物化實(shí)驗(yàn)課件7溶解熱的測定

1、實(shí)驗(yàn)七實(shí)驗(yàn)七溶解熱的測定溶解熱的測定指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師王王 素素 娜娜實(shí)驗(yàn)七實(shí)驗(yàn)七 溶解熱的測定溶解熱的測定一一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵髮?shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?掌握量熱技術(shù)及電熱補(bǔ)償法測定熱效應(yīng)的掌握量熱技術(shù)及電熱補(bǔ)償法測定熱效應(yīng)的 基本原理?；驹怼?用電熱補(bǔ)償法測定用電熱補(bǔ)償法測定KNO3KNO3在不同濃度水溶液中在不同濃度水溶液中 的積分溶解熱。的積分溶解熱。 用作圖法求用作圖法求KNO3KNO3在水中的微分沖淡熱、積分在水中的微分沖淡熱、積分 沖淡熱和微分溶解熱。沖淡熱和微分溶解熱。二二 實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理1 1、在熱化學(xué)中，關(guān)于溶解過程的熱效應(yīng)，引進(jìn)下列幾個(gè)基、在熱化學(xué)中，關(guān)于溶解過程的熱效應(yīng)，引進(jìn)下

2、列幾個(gè)基 本概念。本概念。溶解熱溶解熱：在恒溫恒壓下，：在恒溫恒壓下，n2摩爾溶質(zhì)溶于摩爾溶質(zhì)溶于n1摩爾溶劑摩爾溶劑(或溶于某濃度或溶于某濃度的溶液的溶液)中產(chǎn)生的熱效應(yīng)，用中產(chǎn)生的熱效應(yīng)，用Q表示，溶解熱可分為積分表示，溶解熱可分為積分(或稱變濃或稱變濃)溶溶解熱和微分解熱和微分(或稱定濃或稱定濃)溶解熱。溶解熱。積分溶解熱積分溶解熱：在恒溫恒壓下，一摩爾溶質(zhì)溶于：在恒溫恒壓下，一摩爾溶質(zhì)溶于n0摩爾溶劑中產(chǎn)生的摩爾溶劑中產(chǎn)生的熱效應(yīng)，用熱效應(yīng)，用Qs表示。表示。 微分溶解熱微分溶解熱：在恒溫恒壓下，一摩爾溶質(zhì)溶于某一確定濃度的無限：在恒溫恒壓下，一摩爾溶質(zhì)溶于某一確定濃度的無限量的溶液中

3、產(chǎn)生的熱效應(yīng)，量的溶液中產(chǎn)生的熱效應(yīng)， 以以表示，簡寫為表示，簡寫為 1,2nQnPT12nQn二二 實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理沖淡熱沖淡熱：在恒溫恒壓下，一摩爾溶劑加到某濃度的溶液中使之沖淡所：在恒溫恒壓下，一摩爾溶劑加到某濃度的溶液中使之沖淡所產(chǎn)生的熱效應(yīng)。沖淡熱也可分為積分產(chǎn)生的熱效應(yīng)。沖淡熱也可分為積分( (或變濃或變濃) )沖淡熱和微分沖淡熱和微分( (或定濃或定濃) )沖淡熱兩種。沖淡熱兩種。 積分沖淡熱積分沖淡熱：在恒溫恒壓下，把原含一摩爾溶質(zhì)及：在恒溫恒壓下，把原含一摩爾溶質(zhì)及n n0101摩爾溶劑的溶液摩爾溶劑的溶液沖淡到?jīng)_淡到微分沖淡熱微分沖淡熱：在恒溫恒壓下，一摩爾溶劑加入某一確定

4、濃度的無限量：在恒溫恒壓下，一摩爾溶劑加入某一確定濃度的無限量的溶液中產(chǎn)生的熱效應(yīng)，以的溶液中產(chǎn)生的熱效應(yīng)，以2,1nQnPT表示，簡寫為表示，簡寫為 21nQn二二 實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理2積分溶解熱積分溶解熱(QS)可由實(shí)驗(yàn)直接測定，其它三種熱效可由實(shí)驗(yàn)直接測定，其它三種熱效應(yīng)則通過應(yīng)則通過 曲線求得。曲線求得。 0snQ Qs-n0關(guān)系圖關(guān)系圖 在圖中，在圖中， AB與與FG分別分別為一摩爾溶質(zhì)溶于為一摩爾溶質(zhì)溶于n01和和n02摩爾溶劑時(shí)的積分溶摩爾溶劑時(shí)的積分溶解熱解熱QS， FE表示在含表示在含有一摩爾溶質(zhì)的溶液中有一摩爾溶質(zhì)的溶液中加入溶劑，使溶劑量由加入溶劑，使溶劑量由n01摩爾增加

