-
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：
H
C
12
H
22
O
11
?
蔗糖
?
?
H
2
O
?
?
?
C
6
H
12
O
6
?
葡
萄糖
?
?
C
6
H
12
O
6<
/p>
?
果糖
?
?
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。
ln
c
?
ln
c
0
?
kt
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
ln
c
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关，当其他
条件均固定时，
α
＝
βc
。
在某一温度下测出反应体系
不同反应时刻
t
时的
a
t
及
a
∞
，以
ln
得反应速率常数
k
，半衰期
t
1
2
?
?
t
?
?
?
?
对
t
作图可得一直线，从直线斜率即可求
?
ln
2
k
。
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
其
?
D
20
?
20
D
?
?
?
?
＝
66
.
6
20
D
?
，葡萄糖是右旋性物质，
?
?
＝
52
.
5
，果糖是左旋性物质，其
?
?
?
＝
?
91
.
9
，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？
<
/p>
答：
无影响，
本实验中，
所测的旋光度
α
t
可以不校正
零点，
因
α
t
-
α
∞
，
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(α
t
-
α
∞
)
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。
< br>
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？
< br>
答：
物质的旋光能力用比旋光度来度量：
?
D
< br>?
?
?
?
l
?
?
100
，
可见溶液的旋光度与溶液中所含物质的旋光能力、
c
20
A
溶液性质、溶液浓度、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<
/p>
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？<
/p>
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(α
0
-
α
∞
)
对
t
作图得一直线，从直线斜率求得反应
速率常数
k
0
。
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
?
t
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
?
t<
/p>
可以不进行零点
校，因反应速率常数是以
Ln(α
0
-
α
∞
)
对
t
作
图得一直线，从直线斜率求得反应速率常数
k
0
，
α
t
-
α
∞
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：
?
D
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率常数实验中，测定
?
t
和
?
?<
/p>
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：
?
D
?
?
?
?
l
?
?
100
，比旋光度
是物质本身的性质，仅与光源的波长和温度
c
20
A
?
?
?
< br>?
l
?
?
100
，由上式公式可知，溶液的旋光度与溶液中所含旋光物
c
20
A
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，
α
＝
βc
。
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
?
?
？
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<
/p>
个数据，如在测量误差范围内，则取其平均值，即为
?
?
值。
14.
在旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数实验中，
测量
?
?
时，
溶液没有冷至实验温度下就测定其旋光度，
对结果有
< br>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：
?
D
?
?
?
?
l
?
?
100
，由上式公式
c
20
A
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，
α
＝
βc<
/p>
。
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
?
?
？
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
10-1
5
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
?
?
值。
16.
在旋光法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
50m
L
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
ln
?
?
t
?
?
?
?
< br>＝
ln
?
?
0
?
?
?
?
?
kt
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
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
< br>所示。
将被测液体装于测定管中，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
< br>内
=p
大气
-
< br>2γ/r
气泡外的压力：
<
/p>
p
外
=p
系统<
/p>
+ρgh
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
△
p
max
= p
大气
-
p
系统
=
p
最大
=2γ/r
（
6
）
于是求得所测液体的表面张力为
?<
/p>
?
?
p
max<
/p>
?
K
'
?
p
max
（
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
γ
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，
γ
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。
答：
r
2<
/p>
dG
?
?
dA<
/p>
dG
?
?
