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正文內(nèi)容

1燃燒熱的的測(cè)定(編輯修改稿)

2024-09-27 13:21 本頁(yè)面
 

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 L? 和 t 時(shí)的 tL 可計(jì)算速率常數(shù) k。反應(yīng)速率常數(shù) k 與溫度 T 的關(guān)系一般符合阿累尼烏斯方程式,即 a2EdlnkdT RT?積分得 aElnk CRT?? ? 式中 C積分常數(shù) Ea反應(yīng)的表觀活化能。顯然在不同的溫度下測(cè)定速率常數(shù) k,以 lnk 對(duì) 1/T 作圖,應(yīng)得一條直線,由直線的斜率可算出 Ea 值,也可以測(cè)定兩個(gè)溫度的速率常數(shù)。可得 a21 2 111EkLn k R T T??? ? ????? 三、實(shí)驗(yàn)步驟: 1 恒溫槽調(diào)節(jié)及溶液的配制: 調(diào)節(jié)恒溫槽 溫度為 25℃ , 用微量進(jìn)樣器配制 CH3COOC2H5溶液 50mL將叉形電導(dǎo)池及兩個(gè)大試管洗凈烘干放入恒溫槽中,在一大試管中加入 10mL ,與同體積的蒸餾水混合均勻,待測(cè);另一大試管中加入 20mL 溶液,恒溫;在叉形電導(dǎo)池的直管中加入 10mL CH3COOC2H5,在支管中小心加入 10mL ,用橡皮塞塞好恒溫。 2 0L 的測(cè)定: 調(diào)節(jié)好電導(dǎo)率儀,測(cè)量數(shù)據(jù)直接通過 A/D 轉(zhuǎn)換,由計(jì)算機(jī)程序控制繪制 0 ttLLLL??? t 的圖 3 L? 的測(cè)量: 將電導(dǎo)電極沖洗干凈,吸干后放入裝有 的大試管中,恒溫幾分鐘,開始測(cè)試,計(jì)算機(jī)顯示 L? 的具體數(shù)值。 4 tL 的測(cè)量: 將電導(dǎo)電極插入叉形電導(dǎo)池中恒溫 10min 后將側(cè)支管中 溶液全部倒入直管中,將叉形管中溶液在二支管中往返幾次使溶液混合混勻,同時(shí)測(cè)量 tL , 40min 后計(jì)算機(jī)自動(dòng)停止實(shí)驗(yàn)。 原始記錄 L0 L∞ 25℃ 35℃ 乙酸乙酯: : 四、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理 (列出詳細(xì)計(jì)算步驟) (1) 通過 25℃ 、 35℃ 的 k 值,求活化能。 注意實(shí)驗(yàn)操作順序,計(jì)算機(jī)記錄和叉形管中溶液的混合要同時(shí)進(jìn)行。 aa21 2 1aa111 6 .5 8 1 6 6 1 18 .0 5 8 8 9 2 8 .3 1 4 3 0 8 .1 2 9 8 .15 5 .0 9 k J/m o lEln k CRTEklnk R T TElnE? ? ???? ? ? ???????? ? ? ??????? (2) 實(shí)驗(yàn)結(jié)論: 通過對(duì) 25℃ 、 35℃ 條件下的 0L 、 L? 、 tL 值得測(cè)定,再由計(jì)算機(jī)作出 0 ttLLLL??? t 圖,得到了兩條傾斜的直線,由直線的斜率可計(jì)算出 k 值,分別為 k1=,k2=酯的皂化反應(yīng)是二級(jí)反應(yīng)得結(jié)論。最后由不同的兩個(gè)溫度下的 k 值計(jì)算出 Ea 值,說(shuō)明可以直接利用測(cè)定溶液電導(dǎo)率的方法來(lái)測(cè) 定速率常數(shù)以及反應(yīng)的活化能。能夠避免繁瑣的濃度限制,這是本實(shí)驗(yàn)方法的優(yōu)點(diǎn),但是它也具有電導(dǎo)率測(cè)量易受外界影響以及溶液的傳熱及濃度不均而引起誤差的缺點(diǎn)。 使用電導(dǎo)率儀時(shí),在測(cè)量之前必須先校正,測(cè)量完一組之后,在測(cè)另一組之前也要先校正。 (3) 誤差分析: 首先,儀器有誤差。其次,在配制乙酸乙酯溶液時(shí)溶液體積稱量的不準(zhǔn),導(dǎo)致溶液濃度不準(zhǔn)確。在用微量進(jìn)樣器吸乙酸乙酯溶液時(shí)速度不夠快,導(dǎo)致溶液揮發(fā)。 NaAc 和 NaOH 的濃度也不夠準(zhǔn)確。