5、到摩爾增加到n02摩爾過摩爾過程的積分沖淡程的積分沖淡Qd。 二二 實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理（1）曲線）曲線A點(diǎn)的切線斜率點(diǎn)的切線斜率等于該濃度溶液的微分沖等于該濃度溶液的微分沖淡熱淡熱=AD/CD 。（2）切線在縱軸上的截距）切線在縱軸上的截距等于該濃度的微分溶解熱。等于該濃度的微分溶解熱。 可見，欲求溶解過程的各可見，欲求溶解過程的各種熱效應(yīng)，首先要測定各種熱效應(yīng)，首先要測定各種濃度下的積分溶解熱，種濃度下的積分溶解熱，然后作圖計(jì)算。然后作圖計(jì)算。 Qs-n0關(guān)系圖關(guān)系圖 二二 實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理測量熱效應(yīng)是在測量熱效應(yīng)是在“量熱計(jì)量熱計(jì)”中進(jìn)行中進(jìn)行。 本實(shí)驗(yàn)采用絕熱式測溫量熱計(jì)，它是一個(gè)包括量熱

6、器、攪拌本實(shí)驗(yàn)采用絕熱式測溫量熱計(jì)，它是一個(gè)包括量熱器、攪拌器、電加熱器和溫度計(jì)等的量熱系統(tǒng)，裝置及電路圖如圖所示器、電加熱器和溫度計(jì)等的量熱系統(tǒng)，裝置及電路圖如圖所示 。1 1、直流伏特計(jì)；、直流伏特計(jì)；2. 2. 直流毫安表；直流毫安表；3. 3. 直流穩(wěn)壓電源；直流穩(wěn)壓電源；4. 4. 測溫部件；測溫部件；5. 5. 攪拌器；攪拌器；6 6、加樣漏斗、加樣漏斗 量熱器及其電路圖量熱器及其電路圖 二二 實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理 先測定體系的起始溫度先測定體系的起始溫度T T，溶解過程中體系溫度隨吸熱，溶解過程中體系溫度隨吸熱反應(yīng)進(jìn)行而降低，再用電加熱法使體系升溫至起始溫度，根反應(yīng)進(jìn)行而降低，再用電

7、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)據(jù)所消耗電能求出熱效應(yīng)Q Q。IUtRtIQ2 本實(shí)驗(yàn)采用電熱補(bǔ)償法，測定本實(shí)驗(yàn)采用電熱補(bǔ)償法，測定KNO3KNO3在水溶液中的積在水溶液中的積分溶解熱，并通過圖解法求出其它三種熱效應(yīng)。分溶解熱，并通過圖解法求出其它三種熱效應(yīng)。 三三 儀器試劑儀器試劑l實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)裝置 1 1套（包括杜瓦瓶、攪拌器、加熱器、套（包括杜瓦瓶、攪拌器、加熱器、測溫部件、加樣漏斗）測溫部件、加樣漏斗）; ; l直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 1 1臺(tái)臺(tái); ; l電子分析天平電子分析天平 1 1臺(tái)；臺(tái)；l直流毫安表直流毫安表 1 1只只; ; l直流伏特計(jì)直流伏特計(jì) 1

8、1只只; ; l秒表秒表 1 1只只; ; l稱量瓶稱量瓶 8 8個(gè)個(gè); ; l干燥器干燥器 1 1只只; ;l研缽研缽 1 1個(gè)。個(gè)。lKNO3(化學(xué)純化學(xué)純)（研細(xì)，在（研細(xì)，在110烘干，保存于干燥器中烘干，保存于干燥器中） 四四 實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟l1. 將將8個(gè)稱量瓶編號(hào)，在臺(tái)秤上稱量，依次加入在研缽個(gè)稱量瓶編號(hào)，在臺(tái)秤上稱量，依次加入在研缽中研細(xì)的中研細(xì)的KNO3，其重量分別為，其重量分別為2.5g、1.5g、2.5g、 2.5g、3.5g、4g、4g和和4.5g，再用分析天平稱出準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，稱，再用分析天平稱出準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，稱量后將稱量瓶放入放入干燥器中待用。量后將稱量瓶放入放入干燥器中