dA<
/p>
5
、溶液如何降低其表面自由能？
对于溶液，等温等压下，要使
dG
下降，除
了降低表面积外，因溶液的
γ
与溶液表面层的组成密切相关，还
可由溶液
自动调节不同组分在表面层中的数量使
γ
降低。
6
、什么是溶液的表面吸附？
答：根据能量最低原则，当溶质能降低溶剂的表面张力时，溶质表面层中的浓度比溶液内部大；
反之，溶质使溶剂
的表面张力升高时，溶质表面层中的浓度比内部的浓度低。这种表面浓
度与溶液内部浓度不同的现象叫做溶液的表
面吸附。
7
、水的表面张力因加入溶质形成溶液而改变，根据变化情况可将溶质分
为几类？
答
：水的表面张力因加入溶质形成溶液而改变，根据变化情况可将溶质分为两类：
1
）非表面活性物质
能使水的表面张力明显升高的溶质称为非表面活性物质。如无
机盐和不挥发的酸、碱等。这些物质的离子有较
3
强的水合作用，趋向于把水分子拖入水中，非表面活性物质在
表面的浓度低于在本体的浓度。如果要增加单位表面
积，所作的功中还必须包括克服静电
引力所消耗的功，所以表面张力升高。
2
）表面活性物质
加入后能使水的表面张力明显降低的溶质称为表面活性物质。
这种物质通常含有亲水的极性基团和憎水的非极
性碳链或碳环有机化合物。亲水基团进入
水中，憎水基团企图离开水而指向空气，在界面定向排列。表面活性物质
的表面浓度大于
本体浓度，增加单位面积所需的功较纯水小。非极性成分愈大，表面活性也愈大。但习惯上，只把
那些溶入少量就能显著降低溶液表面张力的物质，称为表面活性剂。
8
、表面活性物质在水溶液的表面是
如何排列的？
答：表面活性物质分子都是由亲水性的极性基团
和亲油性的非极性基团所构成，它们在水中的排列情况随其浓度不
同而异，浓度小时，分
子可以平躺在表面上；浓度增大时，表面活性物质分子在溶液表面定向排列，分子的极性基
团取向溶液内部，而非极性基团取向空间；当浓度增至一定程度，溶质分子占据所有表面积，就形成了饱和吸附
层。
再增大就会形成胶束。
9
、溶液的表面吸附量是什么？它与哪些因素有关？
< br>答：其定义为：单位面积表面层所含有溶质的物质的量比同量溶剂在本体溶液中所含溶质的物质的量的超出 值。它
与温度，压力，溶液的表面张力及溶液的浓度有关。
10
、如何求溶液的表面吸附量？
<
/p>
答：用吉布斯吸附等温式计算：
?
?
?
c
?
d
?
?
?
?
，由实验测定一组恒温下不同浓度
c
的表面张力，以
对
c
作图，
RT
?
dc
?
?
可得到γ
-c
曲线，将曲线上某指定浓度下的斜率
d
γ
/dc
带入吉布斯吸附
等温式，即可求得该浓度下溶质在溶液表面
的吸附量Γ。
11
、什么是溶液的饱和吸附量？如何求？
答：
当浓度足够大时，
则呈现一个吸附
量的极限值，
即
?
?
< br>?
?
。
此时若再增加浓度，
吸附量不再改变。
所以
< br>?
?
称
为饱和吸附量。
?
?
可以近似的看做是在单位表面上定向排列呈
单分子层吸附时溶质的物质的量。
12
、溶液的饱和吸附量与溶质分子的横截面积有何关系？如何求溶质分子的横截面积？
答：
?
?
可以
近似的看做是在单位表面上定向排列呈单分子层吸附时溶质的物质的量。求出
?
?
值，即可算出每个被
吸附的表面活性物质分子
的横截面积
A
s
。则每个分子的截面积
为：
A
s
?
1
?
?
L
式中
L
为阿伏加
德罗常数。
13
、测溶液的表面张力有哪些方法？
答：测定表面张力方法很多，如毛细管上升法、滴重法、吊环法、最大压力气泡法、吊片
法和静液法等。
14.
在最大泡压
法测定溶液的表面张力的实验中，玻璃毛细管下端液面是高于、低于还是与溶液液面相切？
答：毛细管中下端液面应与溶液液面应相切。
15
、液体表面层分子与液体内部的分子所处的环境是否一样？
答：界面两侧的环境不同；液体内部分子的吸引力是对称的，各个方向的
引力彼此抵销，总的受力效果是合力为零；
处在表面层的分子受周围分子的引力是不均匀
的，不对称的。
16
、什么是表面张
力？什么是表面自由能？两者有何区别和联系？
答：
（
1
）在液气两相的界面上，液体分子所受液体
内部分子的引力大于气体分子对它的引力，由此造成的使液体表
面缩小的力叫表面张力。
（
2
）在液
体的内部任何分子周围的吸引力是平衡的。可是在液体表面层的分子却不相同。因为表面层的分子，一方
面受到液体内层的邻近分子的吸引，另一方面受到液面外部气体分子的吸引，而且前者的作用要比
后者大。因此在
4
