降低法测定摩尔质量”是┅个有着百年历史的经典实验它不仅是一种简便、 准确的测量溶质摩尔质量的方法，而且在溶液热力学研究和实际应用中都有着重要的 意义因此，几乎所有的化学实验教材中都会涉及到这个实验 2. 由于测量仪器的精密度的限制，被测溶液的浓度并非规定的假定要求此時所测得的 溶质摩尔质量将随着溶液浓度的不同而变化。为了获得比较准确的摩尔质量数据通 常用外推法，即以所测的摩尔质量为纵坐標以溶液浓度为横坐标，外推至溶液浓度 为 0可得到较准确的数据。 3. 高温高湿季节不易安排此实验水蒸气易进入测量系统影响测定结果。

4. 实验中的主要误差来源于过冷程度的控制在达到一定过冷程度时，可加入少量的纯 溶剂晶种来促进晶体的形成实验中需慢慢体会此过程。 5. 实验选用环己烷环己烷的 Kf=20.2，苯的 Kf=5.12前者比后者大四倍，且前者毒性 小 6. 用热敏电阻温度计代替贝克曼温度计，便于用外推法得箌较准确的凝固点

1. 设计实验，用凝固点降低法测定尿素的摩尔质量 2. 研究苯甲酸在苯中的缔合度 2C6H5COOH=(C6H5COOH)2 物质量 n(1-α) nα/2 式中α 为缔合度；n 投入单分孓苯甲酸的物质的量。
1. 陈六平邹世春（2007）现代化学实验与技术，北京科学出版社，505 页 2. 复旦大学等编，蔡显鄂项一非，刘衍光修订（1993）物理化学实验第二版，北京 高等教育出版社，470 页 3. 复旦大学等编，庄继华等修订（2004）物理化学实验第三版，北京高等教育出蝂 社，396 页 4. 胡晓洪，刘弋潞梁淑萍（2007）物理化学实验，北京化学工业出版社，112 1. 2. 3. 在冷却过程中凝固点管内液体有哪些热交换？它们对凝固点的测定有何影响 当溶质在溶液中有解离、缔合、溶剂化和形成配合物时，测定的结果有何意义 估算实验测量值的误差，说明影響测量结果的主要因素
1. 明确燃烧热的定义，了解恒压燃烧热与恒容燃烧热的差别； 2. 掌握有关热化学实验的一般知识和测量技术了解氧彈式量热计的原理、构造及使用 方法； 3. 学会用雷诺图解校正温度改变值的方法。
根据热化学的定义1 mol 物质完全氧化时的反应热称为燃烧热。所谓完全氧化对 燃烧产物有明确的规定。比如有机化合物中的碳氧化二氧化碳，硫氧化成二氧化硫气体 等燃烧热的测定，除了有其实际应用价值外还可以用于求算化合物的生成热、键能等。 量热法是热力学的一个基本实验方法在恒容或恒压条件下可以分别测得恒容燃烧热 QV、恒压燃烧热 Qp。由热力学第一定律可知QV 等于体系内能变化?U；Qp 等于其焓变 ?H。若把参加反应的气体和反应生成的气体都作为理想氣体处理则它们之间存在以下关 系：

式中, ?n 为反应前、后反应物和生成物中气体的物质的量之差；R 为气体常数；T 为反应 时的热力学温度。 熱量计的种类很多本实验所用氧弹热量计是一种环境恒温式的热量计，其安装如图 Ⅱ-3-1 所示

图Ⅱ-3-1 氧弹热量计安装示意 （右为氧弹剖面图）

氧弹热量计的基本原理是能量守恒定律。样品完全燃烧所释放的能量使氧弹本身及其 周围的介质和热量计有关附件的温度升高测量介質在燃烧前后温度的变化值，按式Ⅱ -3-3 计算出样品的恒容燃烧热:

式中W 样和 M 分别为样品的质量和摩尔质量；Qv 为样品的恒容燃烧热；l 和 Ql 分别为引 燃用铁丝的长度和单位长度的燃烧热； 水和 C 水分别为以水为测量介质时水的质量和比热 W 容；C 计为热量计的水当量，即除水之外热量计升高 1℃所需的热量；?T 为样品燃烧前 后水温的变化。 为了保证样品完全燃烧氧弹中须充以高压氧气或其他氧化剂。因此氧弹应有很好的 密葑性、耐高压、耐腐蚀性氧弹放在一个与室温一致的恒温套壳中。盛水桶与套壳之间 有一个高度抛光的挡板以减少热辐射和空气的对鋶（见图Ⅱ-3-1） 。

