物化實驗報告：溶解焓的測定

1、溶解熱的測定劉曉惠 化51 2005011837同組實驗者：韋冰心實驗日期:2008-3-19提交報告日期:2008-4-21.1實驗?zāi)康?. 設(shè)計簡單量熱計測定某物質(zhì)在水屮的積分溶解恰。2. 山作圖法求出該物質(zhì)在水中的摩爾稀釋焙、微分溶解焙和微分稀釋焙。3. 復(fù)習(xí)和掌握常用的測溫技術(shù)。1.2實驗原理s“h在一定溫度和壓力廠 物質(zhì)b溶解于溶劑a的過程的熔變稱為溶解熔，川asol表示。 其摩爾溶解焙為(1)nb式屮.g為溶解于溶劑a屮的溶質(zhì)b的物質(zhì)的量。 微分溶解焙定義為：（學(xué)耳）t p n微分稀釋焙定義為（鬻治在定溫定壓下，溶解焙是溶液中溶質(zhì)b的物質(zhì)的雖恥和溶劑a的物質(zhì)的量na的一次 齊函數(shù)，

2、asolh=f（nanb）應(yīng)用數(shù)學(xué)上的歐拉定理，由（2）式可推導(dǎo)得：a solh_n a（）t.p.nb +叫（）t,p.na或唇£瓷（鬻皿+（鴛g(4)令 n0=na/nb（4）式改嗎為：£=11。（警也）叭+（響（5）式中的as01hm pl由實驗測定，n0由實驗中所用的溶質(zhì)和溶劑的物質(zhì)的量可計算得到。 作出°曲線，見圖1。曲線某點（）的切線的斜率為該濃度下的微分稀釋焙，切線 與縱坐標(biāo)的截距，為該濃度下的微分溶解焙。顯然，圖屮珈2點的摩爾溶解恰與n01點的摩爾溶解熔之差值為該過程的摩爾稀釋焰。adilhm=asoihm(n02)-asoihm(n0i)(6)圖

3、1編恥曲線木實驗測硝酸鉀溶解在水屮的熔解熱，是一個溶解過程屮溫度隨反應(yīng)的進行而降低的吸 熱反應(yīng)。故采用電熱補償法測定。先測定體系的起始溫度t,當(dāng)反應(yīng)進行后溫度不斷降低時, 由電加熱法使體系復(fù)原至起始溫度，根據(jù)所耗電能求出其熱效應(yīng)q。q=i2rt=ivt(7)式小i為通過電阻為r的電阻絲加熱器的電流強度，v為電阻絲兩端所加的電壓，t為 通電吋間。2實驗操作2.1儀器藥品、儀器型號及測試裝置示意圖保溫瓶(750ml) 1個，加樣管，磁力攪拌器1臺，熱敏電阻測溫裝置1套，加熱器， 直流穩(wěn)壓穩(wěn)流電源，精密毫安表，秒表，容量瓶(500ml),燒杯(1000ml),溫度計，研缽 1只,稱量瓶，分析天平(公

4、用),高精度萬用表(公用)。kno3 (ar)實驗裝置示意圖圖2-3-2熱敏電阻測溶解 熱裝豈圖1. 電磁攪拌器，2.保溫瓶，3.加熱器，4.加樣管5.測溫電橋，6.自動平衡 記錄儀，7.精密安培表 &穩(wěn)壓電源.9熱敏電陽2.2實驗條件室溫 t=21.5°c2.3實驗操作步驟及方法要點2.3.1欲使溶解熱能準確測量，要求儀器裝置絕熱良好，體系和環(huán)境間的熱交換盡量穩(wěn) 定并降至最小。儀器裝置如上圖所示，采用保溫瓶并加蓋，以減少輻射、傳導(dǎo)、對流、蒸發(fā) 等熱交換途徑。2.3.2測量室溫，取不少于500ml的去離子水，根據(jù)室溫調(diào)節(jié)水的溫度，使z盡量接 近室溫，量取500ml注入保溫瓶內(nèi)

5、。這樣體系溫度打室溫（環(huán)境）接近，減少體系環(huán)境 的熱交換。按圖232將裝置安裝好，記錄儀量程20mv,走紙速度4mm/mino2.3.3在天平上準確稱量約5g左右（己研細并烘干）的kno3待用。2.3.4開動攪拌器，調(diào)節(jié)測溫電橋平衡調(diào)節(jié)旋鈕，使記錄儀的記錄筆處于記錄紙的中 間位置，待溫度棊木穩(wěn)定后，記錄約4min （約記錄紙的1格半）。直流穩(wěn)壓穩(wěn)流電源調(diào)至穩(wěn) 流，打開電源開始加熱，同時將電流值調(diào)至950ma左右（此后不要再調(diào)節(jié)電流），溫度升高, 記錄筆升至約70格左右（記錄紙上的刻度），關(guān)閉電源停止加熱。待記錄儀記錄約8min左 右，加入稱量好的kno3o此時rfl于kno3溶解吸熱，溫度降低