液体表面层中，每个分子都受到垂直于液面并指向液体内部的不平衡力（如图
83-l
所示）
。这种吸引力使表面上的分
子向内挤，促成液体的最小面积。要使液体的表面积增大就必须要反抗分子的内向力而作功，增加分子的位能 。所
以说分子在表面层比在液体内部有较大的位能，这位能就是表面自由能。
(3)
它们的共同点是：都反映了表面分子受
力不均匀的情况；两者的数值相同，量纲相同通常用同一符号表示。它们
的不同点是：两
者的物理意义不同，表面自由能是指等温、等压、保持组成不变的条件下，可逆地增加单位表面积
时，体系吉布斯自由能的增值。表面张力是指表面层分子垂直作用于单位长度的边界上且与表面相切的收
缩力。两
者的单位不同，表面自由能的单位是
J·
m-2
，而表面张力的单位是
N·
< br>m
-1
。
17
、要做好最大泡压法测定溶液的表面张力实验的关键步骤有哪些？
答：要做好这个实验关键因素有：正丁醇溶液浓度要准确配制，测定正丁醇
溶液表面张力时按从稀到浓依次进行，
玻璃器皿必须洗涤清洁，毛细管及测定管一定要用
待测液润洗；测定时毛细管一定要与液面保持垂直，端面刚好与
液面相切；控制好滴液瓶
的放液速度，水的流速每次均应保持一致，尽可能使气泡呈单泡逸出，以利于
△
p
max
读数的
准确性
；温度应保持恒定，否则对
γ
的测定影响较大。
18
、用最大泡压法准确测定溶液的表面张力需注意
哪些问题？
答：用最大泡压法准确测定溶液的表面张力需注意以下问题：
（
1
）在测定有效数据之前一定要检查
系统的气密性，否则数据不真实。
（
2
）连接压力计与毛细管及滴液瓶用的乳胶管中不应有水等阻塞物，否则压力无法传递至
毛细管，将没有气泡
自毛细管口逸出。
（
3
）测定时毛细管及测定管应洗涤干净，以玻璃不挂水珠为
好，否则，气泡可能不呈单泡逸出，而使压力计读
数不稳定，如发生此种现象，毛细管应
重洗。
（
4
）测定时毛细管一定要与液面保持垂直，端面刚好与液面相切，若毛细管末端插入到溶液内部，则气泡外的
压力：
p
外
= p<
/p>
系统
+ρgh
，此时因为
h
不等于
0
，在气泡的半径等
于毛细管半径时：
p
内
=p
大气
-
2γ/r
＝
p
外
=
p
系统
+ρgh
△
p
max
= p
大气
-
p
系统
=ρgh +2γ/r
计算公式将只能采用
?
?
（
5
< br>）
控制好滴液瓶的放液速度，
水的流速每次均应保持一致
，
尽可能使气泡呈单泡逸出，
以利于读数的准确性。
（
6
）数字微压差仪上
显示的数字为实验系统与大气压之间的压差值。要读取最大压力差数值，因为
△
p
max
与毛
细管的半
径
r
是对应的，只有这样才能获得一致的数据。
< br>（
7
）正丁醇溶液要准确配制，使用过程中防止挥发损失
。测定正丁醇溶液表面张力时按从稀到浓依次进行，毛
细管及测定管一定要用待测液润洗
，否则测定的数据不真实。毛细管的清洗方法：将毛细管在下次被测溶液中沾一
下，溶液
在毛细管中上升一液柱，然后用洗耳球将溶液吹出，重复
3
～<
/p>
4
次。
（
8
）温度应保持恒定，否则对
γ
的测定影响较大。
19
、在最大泡压法测定溶液的表面张力实验中，测量液体表面张力时为什么要读取最大压力差？
答：因为
γ= r/2×
△
p
max
，只有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，所以读取最大压差。
20
、在最大
泡压法测定溶液的表面张力实验中，测量液体表面张力时滴水过快，对测量结果有何影响？
答：有影响，若测量液体表面张力时滴水过快就会使测定管中出气泡不是呈单个冒出
，出泡速率快将使表面活性物
质来不及在气泡表面达到吸附平衡，也将使气体分子间摩擦
力和流体管壁间的摩擦力增大，这将造成压力差增大，
使表面张力测定值偏高。
21
、
在最大泡压法
测定溶液的表面张力实验中，
测量表面张力时毛细管末端插入到溶液内部进行测量行吗？
为什么？
答：不行！如果将毛细管末端插入到溶液内部进行测
量，则气泡外地压力：
p
外
= p
系统
+ρgh
，此时因为
< br>h
不等于
0
，
< br>在气泡的半径等于毛细管半径时：
p
内
< br>=p
大气
-
2γ/r
＝
p
外
=
p
系统
+ρgh
△
pmax =
p
大气
-
p
系统
=ρgh +2γ/r
计算公式将只能采用
公公式
(
?
p
max
?
?
gh
)
r<
/p>
2
?
?
(
?
p
max
?