9、待用。l 2. 在臺(tái)稱上用杜瓦瓶直接稱取在臺(tái)稱上用杜瓦瓶直接稱取200.0g蒸餾水，調(diào)好貝克蒸餾水，調(diào)好貝克曼溫度計(jì)，按圖曼溫度計(jì)，按圖2裝好量熱裝好量熱 器。按圖器。按圖3連好線路連好線路(杜瓦瓶杜瓦瓶用前需干燥用前需干燥)。 四四 實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟 3. 經(jīng)教師檢查無誤后接通電源，調(diào)節(jié)穩(wěn)壓電源，使加熱經(jīng)教師檢查無誤后接通電源，調(diào)節(jié)穩(wěn)壓電源，使加熱器功率約為器功率約為2.5W，保持電流穩(wěn)定，開動(dòng)攪拌器進(jìn)行攪拌，保持電流穩(wěn)定，開動(dòng)攪拌器進(jìn)行攪拌，當(dāng)水溫慢慢上升到比室溫水高出當(dāng)水溫慢慢上升到比室溫水高出1.5時(shí)讀取準(zhǔn)確溫度，時(shí)讀取準(zhǔn)確溫度，按下秒表開始計(jì)時(shí)，同時(shí)從加樣漏斗處加入第一份樣品，按下秒

10、表開始計(jì)時(shí)，同時(shí)從加樣漏斗處加入第一份樣品，并將殘留在漏斗上的少量并將殘留在漏斗上的少量KNO3全部撣入杜瓦瓶中，然全部撣入杜瓦瓶中，然后用塞子堵住加樣口。記錄電壓和電流值，在實(shí)驗(yàn)過程后用塞子堵住加樣口。記錄電壓和電流值，在實(shí)驗(yàn)過程中要一直攪拌液體，加入中要一直攪拌液體，加入KNO3后，溫度會(huì)很快下降，后，溫度會(huì)很快下降，然后再慢慢上升，待上升至起始溫度點(diǎn)時(shí)，記下時(shí)間然后再慢慢上升，待上升至起始溫度點(diǎn)時(shí)，記下時(shí)間（讀準(zhǔn)至秒，注意此時(shí)切勿把秒表按停），并立即加入（讀準(zhǔn)至秒，注意此時(shí)切勿把秒表按停），并立即加入第二份樣品，按上述步驟繼續(xù)測定，直至八份樣品全部第二份樣品，按上述步驟繼續(xù)測定，直至八份

11、樣品全部加完為止加完為止。 四四 實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟l 4. 測定完畢后，切斷電源，打開量熱計(jì)，檢查測定完畢后，切斷電源，打開量熱計(jì)，檢查KNO3是是否溶完，如未全溶，則必須重作否溶完，如未全溶，則必須重作;溶解完全，可將溶液溶解完全，可將溶液倒入回收瓶中，把量熱器等器皿洗凈放回原處。倒入回收瓶中，把量熱器等器皿洗凈放回原處。l5. 用分析天平稱量已倒出用分析天平稱量已倒出KNO3樣品的空稱量瓶，求出樣品的空稱量瓶，求出各次加入各次加入KNO3的準(zhǔn)確重量。的準(zhǔn)確重量。五五 注意事項(xiàng)注意事項(xiàng) 實(shí)驗(yàn)過程中要求實(shí)驗(yàn)過程中要求I I、V V值恒定，故應(yīng)隨時(shí)注意調(diào)節(jié)。值恒定，故應(yīng)隨時(shí)注意調(diào)節(jié)。 磁子的攪拌