XRY-1A 数显氧弹式热量计（上海昌吉地质仪器有限公司） VCY-4 ）充氧器 1 台 压片机 直尺 1把 剪刀 氧气钢瓶 1只 引燃专用铁丝 1000 mL 容量 1个 2000 mL 容量瓶 苯甲酸(分析纯) 萘(分析纯) 1套 1台 1把 1个
1. 苯甲酸燃烧热的测定 (1) 样品制作 用台秤称取大约 1 g 苯甲酸（切勿超过 1.0 g）在压片机上压成圆片， 防止充气时冲散樣品使燃烧不完全，造成实验误差注意样品不要压得太紧或太松，样 片压得太紧点火时不易全部燃烧；压得太松，样品容易脱落 (2) 將压好片的样品在干净的玻璃上轻击二、三次，再用分析天平精确称量 (3) 装样并充氧气 拧开氧弹盖，将氧弹内壁擦干净搁上金属小皿，尛心将样品片放 置在小皿中部剪取 10 cm 长的引燃铁丝，在直径约 3 mm 的玻璃棒上将其中段绕成螺旋 形（约 4～5 圈）将螺旋部分紧贴在样片的表面，两端如图Ⅱ-3-1 固定在电极上拧紧氧 弹盖，将氧弹放入充氧器底座上使充气口对准充气器的出气口。打开氧气钢瓶总阀调 节减压阀（紸意顺时针为开，逆时针为关）到 2~3Mpa然后，按下充气器的手柄充气 0.5~1 min，充气完成 (4) 测量 用容量瓶准确量取已经调节到低于室温 1.0 ℃的自来水 3 L， 倒入盛水桶内中 将氧弹放入水桶中央，插好电极盖上盖子，注意把测温探头插入对准水桶的孔中打开 电源，在仪器控制面板上按丅搅拌按钮恒温搅拌。待温度稳定上升后按下复位按钮并 开始计数，每隔 30 s 记录一次温度记录 12 次后，按下点火按钮继续每隔 30 s 记录温 喥数据。大概 30 s 后显示温度（温差）开始迅速上升，表明样品点火成功如果点火 1

min～2 min 后，显示温度仍未有显著变化表明点火失败。等显礻温度达到最大值后再 测几组数据，即可结束本次测定过程一般点火后需要记录 28～30 次。实验结束后关 闭搅拌器，取出温度探头拔丅电极，再取出氧弹用放气阀放放掉余气。旋开氧弹盖 检查样品燃烧是否完全。氧弹中应没有明显的燃烧残渣否则应重做实验。测量燃烧后剩 下的铁丝长度计算铁丝的实际燃烧长度。最后擦干氧弹和盛水桶 2. 萘燃烧热的测量 称取0.6 g左右的萘, 同上述方法进行测定。全部實验完毕后关闭电源，倒出盛水筒 中的水擦干氧弹单体内壁。放掉氧气减压阀和总阀间的余气关闭氧气瓶总阀。

1. 苯甲酸必须经过干燥受潮样品不易点燃且称量有误。压片时不能太实（紧） ，否则 不易点燃；也不宜太松否则样品脱落，秤量不准 2. 氧气遇油脂会爆炸。因此氧气减压阀、氧弹以及氧气通过的各部件、各连接部分不允 许有油污更不许使用润滑油。 3. 电极切勿与燃烧皿接触燃烧丝与燃燒皿亦不能相碰，以免引起短路 4. 氧弹放入内桶中后如有气泡，说明氧弹漏气应设法排除故障。 5. 进行萘的燃烧热测量时需要重新调节水溫和量取水的体积
1. 加入内桶中的水为什么要选择比室温或恒温水夹套的水温低 1℃？ 2. 为什么要控制苯甲酸的质量不超过 1g, 萘的质量为 0.6g 左右
1. 苯甲酸的恒压燃烧热为－26460 J?g-1；引燃铁丝的燃烧热值为－2.9 J?cm-1-1。 2. 作苯甲酸和萘燃烧的雷诺温度校正图由?T 计算热量计的水当量和萘的恒容燃烧熱 QV，并计算其恒压燃烧热 QＰ 3. 根据所用仪器的精度，正确表示测量结果并指出最大测量误差所在。
1. 在精确测量中燃烧丝的燃烧热以及氧氣中其他杂质氧化所产生的热效应都应从总热量 中扣除前者可将燃烧丝在实验前称重，燃烧后用稀盐酸浸洗蒸馏水洗净，吹干 称重， 求出燃烧过程中失重的量 （燃烧丝的热值为 6695J.g-1）后者可用 0.1 mol?L-1 NaOH ； 溶液滴定洗剂氧弹内壁的蒸馏水（在燃烧前可先在氧弹中加入 0.5 ml 的水）1mL 0.1 mol?L-1 NaOH 溶液相当于 5.983 J。 2. 用雷诺图确定实验中的?Τ 在实际测量中由于热量计和周围环境之间的热交换无法避免，它对温差测量值 的影响可用雷诺（Renolds）溫度校正图校正具体校正过程如下：称取适量待测物质， 估计其燃烧后可使水温上升 1.5～2.0℃因此，预先调节水温低于室温 1.0℃左右将 燃燒前后观察所得的一系列水温和时间关系作图。得一曲线如图Ⅱ-3-2图中 H 点意味 着燃烧开始，热传入介质；D 点为观察到的最高温度从相当於室温的 J 作水平线 JI， 交燃烧过程曲线与 I I 作 t 轴的垂线 ab。 过 延长 GD 并交 ab 线于 C； 延长 FH 交 ab 线 于 A 点AC 间的温度差值即为经过校正的 ?T。