最后,電導(dǎo)率儀校正時(shí),探頭電極沒有恒溫 25℃ 環(huán)境中。 強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)報(bào)告書寫:格式規(guī)范、字跡工整、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不得涂改、要有誤差分析。 11 H2O2 分解反應(yīng)(一級(jí)反應(yīng)) 速率常數(shù)的測(cè)定 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1.用靜態(tài)法測(cè)定 H2O2分解反應(yīng)的速率常數(shù)和半衰期。 2.了解濃度、溫度和催化劑等因素對(duì)一級(jí)反應(yīng)速率常數(shù)的影響。 3.學(xué)會(huì)用圖解法計(jì)算反應(yīng)的速率常數(shù)。 二、實(shí)驗(yàn)原理 基元反應(yīng)的 反應(yīng)速率只與反應(yīng)物濃度的一次方成正比的反應(yīng)為一級(jí)反應(yīng)。過氧化氫是很不穩(wěn)定的化合物,在沒有催化劑作用時(shí)也能分解,特別是在中性或堿性水溶液中,但分解速率很慢。當(dāng)加入催化劑時(shí)能促使過氧化氫較快分解,分解反應(yīng)為 ??? 2222 O21OHOH 在介質(zhì)和催化劑種類、濃度( 或質(zhì)量)固定時(shí),反應(yīng)為一級(jí)反應(yīng),其速率方程為 kctc??dd 積分,得 ktcc ??0ln 式中 c0——H2O2的初始濃度; c——t 時(shí)刻 H2O2的濃度; k——反應(yīng)的速率常數(shù); 反應(yīng)的半衰期為 kt 2ln21 ? 在 H2O2催化分解過程中, t 時(shí)刻 H2O2的濃度變化可以通過測(cè)量在相應(yīng)時(shí)間內(nèi)分解放出的氧氣的體積得出。因?yàn)樵诜纸膺^程中,反應(yīng)放出氧氣的體積在恒溫 恒 壓下正比于分解了的 H2O2的物質(zhì)的量。若以 V∞表示 H2O2全部分解時(shí)放出氧氣的體積, Vt 表示 H2O2在 t 時(shí)刻分解放出氧氣的體積,則 ??Vc0 )( tVVc ?? ? 了解一級(jí)反應(yīng)的特點(diǎn)及含義。 ktV VV t ?????ln V∞可用下列兩種方法求得: (1) 加熱法。在測(cè)量若干個(gè) Vt 的數(shù)據(jù)后,將 H2O2溶液加熱至 50~55℃ ,保持約 15 min,即可認(rèn)為 H2O2已基本分解完全,冷卻至室溫后,記下量氣管的讀數(shù),即為 V∞。 (2) 外推法。以 Vt—t1 作圖。將直線部分外推至 01?t 處,其截距即為 V∞。 測(cè)量一系列不同時(shí)刻的 Vt 及 V∞,根據(jù) ktV VV t ?????ln,以 ln(V∞Vt)對(duì) t 作圖,由直線斜率可求得反應(yīng)的表觀速率常數(shù) k。 根據(jù)阿侖尼烏斯方程,在測(cè)得兩個(gè)以上 k 值時(shí),可計(jì)算反應(yīng)的活化能 E∞。 在水溶液中能加快過氧化氫分解反應(yīng)速率的催化劑有很多種,如KI、 Pt、 Ag、 MnO FeCl3等。本實(shí)驗(yàn)采用 KI 為催化劑,在室溫條件下測(cè)定過氧化氫分解反應(yīng)的速率常數(shù)和半衰期。根據(jù)圖 , 按 H2O2分解放出的氧氣 量 壓低量氣管的液面,在不同的時(shí)刻調(diào)節(jié)水準(zhǔn)瓶液面,使其與量氣管的液面相平,同時(shí)記錄時(shí)間和量氣管的示值,即得每個(gè)時(shí)刻放出氧氣的體積。 三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 (1) 用移液管量取 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 30%的 H2O2 溶液,放入100mL容量瓶中,加蒸餾水稀釋至刻度,配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 %的 H2O2溶液。 (2) 用移液管量取新配制的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 %的 H2O2 溶液 50mL,放入 250mL 錐形瓶中,并放入一個(gè)磁子,塞好瓶塞。 (3) 試漏。旋轉(zhuǎn)三通活塞 4,使系統(tǒng)與外界相通,舉高水準(zhǔn)瓶,使液體充滿量氣管 。然后旋轉(zhuǎn)三通活塞 4,使系統(tǒng)與外界隔絕,降低水準(zhǔn)瓶,使量氣管與水準(zhǔn)瓶 液 位相差 10cm 左右,若保持 3min 不變,即表示不漏氣;否則應(yīng)找出系統(tǒng)漏氣的原因,并設(shè)法排除之。然后讓系統(tǒng)通大氣,調(diào)節(jié)水準(zhǔn)瓶,使量氣管和水準(zhǔn)瓶 里 的水位相 一致 并處于上端刻度為零處。 (4) 加入 molL1KI 溶液 10mL,迅速將塞塞緊。打開電磁攪拌器 (不能打開加熱開關(guān) ),同時(shí)記錄反應(yīng)起始時(shí)間,旋轉(zhuǎn)三通活塞,使系統(tǒng)與大氣隔絕,每隔 1min 讀取量氣管讀數(shù) 1 次,共讀 18~ 20 組數(shù)據(jù)。 外推法的意義和結(jié)果。 (5) 將錐形瓶加熱至 50~ 55℃ ,保持 15~ 20min,再冷卻至室溫后,讀取量氣管讀數(shù),即為 V∞。 四、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理 (1) 列出 t、 1/t、 Vt、 (Vt - rt)數(shù)據(jù)表。 (2) 以 Vt- 1/t 作圖,將直線外推至 1/t= 0 處,其截距為 V∞,并將其與加熱法求得的 V∞進(jìn)行比較、討論。 (3) 以 In(V∞- Vt)- t 作圖,求出直線斜率。 (4) 計(jì)算分解反應(yīng)的速率常數(shù) k 和半衰期 t1/2(t1/2= / k)。 本實(shí)驗(yàn)重點(diǎn) 1.儀器的調(diào)試和檢漏。 2.?dāng)?shù)據(jù)的正確處理,計(jì)算時(shí)應(yīng)扣除同溫度下水的分壓。 強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)報(bào)告書寫:格式規(guī)范、字跡工整、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不得涂改、要有誤差分析。 13 電解質(zhì)的摩爾電導(dǎo) 與弱電解質(zhì)電離常數(shù)的測(cè)定 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1.掌握電導(dǎo)的測(cè)定方法,學(xué)會(huì)測(cè)定電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)。 2.通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定,計(jì)算出電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)率,摩爾電導(dǎo),弱電解質(zhì)溶液離解度及理解常數(shù)。 二、實(shí)驗(yàn)原理 (1) 電導(dǎo)的定義為 11ΩL R ?? 。當(dāng)導(dǎo)體內(nèi)截面積 S=1m2,兩極間距 l=1m,其具有的電導(dǎo)稱為電導(dǎo)率 L ,由此可知 SLLl? ,其電導(dǎo)率 lLLS? 。 當(dāng) l 距離為 1m 的兩平行電極板間容納 1mol 的電解質(zhì)時(shí),其電導(dǎo)又被稱為摩爾電導(dǎo)率 m? , 設(shè)距離為 1m,體積為 Vm內(nèi)含有 1mol 物質(zhì)的物質(zhì)的電解質(zhì),測(cè)得的電導(dǎo)即為 m? ,則 mmLLV c? ?? (1) 對(duì)于一個(gè)固定的電導(dǎo)電極, lS 為一常數(shù),稱為電極常數(shù) k,通常它是通過測(cè)定一個(gè) 已知電導(dǎo)率 L 的溶液的電導(dǎo) L ,由公式 (1)求出 lLk SL??,測(cè)得 k 后,任意溶液的 L 可通過 L kL? 求得,而 L 可通過測(cè)定溶液的電阻 R(R=1/L)求出。 m? 