華師物化實(shí)驗(yàn)報告_溶解熱的測定

1、 .華 南 師 范 大 學(xué) 實(shí) 驗(yàn) 報 告學(xué)生姓名 學(xué) 號 專 業(yè) 年級、班級 課程名稱 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目 溶解熱的測定 實(shí)驗(yàn)類型 驗(yàn)證 設(shè)計(jì) 綜合 實(shí)驗(yàn)時間 年 月 日實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師 實(shí)驗(yàn)評分 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、 設(shè)計(jì)簡單量熱計(jì)測定某物質(zhì)在水中的積分溶解焓。2、復(fù)習(xí)和掌握常用的量熱技術(shù)與測溫方法。3、由作圖法求出該物質(zhì)在水中的摩爾稀釋焓、微分溶解焓、微分稀釋焓。二、實(shí)驗(yàn)原理 溶解熱，即為一定量的物質(zhì)溶于一定量的溶劑中所產(chǎn)生的熱效應(yīng)。溶解熱除了與溶劑量及溶質(zhì)量有關(guān)外，還與體系所處的溫度及壓力有關(guān)。 溶解熱分為積分溶解熱和微分溶解熱。 積分溶解熱即在等溫等壓條件下，1mol溶質(zhì)溶解在一定量的溶劑中形成某指

2、定濃度的溶液時的焓變。也即為此溶解過程的熱效應(yīng)。它是溶液組成的函數(shù)，若形成溶液的濃度趨近于零，積分溶解熱也趨近于一定值，稱為無限稀釋積分溶解熱。積分溶解熱是溶解時所產(chǎn)生的熱量的總和，可由實(shí)驗(yàn)直接測定。 微分溶解熱 即在等溫等壓下，在大量給定濃度的溶液里加入一摩爾溶質(zhì)時所產(chǎn)生的熱效應(yīng)，它可表示為（solH/nB）T、P、nA ，因溶液的量很大，所以盡管加入一摩爾溶質(zhì)，濃度仍可視為不變。微分熱難以直接測量，但可通過實(shí)驗(yàn)，用間接的方法求得。 溶解熱的測量可通過絕熱測溫式量熱計(jì)進(jìn)行，它是在絕熱恒壓不作非體積功的條件下，通過測定量熱系統(tǒng)的溫度變化，而推算出該系統(tǒng)在等溫等壓下的熱效應(yīng)。 本實(shí)驗(yàn)采用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)

3、法進(jìn)行量熱計(jì)能當(dāng)量的標(biāo)定。利用1molKCl溶于200mol水中的積分溶解熱數(shù)據(jù)進(jìn)行量熱計(jì)的標(biāo)定。當(dāng)上述溶解過程在恒壓絕熱式量熱計(jì)中進(jìn)行時，可設(shè)計(jì)以下途徑完成：上述途徑中：H = H1+H2 = 0 H2 = -H1H1 = n1Cp,m （KCL，S）+ n2Cp,m（H2O，l）+ K ×（T2- T1） H2 = n1solHm K = -n1Cp,m（KCL，S）+ n2Cp,m（H2O，l）+（n1solHm ）/（T2- T1） = -m1Cp（KCL，S）+ m2Cp（H2O，l）+（m1solHm ）/（M1 T） 式中m1 、m2 分別為溶解過程加入的KCl（S）和

4、H2O（l）的質(zhì)量；Cp,m為物質(zhì)的恒壓比熱容，既單位質(zhì)量的物質(zhì)的等壓熱容，Cp（KCl，S）=0.699 kJ/(kg·K),Cp（H2O，l）= 4.184 kJ/(kg·K)；M1為KCl的摩爾質(zhì)量，T =（T2- T1） 即為溶解前后系統(tǒng)溫度的差值；solHm 為1molKCl溶解于200 molH2O的積分溶解熱,其不同溫度下的積分溶解熱數(shù)值見附錄。通過公式式可計(jì)算量熱計(jì)的K值。 本實(shí)驗(yàn)測定1mol的KNO3溶于200mol的H2O的溶解過程的積分溶解熱，途徑如下solH = -n1Cp,m （KNO3，S）+ n2Cp,m（H2O，l）+ K ×（T2