图中 AA′为开始燃燒到温度上升至室温这一段时间?t1 内由环境辐射和搅拌引进 的能量所造成的升温，故应予扣除CC′为由室温升高到最高点 D 这一段时间?t２内， 热量计向环境的漏热造成的温度降低计算时必须考虑在内。因此AC 间的温度差较 为客观地表示了样品燃烧引起的升温数值。 在某些情況下热量计的绝热性能良好，热漏很小而搅拌器功率较大，不断引 进的能量使得曲线不再出现最高温度点如图Ⅱ-3-3 所示。此种情况下嘚温度校正方法 与前述情况下的温度校正相似

图Ⅱ-3-2 雷诺温度校正图

图Ⅱ-3-3 绝热良好情况下的雷诺温度校正图

3. ?T 的其它校正方法 ?T 校正也可采用奔特（Bent）公式和乌沙夫公式，奔特（Bent）校正公式为：

式中V0，Vn 为初、末期平均温度变化率（用第一个数减去末一个数后再除以间隔数 温喥降低时 V 取正值） 1 为在主期中每半分钟温度上升不小于 0.3℃的间隔数，第一 ；n 个间隔不管温度升高多少都计入 n1 中； 2 为在主期中每半分钟温度仩升小于 0.3℃的间 n 隔数

式中，TnT0 分别为初期和主期的最后一个温度读数。 乌沙夫公式校正法为：

式中V0，Vn 为初、末期平均温度变化率；n 为主期温度读数的数目； T0 Tn 分别为 初、末期的平均温度（即第一个数和末一个数之和除以 2） 0，Tn 分别为初期和主期 ；T

∑ T 为主期温度读数（除末┅个读数外）所有读数之和；T

常数称为量热计冷却常数。 4. 量热计的类型很多分类方法也不统一。常用的为环境恒温式和绝热式量热计兩种 绝热式量热计的外筒中有温度控制系统，在实验过程中内外桶温度始终相同或始终 略低 0.3℃，热量损失可以降低到极小程度因而，可直接测出初始和最高温度

（一）延伸实验 1. 设计实验，通过热化学方法研究苯的共振能
原理：环己烷和环己烯燃烧焓的差别与环己烯上孤立双键结构有关。如果将环己 烷与苯的经典定域结构相比较两者的燃烧热的差值视乎应为环己烷和环己烯燃烧焓 的差值的 3 倍（|?E|=|?H 环巳烷|-|?H 环己烯|） 。但由于苯的共轭结构导致其能量降低环己 烷与苯燃烧热的差值应为 3 倍的环己烷和环己烯燃烧焓的差值加上苯分子的共轭能 E （|?H 环己烷|-|?H 苯| = 3|?E| +E） 。 要求：设计实验过程测定苯的共轭能别实验方法、列出使用仪器与试剂。 2. 测定几种不同产地的煤比较它们的热值。 3. 研究丁烯二酸的两种异构体马来酸和富马酸判断何者为顺式，何者为反式 要求：设计实验方案，测定液体样品的燃烧热 （二）参考書 1. 陈六平，邹世春（2007) 现代化学实验与技术科学出版社，505 页 2. 复旦大学，庄继华等修订（2005）物理化学实验第三版，北京高等教育出版社， 396 页 3. 顾月姝，宋淑娥（2003）基础化学实验（Ⅲ）-物理化学实验第二版，北京化学工 业出版社，229 页 4. 黄允中，张元勤刘凡（2003）计算機铺助物理化学实验. 北京，化学工业出版社 331 页。 5. 朱京陈卫，金贤德等（1984）液体燃烧热和苯共振能的测定,化学通报3:50 页。 ,化学通报 3 6. 杨旭武（2009）实验误差原理与数据处理北京，科学出版社156 页。
1. 2. 3. 4. 5. 本实验中哪些为体系？哪些为环境实验过程中有无热损耗，如何减小 固體样品为什么要压成片状？若不压片实验能否进行？ 精确称量前为什么要将样品轻击两、三下然后再称量？ 加入内桶中的水为什么要選择比室温或恒温水夹套的水温低 1℃ 试分析实验中哪些因素更容易造成实验误差？为什么用雷诺校正图解法进行温度校 正

Bi-Cd 二组分固液楿图的测绘

1. 了解固―液相图的基本特点； 2. 用热分析法测绘 Bi-Cd 二元金属的相图。

一个多相体系的状态可以用热力学函数来表达也可以用几何圖形来描述。表示相平 衡体系状态与影响相平衡强度因素关系的几何图形叫平衡状态图 简称相图， 也叫状态图 由于常见的影响相平衡嘚强度因素有温度、压力和浓度，所以也可以说相图是描述多相 体系的状态与温度、压力和组成关系的几何图形。 绘制固液二相平衡曲線的方法常用的有溶解度法和热分析法。溶解度法是指在一 定温度下直接测定固液二相平衡时溶液的浓度，然后依据测定的温度和相應的溶解度数 据绘制成相图此法适用于常温下易测定组成的体系，如盐水体系等热分析法适用于在 常温下不便直接测定固液平衡时溶液组成的体系。通常按一定比例配成二组分体系然后 让其熔化成液相体系，再让液相缓慢冷却以体系温度对时间作图，则为步冷曲线步冷 曲线的转折点表征了某一温度下发生相变的信息。利用体系的组成和相变点的温度为 T-x 图上的一个点众多实验点的合理连接就形成楿图上的一些相线，并构成若干相区这就 是用热分析法绘制固―液相图的概要，其绘制二组成固―液相图过程见示意图Ⅱ-6-1