?
gh
)
r
2
5
公式
,
那么在实验操作时，就需要测量
h
，使实验变繁
琐，不可取。
< br>22
、在最大泡压法测定溶液的表面张力实验中，表面张力仪的清洁与否和温度的
不恒定对测量数据有何影响？
答：若表面张力仪不干净，则气
泡可能不成单泡冒出，使压力计读数不稳定，给实验带来较大的误差，同时表面张
力仪不
干净会影响溶液的表面张力。因为表面张力与温度有很大的关系，如温度不恒定则对表面张力的测量会带来
较大的误差。
23
、在最大泡压法测定溶液的表面张力实验中，为什么要求从毛细管中逸出的气泡必须均匀而间断？
答：因为毛细管中逸出的气泡必须均匀而间断，使得所测最大压差准确。如抽
气太快，气泡的形成与逸出快而不稳
定，将会使最大压差的读数不稳定，给实验带来较大
的误差，可以通过控制滴液的速度快慢来控制出泡速度。
24
、在最大泡压法测定溶液的表面张力实验中，如何控制出泡速度？若出泡速度太快对表面
张力测定值有何影响？
答：本实验控制出泡速率是通过控制滴
定管中液体滴定速度来实现。若出泡速率快太将使表面活性物质来不及在气
泡表面达到吸
附平衡，也将使气体分子间摩擦力和流体管壁间的摩擦力增大，这将造成压力差增大，使表面张力测
定值偏高。
25
、在最大
泡压法测定溶液的表面张力实验中，哪些因素影响表面张力的测定？应当如何减小或消除这些因素的影
响？
答：影响因素有：
（
1
）系统的气密性；
（
2
）毛细管及测定管是否清洗干净；
（
3)
滴液瓶的放液速度；
（
4)
读取数字微
压差仪上压差值；
(5)
正丁醇溶液浓度是否准确配置。
减小或消除这些因素的方法有：
（<
/p>
1
）在测定有效数据之前一定要检查系统的气密性，否则数据不真
实。
（
2
）
连接压力计与毛细管及滴液瓶用的乳胶管中不应有水等阻塞物，否则压力无法传递至毛细管，将没有气泡自毛
细管口逸出。
（
3
）测定时毛细管及测定管应洗涤干净，以玻璃不挂水珠为好，否则，气泡可能不呈单泡
逸出，而使压力计读数不
稳定，如发生此种现象，毛细管应重洗。
（
4
）
测
定时毛细管一定要与液面保持垂直，
端面刚好与液面相切，
若毛
细管末端插入到溶液内部，
则气泡外的压力：
p
外
= p
系统
+ρgh
，此时因为
h
不等于
0
，在气泡的半径等于毛细管半径时：
p
内
=p
大气
-
2γ/r
＝
p
外
= p
系统
+ρgh
△
pmax =
p
大气
-
p
系统
=ρgh +2γ/r
计算公式将只能采用
?
?
（
5
< br>）控制好滴液瓶的放液速度，水的流速每次均应保持一致，尽可能使气泡呈单泡逸出，以利于读数的准确性 。
（
6
）数
字微压差仪上显示的数字为实验系统与大气压之间的压差值。要读取最大压力差数值，因为△
pmax
与毛细
管的半径
r
是对应的，只有这样才能获得一致的数据。
< br>（
7
）正丁醇溶液要准确配制，使用过程中防止挥发损失
。测定正丁醇溶液表面张力时按从稀到浓依次进行，毛细管
及测定管一定要用待测液润洗
，否则测定的数据不真实。毛细管的清洗方法：将毛细管在下次被测溶液中沾一下，
溶液
在毛细管中上升一液柱，然后用洗耳球将溶液吹出，重复
3
～<
/p>
4
次。
26.
玻璃毛细管插入不同的溶液中，毛细管中的液面高于、低于还是与溶液液面相平？
答：实际上，这里既涉及到润湿的问题，又涉及弯曲表面附加压力的
问题，而这两个问题都与表面张力有关。
能润湿，则形成凹面，产生一指向溶液外部的附
加压力，使毛细管中的液面高于溶液液面；如果接触角为
90°
，则形
成平面，不产生附加压力，毛细管中的液面与溶液液面相平；不能润湿，则形成凸
面，产生一指向溶液内部的附加
压力，使毛细管中的液面低于溶液液面，如玻璃毛细管插
入汞中。
(
?
p
max
?
?
gh
)
r
2
3
、固体在溶液中的吸附
1.