隨濃度而變 ,但其變化規(guī)律對(duì)強(qiáng)弱電解質(zhì)是不同的,強(qiáng)電解質(zhì)的稀溶液為 mmAc????? ,根據(jù)離子獨(dú)立定律m mmLL? ?? ? ???。弱電解質(zhì)的離解度與摩爾電導(dǎo)率的關(guān)系 mm?? ??? 。對(duì)于氧化數(shù)為 1 的弱電解質(zhì)22 mm m m1 ( )ccK ???? ? ? ??????。因此測(cè)得不同濃度下的 m? ,可算出離解度 ? 和離解常數(shù) K? 。 (2) 測(cè)定電導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)方法,電導(dǎo)的測(cè)定是根據(jù)惠斯登電橋原理,如右圖,按電路分支定律, 3124RRRR? 。如果 R2, R3, R4全部已知,則可求出 R1值,選擇 34 1RR? ,則改變 R2 使其電橋平衡,故可知 R1= R2,從而測(cè)出電解池溶液的電阻 R1。由 1L R? 算出溶液的電導(dǎo) L,交流電路中的電導(dǎo)池是 由兩鉑片組成的,加上電極的雙電層電容,所以 Rx可以看作是一不大的電容 C1與一電阻 R1并聯(lián)的等效電路平衡 R2上亦并聯(lián)一可變電容 C2并使 C1 =C2。 三、實(shí)驗(yàn)步驟 (1) 接好線路,調(diào)節(jié)恒溫槽至 25℃ 。 (2) 測(cè)定電導(dǎo)電極常數(shù) K,電導(dǎo)池及電極用蒸餾水洗凈,用 KCl 溶液洗 2~ 3 次,倒入 ,插好電極,在恒溫槽中恒溫 15min,打開信號(hào)發(fā)生器及示波器,調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器輸入合適的信號(hào)然后調(diào)節(jié) R3: R4= 1: 1。再調(diào)節(jié) R2,使波形盡量為一直線,此時(shí)電橋達(dá)到平衡。記下有關(guān)數(shù)據(jù),重復(fù)做幾次,使結(jié)果相近。 (3) NCl 溶液的配制及電導(dǎo)的測(cè)定,將 液,分別配制濃度為 、 、 、 溶液各 100mL,按濃度由低到高的順序,用 (3)的測(cè)定方法測(cè)這 5 中濃度溶液的電阻。 (4) HAc 溶液的配制及電導(dǎo)的測(cè)定,方法與 NaCl 的配制及電導(dǎo)的測(cè)定相同。 原始記錄 KCl 的電阻為 270Ω 濃度 (mol/L) 電阻 NaCl/Ω HAc/Ω 4600 11500 2400 8100 1170 5600 640 4000 330 2800 交流信號(hào)發(fā)射 R4 R2 R3 RX ~ 連接電路是本實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵,了解示波器的用法 。 四、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理 (1)計(jì)算電導(dǎo)電極常數(shù) K。 解: ∵ m Lc??, ∴ mLc?? 又 LkL? , 1L R? , ∴ k L R?? 即 3 1m 0 . 0 2 0 . 0 1 3 8 2 7 0 1 0 7 4 . 5 2 mk c R?? ? ? ? ? ? ? ? (2) 計(jì)算不同濃度下的氯化鈉,醋酸溶液的摩爾電導(dǎo)率,列成表格,并繪出 m c? ? 圖,求出 mNaCl?? 。 NaCl(mol/L) Rx/Ω 330 640 1170 2400 4600 λm/Sm2mol1 c1/2 HAc(mol/L) Rx/Ω 2800 4000 5600 8100 11500 λm/Sm2mol1 c1/2 0 1 2 3 4 5 6 70 .0 1 0 00 .0 1 0 40 .0 1 0 80 .0 1 1 20 .0 1 1 60 .0 1 2 00 .0 1 2 40 .0 1 2 80 .0 1 3 20 .0 1 3 60 .0 1 4 0conductance / (s * m 2 / mol )c1 / 2 / (mol / L 1)1/2 0 .0 0 .5 1 .0 1 .5 2 .0 2 .5 3 .0 3 .5 4 .0 4 .50 .0 0 1 00 .0 0 1 50 .0 0 2 00 .0 0 2 50 .0 0
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