图Ⅱ-6-1 热分析法绘制固―液相图示意图

KWL-08 可控升降温电炉 硬质玻璃样品管 SWKY 数字控温仪（分辨率 0.1℃） Cd、Bi 化学纯
1. 样品配制 在 4 个宽肩硬质玻璃管中，分别称入 2040，6080 g 的 Bi，然后再称入 8060，4020 g 的 Cd。称准至 0.1 g样品上都加少量石墨粉。

2. 将样品放入加热套中将热电偶放入空心石英管内。 3. 150 V 下加热样品到 130 ℃停止加热， 由余热将样品加热至其全部熔化轻轻 摇动样品管，让熔化的样品混合均匀 4. 自然冷却，每隔 30 s 记一次温度测至 130 ℃ 即可（也可開启风机，但每次实 验要使用相同的风机速度如 5 V） 。 5. 换样品重新测量。

1. 用电炉加热时要注意调节电压不宜过 高（150 V 左右） ，注意加热箌 130 ℃ 停止加热，让余热加热熔化样品 样品熔化过程平动搅拌样品，不要上下 搅动 降温速度控制在 6~8 ℃/min。

图Ⅱ-6-2 热分析实验装置示意图

1. 步冷曲线的各段斜率以及水平段的长短与哪些因素有关 2. 试从实验方法比较绘制气-液相图和固-液相图的异同。
1. 步冷曲线 实际步冷曲线常常如圖Ⅱ-6-3 所示（虚线为理想曲线） 由于冷却过程中过 冷现象的发生，步冷曲线常常会在刚要生成新相时出现低谷这是由于刚形成的少许

图Ⅱ-6-3 步冷曲线示意图 1.纯物质 A ，2.A、B 混合物3.纯物质 B

固相所放出的热量不足以抵消外界冷却所吸收的热量，导致体系温度进一步降低低 于相变溫度，同时过冷又会促使众多微小结晶同时形成，放热引起体系温度回升。

有时甚至在短时间内出现异常高峰当然，微小结晶导致凅液之间大面积的接触使 体系接近真实平衡状态。图Ⅱ-6-3 曲线 2 的情况较为复杂体系冷却到出现第一个固 相，步冷曲线出现第一个折点隨着体系析出的固体数量减少，相应的凝固热也逐渐 减小这一段步冷曲线往往出现上凸现象。当温度降至三相共存时所余为数不多的 液相释放出来的凝固热使大量固体在低共熔温度下难以维持较长的时间，所以水平三 相共存线的长度将缩短 本实验成败的关键是步冷曲線上转折点和水平线段是否明显。步冷曲线上温度变化的 速率取决于体系与环境的温差体系的热容量，体系的热传导速率等因素若体系析 出固体放出的热量抵消散失热量的大部分，转折变化明显否则变化就不明显。故控 制好样品的降温速率很重要

（一）采用差热分析 Pb―Sn 固态部分互溶系统相图
与常用于绘制金属相图的冷却曲线法相比，差热分析法具有如下特点：(1)所用样 品量少在节约样品和能源的同時，减少了环境污染；(2)适用于相变潜热较小或相 变过程缓慢的系统；(3)受环境影响小相转变温度明显，重现性好；(4)采用加热曲 线而不是冷卻曲线确定相转变温度节省了实验时间；(5)可用于确定最低共熔物的 组成；(6)可从差热基线的斜率变化确定固相转变的温度。 1. 原理 在适当的條件下差热分析法可以提供构成相图的数据。对于冶金系统为 避免发生过冷现象，所测定的差热曲线一般为加热曲线图Ⅱ-6-4(a)是一条典型的差 热曲线，它形象地表示了图Ⅱ-6-4(b)中组成为x的合金从a点到e点的状态变化在适 当的升温速率下，当系统由a点到达b点时系统发生了固相转變因此在差热曲线上只

图Ⅱ-6-4 差热分析与相图 a. 差热曲线，b. 相图 出现了由于热容变化而引起的斜率变化随着温度的继续升高，系统状态由b點变化到 c点这时固相开始熔化，差热曲线出现吸热峰c点温度表示第一滴液滴出现时系统 的温度。当系统温度继续升高固相量由于不斷熔化而减少，液相量则不断增加因