简述测定活性炭在醋酸水溶液中对醋酸的吸附求出活性炭比表面的实验原理。
答：根据固体对气体的单分子层吸附理论，认为固体表面的吸附作用是单分子
层吸附，即吸附剂一旦被吸附质
占据之后，
就不能吸附。
Γ
∞
为饱和吸附量，
即固体完全被吸附质占据，
再假定吸附质分子在吸附剂表面上是直立的，
23
???
6.02
?
10
?
0.243
每
个醋酸分子所占的面积以
0.243nm
2
计算，则吸附剂的比表面
s
0
?<
/p>
?
?
N
A
a
?
?
，则
18
10
6
只要求出Γ
∞
，就可以求出吸附剂的比表面。
固
体
在
溶
液
中<
/p>
吸
附
量
：
?
?
x
?
c
0
?
c
?
V
?
m
m
< br>，
固
体
在
溶
液
中
吸
附
符
合
兰
格
缪
尔
吸
附
等
温
式
：
?
?
?
< br>?
c
1
1
ck
?
?
c
，以
c
?<
/p>
对
c
作图，得一直线，由直线的斜率可求
得
Г
∞
，
重新整理可得：
?
< br>?
k
?
1
?
ck
?
?
2.
在固体在溶液中的吸附实验中，为了节省时间，如果震荡机一次放不下全部样品，
那么，你认为应先放浓度低的
还是浓度高的样品去震荡？为什么？
答：应该先放浓度低的样品去振荡。因为在一定的浓度范围里，随着浓度的增大吸附
越容易达到平衡，先放浓
度小的溶液振荡可节约时间。
3.
在固体在溶液中的吸附实验中，对滴定用的锥形瓶作如下
的处理：
（
1
）洗涤后锥形瓶没吹干，
（
2
）用待测液洗涤
< br>锥形瓶两次，问对实验有何影响？
答：
（
1
）中的情形对实验没有影响，因为在滴定时，只与
物质的量有关，而与浓度是无关的。
（
2
）中的情形对
实验是有影响的，将会使实验的结果偏大，用待测液洗涤会使锥形瓶中的
物质的量增大。
4.
在固体在溶液中的吸附实验中，如何判断吸附平衡的达到？
答
:
取少许滴定，前后两次取样量相
同，滴定消耗试剂的量在误差允许的范围内，则可判定已经达到了平衡。
5.
固体在溶液中的吸附实验中，活性碳在
< br>HAc
水溶液中对
HAc
的吸附
达到平衡后溶液的浓度会怎样？
答：达到平衡后溶液的浓度将
降低到某一值后不再随时间的改变而改变。
6.
在固体在溶液中的吸附实验中，吸附作用与那些因素有关？
<
/p>
答：在固体在溶液中的吸附实验中，吸附作用与下列因素有关：
（
1
）温度，固体在溶液中吸附是放热过程，因
< br>此，一般温度升高，吸附量减少。
（
< br>2
）溶解度，溶解度越小的溶质越易被吸附。
（
3
）吸附剂、溶质和溶剂的性质，
吸附服从相似
相吸的原则。
（
4
< br>）界面张力，界面张力越低的物质越易在界面上吸附。
7.
固体吸附剂吸附气体与从溶液中吸附溶质有何不同？
答：与气体吸附比较，溶液吸附更复杂，因为溶液中各种组分，包括溶剂、溶质、电解质溶液中的
各种离子和
分子，均会在固—液界面上竞相吸附，存在一系列的可能互相关联的吸附平衡
。其次溶液吸附较气体吸附要慢很多，
因为被吸附组分必须通过扩散穿越一个相当厚度的
溶剂层方能到达固面。
8.
试比较弗罗因德利希吸附等温式与兰缪尔吸附等温式的优缺点？
答：弗罗因德利希吸附等温式是经验公式，比较简单易求，只适用于一些浓度适中的溶液
；兰缪尔吸附等温式
适用的范围较广，能求出吸附剂的比表面积，但是比实际值小一点。
9.
在固体在溶液中的吸附实验中
，如何加快吸附平衡的到达？如何判定平衡已经到达？
答：振
荡，适当的升高温度可加快吸附平衡的到达。取少许滴定，前后两次取样量相同，滴定消耗试剂的量在
误差允许的范围内，则可判定已经达到了平衡。
10.
在固体在溶液中的吸附实验中，引入误差的主要因素是什么？
答：醋酸的挥发，实验过程并非是用蒸馏水，而是用自来水，其中溶有少量的
CO
2
，还有滴定的读数误差以及
系统误差等这些都是引入误差的因素。
11.