12、速度是實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵，磁子的轉(zhuǎn)速不可過磁子的攪拌速度是實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵，磁子的轉(zhuǎn)速不可過快?？臁?實(shí)驗(yàn)過程中切勿把秒表按停讀數(shù)，直到最后方可停表。實(shí)驗(yàn)過程中切勿把秒表按停讀數(shù)，直到最后方可停表。 固體固體KNO3易吸水，故稱量和加樣動(dòng)作應(yīng)迅速。固體易吸水，故稱量和加樣動(dòng)作應(yīng)迅速。固體KNO3在實(shí)驗(yàn)前務(wù)必研磨成粉狀，并在在實(shí)驗(yàn)前務(wù)必研磨成粉狀，并在110烘干。烘干。 量熱器絕熱性能與蓋上各孔隙密封程度有關(guān)，實(shí)驗(yàn)過量熱器絕熱性能與蓋上各孔隙密封程度有關(guān)，實(shí)驗(yàn)過程中要注意蓋好，減少熱損失。程中要注意蓋好，減少熱損失。 六六 數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理l1、根據(jù)溶劑的重量和加入溶質(zhì)的重量，求算溶液的濃根據(jù)溶劑的重

13、量和加入溶質(zhì)的重量，求算溶液的濃度，以度，以n0表示：表示：l2、按按Q=IUt公式計(jì)算各次溶解過程的熱效應(yīng)。公式計(jì)算各次溶解過程的熱效應(yīng)。l3、按每次累積的濃度和累積的熱量，求各濃度下溶液按每次累積的濃度和累積的熱量，求各濃度下溶液的的n0和和Qs。 2302001123.318.02101.1H OKNOnWnnW累累六六 數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理l4將以上數(shù)據(jù)列表并作將以上數(shù)據(jù)列表并作QSn0圖，并從圖中求出圖，并從圖中求出n0=80，100，200，300和和400處的積分溶解熱和微分沖淡熱，以及處的積分溶解熱和微分沖淡熱，以及n0從從80100，100200，200300，300400的積分

14、沖淡熱。的積分沖淡熱。七七 實(shí)驗(yàn)討論實(shí)驗(yàn)討論l1.1.本實(shí)驗(yàn)裝置除測定溶解熱外，還可以用來測本實(shí)驗(yàn)裝置除測定溶解熱外，還可以用來測定中和熱、水化熱、生成熱及液態(tài)有機(jī)物的混定中和熱、水化熱、生成熱及液態(tài)有機(jī)物的混合熱等總效應(yīng)，但要根據(jù)需要，設(shè)計(jì)合適的反合熱等總效應(yīng)，但要根據(jù)需要，設(shè)計(jì)合適的反應(yīng)熱，如中和熱的測定，可將溶解熱裝置的漏應(yīng)熱，如中和熱的測定，可將溶解熱裝置的漏斗部分換成一個(gè)堿貯存器，以便將堿液加入斗部分換成一個(gè)堿貯存器，以便將堿液加入（酸液可以直接從瓶口加入），堿貯存器下端（酸液可以直接從瓶口加入），堿貯存器下端為一膠塞，混合時(shí)用玻璃棒捅破，也可以為涂為一膠塞，混合時(shí)用玻璃棒捅破，也可

15、以為涂凡士林的毛細(xì)管，混合時(shí)可用吸耳球吹氣壓出。凡士林的毛細(xì)管，混合時(shí)可用吸耳球吹氣壓出。在溶解熱的精密測量實(shí)驗(yàn)中，也可以采用合適在溶解熱的精密測量實(shí)驗(yàn)中，也可以采用合適的樣品容器將樣品加入。的樣品容器將樣品加入。七七 實(shí)驗(yàn)討論實(shí)驗(yàn)討論l2.2.本實(shí)驗(yàn)用電熱補(bǔ)償法測量溶解熱時(shí)，整個(gè)實(shí)本實(shí)驗(yàn)用電熱補(bǔ)償法測量溶解熱時(shí)，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程要注意電熱功率的檢測準(zhǔn)確，但由于實(shí)驗(yàn)過程要注意電熱功率的檢測準(zhǔn)確，但由于實(shí)驗(yàn)過程中電壓波動(dòng)的關(guān)系，很難得到一個(gè)準(zhǔn)確驗(yàn)過程中電壓波動(dòng)的關(guān)系，很難得到一個(gè)準(zhǔn)確值。如果實(shí)驗(yàn)裝置使用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，采用值。如果實(shí)驗(yàn)裝置使用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，采用傳感器收集數(shù)據(jù)，使整個(gè)實(shí)驗(yàn)自動(dòng)化完成，則傳感器收集數(shù)據(jù)，使整個(gè)實(shí)驗(yàn)自動(dòng)化完成，則可以提高