6、，記錄筆降低，待溫度穩(wěn)定 后再記錄約8min左右。嚴格的操作應(yīng)將樣品裝在蠟封樣品管中，放在保溫瓶中恒溫，加樣時用玻璃棒戳破管 底，樣品溶入溶液。木實驗采用稱最瓶裝樣品，直接倒入。由減最法求出樣品質(zhì)最。2.3.5打開加熱電源加熱，同時打開秒表計時，待記錄筆升至80格左右（加熱使溫度 升高的格數(shù)，以下次加入kno3的量決定），關(guān)閉電源停止加熱，同時停止計時，記下加熱 吋間。再記錄約8min左右。整個過程如圖2-3-3所示。2.3.6按上述步驟依次加入約6、7、8、8、7和6g的kno3。2.3.7測量實驗所用加熱器的阻值r。圖2-3-3記錄儀記錄的加熱-溶解過程溫度變化曲線3結(jié)果與討論3.1原始數(shù)

7、據(jù)記錄3.1實驗條件：室溫t=21.5 °c3.1.2實驗參數(shù)記錄：i =949ma u=16v r=15.118q v 水=500ml3.1.3原始數(shù)據(jù)記錄幣理如下：表1.每次溶解樣品質(zhì)量及加熱時間測量序號ml/gm2/gam /gt/s15. 0062116251. 184445. 16656. 0079123352. 172045. 16447. 0056138453. 170245. 16778. 0025151553. 170545. 16488. 0057147652. 171545. 16617. 0054121751. 163445. 17125. 9922117注：

8、由于第-次稱量時沒有用減量法，故沒有ml和m2的數(shù)據(jù)記錄3.2數(shù)據(jù)處理3. 2. 1處理走紙圖沿50刻度附近的最初穩(wěn)定豎線作一直線，與各條曲線相交。分別過各交點做水平直線。 沿圖紙兩側(cè)的穩(wěn)定豎線作直線（低刻度處非嚴格豎線，做切線），與水平直線相交，讀出各 水平線兩交點之間的格數(shù)，記錄如下表：表2溶解過程和加熱過程的溫度變化格數(shù)加樣次數(shù)1234567溶解過程（格）54.564.5738178.566.555加熱過程（格）5862.57077.57561.5593.2.2計算溶解熱溶解過程的熱效應(yīng)q =廠肌普（8）其中“為溶解過程的格數(shù)，“2為加熱過程的格數(shù)。_ h2oph2o r-m kno3m

9、 比()mkno3積分溶解olhfn=qs/nb , 2為累加熱效應(yīng)注；s： nb為累加摩爾數(shù)。查表得：=101.102 , mh=18.0148,水的密度按 998.2 kglm3 計 由表1和表2的數(shù)據(jù)依據(jù)上式計算得:26. 5030. 5030. 0029. 5029. 002& 50.0027. 5027. 00表3.溶解恰的計算序號累加mb/gnb/molna/moln0=na/nbq/jaso)hm (kj/mol)15. 00620. 049527. 7050559.511484. 06629. 97211.01410. 108927. 7050254.311728. 2

10、729. 50318.01970. 178227. 7050155. 441959. 43429. 02426. 02220. 257427. 7050107. 642148.75628. 44534. 02790. 336627. 705082. 322094.84827. 72641.03330. 405927. 70506& 261781. 38927. 34747. 02550. 465127. 705059. 561484.98927. 08以aso|hnl對n()作圖，如下:100. 00200. 00300. 00400. 00500. 00600. 00溶劑與溶質(zhì)比n0

11、由式(5)和式(6)從圖中分別求出no為80、100、200、300、400處的摩爾積分溶解 焰、微分溶解熔、微分稀釋焙。再從圖屮求出珈為80100、100200、200->300、300400 過程的摩爾稀釋焰。結(jié)果如下表所示表4.計算結(jié)果摩爾積分溶解焙微分溶解焙微分稀釋焙n0kj/molkj/molkj/mol2003003004003. 3分析討論3.3.1實驗開始時體系的設(shè)定溫度比環(huán)境溫度高是為了體系在實驗過程中能更接近絕 熱條件，使得在整個測量過程中系統(tǒng)與壞境的熱交換盡可能少。3.3.2加熱過程屮電流有微小變化，從949毫安變化到950毫安，數(shù)據(jù)處理過程屮取 949毫安為電流值