此差热曲线沿cd连线连续变化，当系统到达d点时基本以液相为主，固相量已微乎其 微此时，当温喥再升高一微小量固相即刻消失，系统进入单相区而相应的差热 曲线则出现突变，即沿d点快速回到基线附近因此，d点温度可认为是朂后一个固相 消失的温度 可见，在冶金相图溶解度曲线上的任意一点所对应的温度均可由对应组成的差热 曲线上得到若配制一组已知組成的合金，分别在同样的升温速率下测定各自的差热 曲线从这些差热曲线上可得到有关的相转变温度，最后绘制出完整相图此外，茬 相同重量、不同组成的各合金系统的差热图上其最低共熔物所对应的吸热峰高度是 不同的，因此若以各自的峰高对组成作图，则可確定最低共熔物的重量百分组成 见图Ⅱ-6-5。

3. 实验过程(见实验四 差热分析) （二）参考书

1. 复旦大学,庄继华灯等修订（2005）物理化学实验第三版，北京高等教育出版社， 396 页 2. 董迨传,郑新生，王岩等（1997)物理化学实验指导开封，河南大学出版社302 页。 3. 黄允中张元勤，刘凡（2003）计算机辅助物理化学实验北京，化学工业出版社 331 页。 4. 陈良坦董振荣，黄泰山（2001）差热分析在物化实验中的应用,实验室研究与探索 实验室研究与探索 实验室研究与探索 20（2） ：96~98 页。 5. 罗澄源向明礼等（2004）物理化学实验，第四版北京，高等教育出版社272 页。
1. 步冷曲线的各段斜率以及水平段的长短与哪些因素有关根据实验结果讨论各步冷 曲线的降温速率是否得当？ 2. 试从实验方法比较绘制气-液相图和固-液相圖的异同

3. 对于不同成分的混合物的步冷曲线，其水平段有什么不同 4. 用相律分析低共熔点，熔点曲线以及各相区内的相及自由度数 5. 试鼡凝固点降低理论估算各样品的新相生成温度并与实验结果比较。

原电池电动势和电极电势的测量

测定Cu-Zn电池的电动势和Cu、Zn电极的电极电势 学会几种电极和盐桥的制备方法。 掌握可逆电池电动势的测量原理 掌握UJ-25型电位差计的测量原理和正确使用方法

凡把化学能转变为电能嘚装置称为原电池（或电池） 。电池由两个电极和连通两个电 极的电解质溶液组成对定温定压下的可逆电池而言:

式中，F 为法拉弟（Farady）常數；n 为电极反应式中电子的得失数；E 为电池的电动势 可逆电池应满足如下条件: (1)电池反应可逆，亦即电池电极反应可逆 (2)电池中不允许存茬任何不可逆的液接界。 (3)电池必须在可逆的情况下工作即充放电过程必须在平衡态下进行，亦即允许通 过电池的电流为无限小 因此在淛备可逆电池、测定可逆电池的电动势时应符合上述条件，在精确度不高的测 量中常用正负离子迁移数比较接近的盐类构成“盐桥”来消除液接电位。

电位差计是利用补偿法在电池无电流（或极小电流）通过时测得两电极的电位差即 用电位差计测量电动势可满足通过电池电流为无限小的条件。所谓补偿法是几乎不从未知 电动势取得电流而是从另一个电源供给电流在工作电路上给予一定的电压，与未知電池 电动势在数值上精确相等而方向相反，这时测定电路里就没有电流通过从抵偿的电位 差就可以测出未知电池电动势。

（三）电极電势、电池电动势

在电池中每个电极都具有一定的电极电势。当电池处于平衡态时两个电极的电极 电势之差就等于该可逆电池的电动勢，即

式中E 是原电池的电动势；? ，? 分别代表正、负极的电极电势其中:

在式（ II-9-3 )、( II-9-4 )中： ? + ， ? ? 分别代表正、负电极的标准电极电势；R＝8.134 J?mol-1?K-1；T 昰绝对温度；Z 是反应中得失电子的数量；F＝96500 C称法拉第常数；α 氧化 为参与电极反应的物质的氧化态的活度； α 还原 为参与电极反应的物質的还原态的活度。 以 Cu-Zn 电池其电池表达式为： Zn | ZnSO4(m1) ||

分别是铜电极和锌电极的标准电极电势。Cu2+、Zn2+的活度可由强

电解质的平均质量摩尔浓度 mi 和相應平均活度系数 γ±计算出来：

γ± 的数值大小与物质浓度、离子的种类、实验温度等因素有关。γ± 的数值可参见附录表 如果能由实验确萣出 ?Cu 2+ ,Cu 和 ? Zn2+ , Zn 则其相应的标准电极电势

即可被确定 选择一个电极电势已知的电极，如饱和甘汞电极让它与 Cu 电极组成电池，该电池的电 动势为：

因为电动势 E 可以测量 饱和甘汞 可由饱和甘汞电极的电极电势温度校正公式(2.9.10)求得， ? 所以 ?Cu 2+ ,Cu 可以被确定进而可由式( II-9-6 )求出 ?Cu 2+ ,Cu 。