根据兰格缪尔单分子层吸附的模型计算的比表面积，比实际值大还是小？为什么？
答：根据兰格缪尔单分子层吸附的模型计算的比表面积，往往要比实际数值
小一些。原因有二：一是忽略了界
面上被溶剂占据的部分；二是吸附剂表面上有小孔，醋
酸不能钻进去，故这一方法所得的比表面一般偏小。不过这
一方法测定时手续简便，又不
要特殊仪器，故是了解固体吸附剂性能的一种简便方法。
12.
在配制
50
mL
醋酸溶液时，要随时盖好瓶塞，为什么？
答：因为醋酸易挥发，随时盖好瓶塞以防醋酸挥发。
13.
从锥形瓶里取样分析时，若不小心吸入了少量的活性炭
，对实验结果有什么影响？
答：使测得的平衡浓度偏大，计算的吸附量将偏小。
7
14.
Freundlich
经验方程：
l
g
Г
＝
相同？为什么？
答：两个
k
是不一样的。<
/p>
1
ck
lg<
/p>
c
+lg
k
中的常数
k
和
Langmuir
吸附等温式：
?<
/p>
?
?
?
中的常数
k
是否
n<
/p>
1
?
ck
Fre
undlich
经验方程中的
k
是经验
常数，
由温度、溶剂、
吸附质及吸附剂的性质决定，
无物理意义；
而
Langmuir
吸附等温式中的
k
是吸附系数，带有吸附和脱附平衡的
平衡常数的性质，有物理意义。
15.
Freundlich
经验方程式的适用范围？
答：
Freundlich
经验方程属于纯系经验方
程式，只适用于浓度不太大和不太小的溶液。
16.
按记录表格中所规定的浓度配制
50
mL
醋酸溶液时，锥形瓶是否需要干燥？为什么？
答：必须干燥。因为醋酸的初始浓度是准确的，才能准确计算出活性炭对醋酸的吸附量。< p>
17.
实验中为什么过滤活性炭时，要弃去部分最初滤液？
答：由于活性炭的吸附是通过自身空隙结构来实现，因此最初过滤的活性炭是饱和吸附的，空隙被
醋酸分子填
满了，不能真实反映活性炭的吸附率，所以要弃去。
18.
活性炭在反复使用很多次老化后，继续用来进行实验，
会对实验产生什么影响？
答：活性炭老化后，对醋酸的吸附作
用减弱，造成实验结果偏小。
19.
实验中，先配制醋酸溶液，最后加入活性炭，这样做的目的是什么？
答：防止活性炭吸附水而产生误差。
4
、
粘度法测定水溶性高聚物相对分子质量
1
、简述黏度法测定水溶性高聚物相对分子量的实验原理。
答：相对分子质量是聚合物的基础数据，但高聚物相对分子质量大小不一，参差不齐，一
般在
10
3
-10
7
之间，所以平
常所测高聚物的相对分子质量是平均相对分
子质量。粘度法测定高聚物相对分子质量，设备简单，操作方便，有相
当好的实验精度，
其适用的相对分子质量范围为
10
4
-
10
7
。高聚物溶液的粘度，主要反映了液体在流动时存在的内
摩
擦。
溶液粘度的命名
名称
溶剂的黏度
溶液的黏度
相对粘度
η
r
符号和定义
η
0
η
?
r
?
?
?
0
增比粘度
η
sp
?
sp
?
?
?
?
?
0
?
?
0
?
?
r
?
1
?
sp
?
比浓粘度
c
?
?
?
?
?
K
'
?
?
?
c
2
2
比浓对数粘度
ln
?
r
c<
/p>
?
?
?
?
?
?
?
?
?
c
特性粘度
?
?
?
?
K
M<
/p>
?
?
?
?
lim
c
?
0
?
sp
c
?
lim
c
?
0
ln
?
r
c
测定液体粘度的方
法，主要有毛细管法（测定液体通过毛细管的流出时间）；落球法（测定圆球在液体里的下
落速度）及转筒法（测定液体在同心轴圆柱体间相对转动的影响）。在测定高分子溶液的特性粘度
[
η
]
时，以毛细管
法最为方便。
当
液
体
在
毛
细
管
粘
度
计
内
因
重
力
作
用
而
流
< br>出
时
，
遵
守
泊
肃
叶
定
律
：
8
-
-
-
-
-
-
-
-
-
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