12、。如果試驗裝置使用計算機控制技術(shù)，采用傳感器收集數(shù)據(jù)，使整個實驗 自動化完成，則町以提高實驗的精確度。333本實驗保溫瓶蓋為活動的，密封性不好，加樣時采取打開瓶蓋的步驟，增大了熱 交換。欲使溶解熱能準確側(cè)定，耍求儀器裝證絕熱良好.體系和環(huán)境間 的熱交換盡量穩(wěn)定并降至最小。保溫瓶加密封蓋，以減少輻射、傳導(dǎo)、對流、 蒸發(fā)等熱交換途徑。3.3.4本實驗釆用紙片盛樣品.直按倒人，由減量法求出樣品質(zhì)量。嚴格的操作應(yīng)該將 樣品裝在薄底玻璃管中，放在保溫瓶中恒溫，加樣甜時用玻璃棒戳破管底，樣品溶入溶液。 由于硝酸鉀易潮解，事先應(yīng)研磨后放入干燥器中待川。本實驗沒冇采取十燥措施，所得弘小 于實際值。3.3.5處

13、理數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)走紙圖格數(shù)的有效位數(shù)制約了最終結(jié)果的精確度?？刹捎梅值酶?細的刻度紙或精確度更高的測溫儀，以提高實驗的精確度。處理as01hm- n0圖時所作切線較 為粗略，非準確切線，使得微分溶解焰和微分稀釋焰的數(shù)值引入了較大的誤差。3.3.6木實驗的熱敏電阻測溫電路可用貝克曼溫度計代替，如無磁力攪拌器則可用長短 兩根滴管插入液體中，不斷的鼓泡來代替。4結(jié)論摩爾積分溶解熔和微分溶解熔均隨珈增人而增人，存在極值，在30kj/mol左右；微分 稀禪焙隨恥減小而減小，極限值為0。5參考文獻1. 物理化學(xué)實驗清華大學(xué)化學(xué)系物理化學(xué)實驗室編寫組清華大學(xué)出版社2. 物理化學(xué)朱文濤清華人學(xué)出版社6思考題6.1

14、如何用本裝置測定液體的比熱？在無非體積功的條件下，cp=（婆）p而對于液體來說，溫度對等壓熱容的影響很小， dt在一定范i羽內(nèi)可以認為cp為常數(shù)。所以h與丁成正比。即只耍知道液休溫度上升的值和此 過程吸收的熱量，便可以直接得出液體熱容。利用實驗的裝置可以用如下方法測定液體比熱：在絕熱情況卜用溫度計測量容器內(nèi)液體溫度，然后打開電加熱裝證，記錄加熱時間， 加熱電流及加熱電阻阻值。待加熱一段時間示停止加熱，讀取液體溫度最高值。多次重復(fù)上 述過程并記錄數(shù)據(jù)。利用q = i2rt即可算岀加熱溶液所消耗的熱量。處理數(shù)據(jù)時以液體溫度變化值為橫坐標(biāo)，加熱的熱屋為縱坐標(biāo)，進行直線擬合。擬介直線的斜率即為溶液的比

15、熱。6.2如果反應(yīng)是放熱的如何進行實驗？答:本次實驗測定硝酸鉀溶解熱和稀釋熱方法是電熱補償法,即先測定休系的起始溫度, 溶解過程屮體系溫度隨吸熱反應(yīng)進行而降低，再用電加熱法使體系升溫至起始溫度，根據(jù)所 消耗電能求出熱效應(yīng)q。如果溶解過程是放熱的，我認為可以直接釆用量熱技術(shù)。首先將待 測水溶液放入導(dǎo)熱性能很好的容器中，然后把這個容器放在水浴中，整個水浴環(huán)境絕熱。把 待測物質(zhì)放入?yún)⑴c溶解的水溶液中以后，使用溫度計測量水浴環(huán)境的溫度變化。通過水浴環(huán) 境溫度升高的實際數(shù)目再乘以所丿ij水的量和熱容即可判斷在反應(yīng)容器屮發(fā)牛的溶解過程的 放熱了。6.3溫度和濃度對溶解熱有無影響？如何從實驗溫度下的溶解熱計算其它溫度下的溶 解熱？答：對任意