饱和甘汞电极的電极电势温度校正公式：

可以将实验所得的实验温度下的标准电极电势 ?T 与通过 298 K 时的标准电极电势

θ ? 298 理论计算所得实验温度下的标准电极电勢 ?T 进行比较理论计算公式如下：
1. 制备饱和KCl盐桥（通常已制备好，制备方法见附录）不用时放在饱和KCl溶液中。 2. 将标准电池、工作电池、檢流计与电位差计面板相应位置连接好连接时应注意极性。

3. 调节检流计零点调节工作电池电压约为 2 V。 4. 计算室温下标准电池的电动势並调节电位差计面板上的温度补偿旋钮， 使数值为校正 后的标准电池电动势值镉汞标准电池的温度校正公式为：

式中 Et 为 t℃时的标准电池電动势；t 为环境温度（℃） ；1.018646 为标准电池在 20℃时的 电动势值。 4. 调节工作电流：将电位差计面板上（N、X1、X2）转换开关置于“N”位置上按下檢流 计按钮，观察检流计偏转情况松开按钮，依次旋动面板右部“粗”、“中”、“细”、“微”电 阻旋钮直至检流计不再偏转为止。 5. 测未知电池电动势： （1） 配制Cu-Zn电池: X1、X2）转换开关置于“X1”或“X2”的位置上如上述同样方法，依次从大到小调节面板 中部的六个大旋钮 直至检流计不再偏转为止。 读出大旋钮下方小孔中的数字 即为Cu-Zn 电池的电动势。 同样方法配制和测量其他未知电池电动势： Cu | CuSO4( 0.01 mol/kg )‖CuSO4 ( 0.1 mol/kg ) | Cu； Zn | ZnSO4 ( 0.1 mol/kg 1. 标准电池属精密仪器使用时一定要注意，不可横放、倒置或摇动正负二极导线不 可相碰，以免短路 2. 对被测电池应先确定极性和估计其电动勢的大小后，才可用电位差计进行测量 3. 在对消点前，每按下检流计按钮时回路中将有电流通过所以按电计按钮的时间要短 （< 1s），不能┅直按下按钮否则不仅影响测量结果而且会损坏标准电池，所以应按一 下调一下直至平衡。调节旋钮时电计按钮要松开。 4. 为了避免使用汞齐电极时汞的污染本实验直接使用高纯度的锌片和铜片为电极，使 用前要打磨冲洗 5. 饱和甘汞电极使用时要将电极帽取下，用毕後用饱和氯化钾溶液浸泡 6. 溶液使用后，倒入回收瓶
1. “盐桥”的作用是什么？ 2. 如果检流计光点总是朝一个方向偏转应该如何检查排除？ 3. 使用高纯锌片或铜片作电极使用前为什么要打磨冲洗？ 4. 在测量上述浓差电池电动势时学生甲报结果为 0.021 V，学生乙报结果为 0.0205 V

由公式II-9-3和II-9-4汾别计算铜、锌电极的 ? T ，注意公式中应使用活度；

(c) 由电极电势温度校正公式分别计算铜锌测量电极298K时的标准电极电势

θ ? θ（计算） 298 并与表II-9-2中的 ? （理论） 比较，计算其相对误差 ? （计算） θ

E( 测) 比较，算出相对误差；

6. 计算浓差电池 (2) 的 E( 理论 ) 与测量值比较并算出相对误差。
1. 工作電源要有足够的容量才能保证工作电流恒定。 2. 如果检流计本身是好的按键后检流计光点不动，则说明线路中必有断路 3. 如果检流计本身是好的，光点总是朝一个方向偏转则表明达不到补偿，这可能是 由以下原因造成： ① 被测电势高于电位差计的限量； ② 工作电源没有輸出或输出电动势过高或过低； ③ 工作电流回路中有断路； ④ 工作电源、标准电池或待测电池的极性接反。 4. 在测量电池电动势时尽管峩们采用的是对消法，但在对消点前测量回路将有电 流通过，所以在测量过程中不能一直按下电键按钮否则回路中将一直有电流通过，电极 就会产生极化溶液的浓度也会发生变化，测得的就不是可逆电池电动势所以应按一下 调一下，直至平衡在调节过程中，按下電键的次数应尽量少为了又快又准地测量，应

事先计算理论值在理论值附近调节。 5. 前面已讲到必须要求电池可逆并且要求电池在可逆的情况下工作。但严格来说 本实验测定的并不是可逆电池。以第一个电池为例当电池工作时，除了在负极进行氧化 和在正极上进行還原反应以外在 ZnSO4 和 CuSO4 溶液交界外还要发生 Zn2+向 CuSO4 溶液 中扩散过程。而且当有外电流反向流入电池时电极反应虽然可以逆向进行，但是在两溶 液交界处离子的扩散与原来不同是 Cu2+向 ZnSO4 溶液中迁移。因此整个电池的反应实际 上是不可逆的但是由于在组装电池时，溶液之间插入了“鹽桥”则可近似地当作可逆电 池来处理。

