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：

（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）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。

（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3～4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。

(?pmax??gh)r23、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0.243nm2计算，则吸附剂的比表面s0???NAa??，则1810 6

只要求出Γ∞，就可以求出吸附剂的比表面。

固体在溶液中吸附量 ：

??x?c0?c? V?mm，固体在溶液中吸附符合兰格缪尔吸附等温式：

????c11ck??c ，以c?对c作图，得一直线，由直线的斜率可求得Г∞， 重新整理可得：??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？

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，因此，一般温度升高，吸附量减少。 （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）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CO2，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： lgГ＝相同？为什么？

答：两个k是不一样的。

1cklgc +lgk 中的常数k和Langmuir吸附等温式： ???? 中的常数k是否n1?ckFreundlich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。 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103-107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104-107。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ηr 符号和定义 η0 η ?r???0 增比粘度ηsp ?sp?????0??0??r?1 ?sp ?比浓粘度 c?? ???K'? ??c 22比浓对数粘度 ln?rc?? ????? ??c 特性粘度? ???KM ? ???limc?0?spc?limc?0ln?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出时，遵守泊肃叶定律：

8

??hgr4tV??m?8lV8?lt

???hgr48lV,??mV8?l

????t??t?t??0t0

式中β＜1，当t＞100s时，等式右边第二项可以忽略?r?

进而可分别计算得到ηsp、ηsp/c和lnηr/c值。配置一系列不同浓度的溶液分别进行测定，以ηsp/c和lnηr/c为同一纵坐标，c为横坐标作图，得两条直线，分别外推到c＝0处，其截距即为[η]，K，α已知，即可得到M。

粘度法测定高聚物相对分子质量，最基础的是测定t0、t、c，实验的关键和准确度在于测量液体流经毛细管的时间、溶液浓度的准确度和恒温程度等因素 2、高聚物相对分子质量具有什么特点？

答：高聚物相对分子质量大小不一，参差不齐，一般在103-107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。

3、什么是液体的黏度？

答：液体的黏度是指液体对流动所表现的阻力，这种力反抗液体中邻接部分的相对移动，因此可看作是一种内摩擦。 4、溶液的黏度包括哪些内摩擦？

答：溶液的黏度包括以下三种内摩擦：1）溶剂分子与溶剂分子之间的内摩擦，2）高聚物分子间的内摩擦，3）高聚物分子与溶剂分子之间的内摩擦。 5、溶液的黏度与哪些因素有关？

答：溶液的黏度与溶质的结构、溶液浓度、溶剂性质、温度以及压力等因素有关。 6、什么是相对黏度ηr、增比黏度ηsp、比浓黏度ηsp/c、比浓对数黏度lnηr/c、特性黏度[η]？

答：在同一温度下，高聚物溶液的黏度η一般都比纯溶剂的黏度η0大，即η＞η0。因为液体黏度的绝对值测定很困难，所以一般都是测定溶液与溶剂的相对黏度ηr：

?r???0 （1）

相对于溶剂，溶液黏度增加的分数称为增比黏度，记为ηsp，即：

?sp????0??r?1 （2） ?0相对黏度ηr反映的是溶液的黏度行为，增比黏度ηsp则反映的是扣除了溶剂分子之间的内摩擦效应，仅留下纯溶剂与高聚物分子之间，以及高聚物分子之间的内摩擦效应。显然，溶液的浓度越大，黏度也越大，为了便于比较，引入比浓黏度ηsp/c及比浓对数黏度lnηr/c。当溶液无限稀释时，每个高聚物分子彼此相隔极远，其相互间的内摩擦可忽略不计，此时溶液所表现出的黏度主要反映了高聚物分子与溶剂分子间的内摩擦，定义为特性黏度[η]，其值与浓度无关，仅取决于溶剂的性质及高聚物分子的形态与大小。计算公式如下：

????limc?0式表示：

?spc?limln?rc?0c （3）

在足够稀的高聚物溶液中，ηsp/c和lnηr/c与c之间的关系可由经验公

?spc

?????K'???c （4）

29

ln?r2?????????c （5） c式中，系数K与β分别称为赫金斯（Huggins）常数和克拉默（Kramler）常数。K表示溶液中聚合物之间和聚合物与溶剂分子之间的相互作用，K值一般来说对摩尔质量并不敏感。

因此，通过ηsp/c与c和lnηr/c与c作图将得到两条直线，外推至c＝0时所得截距即为[η]，外推法求[η]如图85-1所示。

7、特性黏度[η] 与高聚物平均相对分子质量M有何关系？

答：高聚物分子的相对分子质量越大，则它与溶剂分子间的接触表面也越大，因此摩擦就大，表现出的特性黏度也大。实验证明，当聚合物、溶剂和温度确定以后，特性黏度[η]的数值只与高聚物平均相对分子质量M有关，它们之间的半经验关系可用马克-豪威克（Mark-Houwink）方程式表示：

''????KM? （6）

式中K为比例常数 ，α是与分子形状有关的经验常数。K和α值与温度、聚合物和溶剂性质有关，在一定的相对分子质量范围内与相对分子质量无关。K值受温度的影响较明显，而α值主要取决于高分子线团在某温度下，某溶剂中舒展的程度，其数值介于0.5-1之间。K和α的数值只能通过其他方法确定，例如渗透压法、光散射法等。黏度法只能测得[η]，通过已经确实的公式来计算聚合物的相对分子质量。 8、测定液体黏度主要有哪些方法？

答：测定液体黏度主要有毛细管法（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）及转筒法或旋转法（测定液体在同心轴圆柱体间相对转动的影响）。 9、在什么情况下，相对黏度ηr等于溶液和溶剂的流出时间t和t0之比？

答：当液体在毛细管黏度计内因重力作用而流出时，遵守泊肃叶（Poiseuille）定律：

??hgr4tV??m?8lV8?lt （7）

式中ρ为液体的密度；l是毛细管长度；r是毛细管半径；t是流出时间；h是流经毛细管液体的平均液柱高度；g为重力加速度；V是流经毛细管液体的体积；m是与仪器的几何形状有关的常数，在r/l《l时，可取m＝l 。 对某一支指定的黏度计而言，令（7）式可

mV??,??8lV8?l?hgr4改写为：

????t??t （8）

式中β＜1，当t＞100s时，等式右边第二项可以忽略。又因通常测定是在稀溶液（小于10 kg·m-3）中进行，所以溶液的密度ρ与溶剂密度ρ0近似相等。这样，通过分别测定溶液和溶剂的流出时间t和t0，就可求算ηr：

?r10、如何测定特性黏度[η]？

答：通过分别测定溶液和溶剂的流出时间t和t0，就可求算ηr：

?r??t??0t0 （9）

??t??0t0 （9）

10