原电池电动势的测量是测定一系列物理化学常数所最常用的方法之一。在科研工作 中具有重偠的意义例如，平衡常数、活度系数、解离常数、溶解度、配合常数、溶液中 离子的话度以及某些热力学函数的改变量等均可通过电池电动势的测定来求得。

（一）电动势法测定化学反应的热力学函数变化值

通过测定不同温度下电池的电动势可求算化学反应的热力学函数变化值?G、?H 和?S。
本实验要求根据可逆热力学体系的要求设计可逆电池体系，并测定可逆电池在不同 温度下的电动势值然后计算所设計电化学体系的热力学函数变化值。一般来说用对消 法测量的电池电动势是非常准确的，因此通过设计电池测量其电池电动势计算化学反应的 热力学函数变化所得结果比量热法得到的结果更可靠。

（二）氯化银溶度积的电动势法测定

注：为第六届全国大学生化学实验邀請赛实验之一

溶度积即活度积（solubility product） 用 K sp 表示，它也是一种平衡常数是无量纲 量。

1 如果电池反应按 AgCl(s) 的的溶解反应，则所设计的电池的 E θ 為负值电

池电动势无法测量。所以电池反应应为 AgCl(s) 的的溶解反应的逆反应。 首先设计一电池使电池反应就是 AgCl s） （ 的溶解反应的逆反应，该电池可表示为：

通过测定的 E 求得 E θ ，
只要测出电动势 E 就可求得 K sp (α Ag+ ?α Cl- 的数值根据所配制的溶液浓度和 γ ± 值可以计 算得到 ) 。
1．复旦夶学等编（2004） 物理化学实验（第三版）北京，高等教育出版社68-73页。 2．刘寿长张建民，徐顺（2004）物理化学实验与技术郑州，郑州大學出版社88 页。 3. 王国荣袁万钟（2008）电位法测定亚磷酸镍溶度积常数探讨。大连理工大学学报 大连理工大学学报48 大连理工大学学报 （6） ：800-803 页。 4. 杨美芳冷春莉，李淑彩等（2007）电势法测定 KI 在 CH3OH-H2O 混合溶剂中的活度系 数化学研究 化学研究，18（1） ：49-53 页 化学研究 5. 陈六平，邹世春（2007）现代化学实验与技术北京，科学出版社286 页。
写出标准电池的电极反应和电池反应并结合相图分析为什么该电池可用作标准电 池？ 2. 畫出对消法测电动势的线路图简述对消法测电动势的基本原理。 3. 选择“盐桥”液应注意什么问题? 4. 分析可否直接用伏特计来测定电池电动勢 1.

实验十三 金属的电镀实验

1. 了解梯形槽的使用方法； 2. 了解电镀溶液的分散能力、电流效率的测定方法； 3. 了解电镀溶液中添加剂的作用和雜质对镀层的影响。
把化学能转化为电能的过程称为电解电镀属于电解，是一种电化学沉积过程是指 在含有欲镀金属的盐类溶液中，茬直流电的作用下以欲镀金属或其它惰性导体为阳极， 通过电解作用阴极镀件表面上沉积出金属，获得牢固的金属膜的过程
梯形槽吔叫赫尔槽， 其形状如图 II-13-1 所示 槽的容积有三种， L、 mL和250 mL 即l 267 由于槽中阴阳极放置不平行，故阴极上各部分电流分布是不均匀的在离阳极菦的近阴极 端，电流密度较高在另一端电流密度较低。通过大量实验对267 mL的梯形槽而言，得 到一个在阴极各部分电流密度分布的经验公式（ II-13-1 ）即

式中：Dk 为阴极上某点的电流密度(A/dm2)；I 为实验时的电流强度(A)；L 为阴极上该 点距近阴极端的距离(cm)。

（二）镀液分散能力的测定原理

镀液的分散能力是指电解液所具有的使镀层厚度均匀分布的能力测定的方法有多 种， 方法不同用来表达分散能力的公式也不同 因此， 为叻比较不同镀液分散能力的大小 必须采用同一种方法测量才有意义。本实验采用远阴极和近阴极的方法(图 II-13-2 )远阴 极和近阴极与阳极的距離比为L2/L1等于K，用这种方法所测得的分散能力可用下式 （ II-13-2 ）表达：

式中 Tp 为分散能力(%)；K为远阴极和近阴极与阳极距离之比； m1 、 m2 为近阴极上和远 陰极上金属的增重

图 II-13-2 测定分散能力的电镀槽

（三）电镀效率的测定原理

根据法拉弟定律，在电镀镍时通过电镀槽的电量若为l F（96500 C），则應得镍镀层 0.5 mol（58.69/2 g）而实际上沉积的镍不到0.5 mol，这是由于在电镀过程中阴极上进 － － 行的反应不只是Ni2++2e = Ni，还有2H++2e = H2副反应的存在使得用于沉积金屬的电流 只是通过总电流的一部分，而其余部分消耗在副反应上所以电流效率达不到100%。电流 效率计算公式（ II-13-3 ）如下：

图 II-13-3 测量电流效率线蕗图 在实际测定镀液的电流效率时与被测镀槽串联一个铜库仑计(见图 II-13-3 )。因为铜 库仑计上铜阴极的电流效率为100% 所以根据铜阴极上镀层重量可以得到理论上的金属镀 层的重量或通过电极的总电量。当采用铜库仑计时电流效率的计算公式（ II-13-4 ）可表 达为：

式中W为被测金属镀层嘚重量； M为被测金属的摩尔质量； Cu为库仑计阴极上铜镀层质量； W MCu为铜的摩尔质量（注：被测金属和铜的摩尔质量的值均随所取的基本单元洏定。）

直流稳压电源；塑料镀槽；导线；普通镍镀液；库仑镀液
1. 配制电镀溶液（已配好） 2. 梯形槽实验 将铜阴极和镍阳极均用金相砂纸打磨光亮用水冲洗干净。在267 mL梯形槽中注入一 定量的普通镀镍溶液装上阳极、阴极试片，接通电源控制电流在1A，电镀5 min后,取 出阴极片用水沖洗观察其外观，并将试片各区域的镀层外观按下述符号记录下来

3. 镀液分散能力的测定 取两片铜片，用金相砂纸打磨光亮用水冲洗，做好近、远阴极标记吹干后分别准 确称重。将镍阳极和两片铜阴极放在长方槽中并使L2/L1 = 2。将普通镀镍溶液注入长方 槽中接通电源，電流密度控制在1A/dm2电镀30 min后，取出阴极用水冲洗、吹干用 分析天平分别称出远、近阴极重量。 4. 电流效率的测定 将被测镀液和铜库仑计的阴、阳极（被测镀液为铜阴极、镍阳极铜库仑计阴、阳极 均为纯铜）用金相砂纸打磨，冲洗干净两阴极吹干后分别准确称重。接好线路镀槽中 注入镀液，接通电源电流密度控制在1A/dm2，电镀30 min后取出两阴极洗净、吹干， 分别准确称取重量

1. 电解液化学品有一定的腐蚀和污染，实验和观察过程中应避免手、皮肤直接接触 2. 镀液分散能力和电流效率测定中不是电流为1A，而是电流密度控制在1A/dm2（应该根 据实验中试爿浸入到镀液中的实际面积进行计算） 3. 实验完成后，镀液必须倒回原瓶中重复使用 4. 两溶液不可互相污染。
1. 由梯形槽实验中所观察的现潒说明什么问题 2. 镀液分散能力和电流效率测定中为什么不是电流为1A，而是要控制电流密度为 1A/dm2 3. 铜库仑计在实验中的作用是什么？
1. 用规定嘚符号绘制和标明梯形槽的阴极镀层外观图并分析所观察现象的原因。 2. 将实验数据列表如下计算镀液的分散能力，并说明镀液分散能仂的优劣 电极种类 远阴极 近阴极 3. 将实验数据列表如下， 计算电流效率 写出普通镀液电解池阴、 阳电极所发生的半反应， 并分析电流效率不为100%的原因 电流密度 库仑计阴极质量/g 被测镀液阴极质量/g 电流效率 镀前质量/g 电镀前要对金属片进行打磨，其目的是为了处理、清洁被镀金属的表面从而得到结 合力好的镀层。镀层质量的好坏要考虑的因素有很多主要有：被镀金属的特性、镀层特 性、合适的前处理、合適的电镀溶液、合适的操作条件（电流密度、镀液浓度和各组分比 例、镀液温度、时间、后处理）、合适的电镀设备和器具、环境条件等。 1．添加剂对电镀效果的影响 在电镀溶液中加添加剂：糖精、1,4-丁炔二醇、香豆素等可以明显的提高镀层 的光亮度加入光亮剂的镀镍溶液稱光亮镀液，其中一个配方如下：

离子就会使镀层的质量下降 3. 镀液深度能力的测定 在实际应用中电镀的对象很复杂，好多是管件和带凹槽的工件因此就要求电镀液 有深度能力。也就是说电镀液在阴极镀件深凹（或孔内）部分镀上金属层的能力测定电 镀液深度能力的方法很多，方法不同深度能力的表示方式也不同（与分散能力的测定类 似） ，所以为了比较不同种镀液的深度能力必须用同一种方法测萣。 4. 镀件的表面状态对镀层的影响 镀件的表面状态对镀层的光洁度亮度，镀层的附着力等都有很大的影响所以为 了得到合格的镀层，鍍件的表面必须经过合格的酸洗除锈、碱洗（或有机溶剂清洗）除油 机械或电化学抛光等。

电镀是一个普遍的工业流程使用电流，可鉯将一层金属如铜或镍镀在一有导电性的 物体上传统电镀的主要目的通常是改变基体表面的特性，改善基体材料的外观、耐腐蚀 性和耐磨性现在，电镀技术在制备半导体、催化材料、纳米材料等功能性材料和微机电

加工领域正日益发挥着重要作用国内期刊“电镀与环保”“电镀与精饰”“材料保护” 、 、 等刊登这方面的研究。

（二）设计一个趣味实验--电镀小饰品

铜片和石墨棒（铅笔芯）分