5、- T1） = - m1Cp（KNO3，S）+ m2Cp（H2O，l）+ K ×（T2- T1） 摩爾溶解熱 solH m = solH/n1 同理m1，m2 ：分別為溶解過程加入的KNO3（S）和 H2O（l）的質(zhì)量；Cp物質(zhì)的恒壓比熱容，既單位質(zhì)量的物質(zhì)的等壓熱容,Cp（KNO3，S）=0.9522KJ.Kg-1.K-1,T =（T2- T1 ）：溶解前后系統(tǒng)溫度的差值 (需經(jīng)過雷諾校正) ；n1：所加入的KNO3摩爾數(shù)通過公式，既可求得1mol的KNO3溶于200mol的H2O的溶解過程的積分溶解熱。3、 儀器與試劑1、儀器：廣口保溫瓶（1個） 磁力攪拌器（1臺） 貝克曼溫度計(jì)

6、（1臺）1/10溫度計(jì)（1支） 容量瓶（200ml）（1個） 停表（1個）2、試劑氯化鉀（分析純） 硝酸鉀（分析純）四、實(shí)驗(yàn)步驟1.量熱計(jì)的標(biāo)定 (1）在稱量瓶中準(zhǔn)確稱取4.1413克的KCl, 并記下裝有KCL的稱量瓶的總重量。(2) 用容量瓶準(zhǔn)確量取200mL室溫下的 蒸餾水(密度為=1Kg.dm-3),倒入廣口保溫杯中。(3) 按圖3-1所示,組裝好簡單絕熱測溫式量熱計(jì),并調(diào)節(jié)好貝克曼溫度計(jì)。 (4) 開動磁力攪拌器,保持一定的攪拌速率,觀察貝克曼溫度計(jì)讀數(shù)的變化,待溫度變化率基本穩(wěn)定后(既單位時間溫度的變化值基本相同)后,每隔一分鐘記錄一次溫度,連續(xù)記錄六次,作為溶解的前期溫度。（5）

7、打開量熱計(jì)蓋子，將稱好的KCl迅速倒入量熱計(jì)并蓋好蓋子，保持與溶解前相同的攪拌 速率，繼續(xù)每分鐘記錄一次溫度，直到溫度不再變化時，再連續(xù)記錄六個溫度變化率穩(wěn)定的點(diǎn)，此六個點(diǎn)作為溶解的后期溫度。（6）讀取1/10溫度計(jì)的讀數(shù)，根據(jù)此溫度從附表中查出相應(yīng)的KCL的積分溶解熱。（7）稱量已倒出KCl的空稱量瓶質(zhì)量，準(zhǔn)確計(jì)算已溶解的KCL的質(zhì)量。 2、 KNO3 積分溶解熱的測定(1）在稱量瓶中準(zhǔn)確稱取5.6161克的KNO3 ,并記下裝KNO3 的稱量瓶的總重量。(2) 用容量瓶準(zhǔn)確量取200mL室溫下的蒸餾水(密度=1Kg.dm-3),倒如廣口保溫杯中，以下操作按上述中的(4)、(5)、(7)。5

8、、 數(shù)據(jù)記錄 室溫: 22.20°C 大氣壓: 102.055Kpa氯化鉀(第一次) m=4.1610g t=22.5t/min123456789101112T/°C22.924 22.933 22.934 22.937 22.939 22.941 22.850 22.441 22.019 21.922 21.876 21.854 t/min131415161718192021222324T/°C21.841 21.832 21.828 21.827 21.827 21.827 21.837 21.848 21.859 21.870 21.880 氯化鉀(第二次)

9、 m=3.7992g t=221.90t/min123456789101112T/°C22.546 22.551 22.554 22.559 22.564 21.988 21.862 21.662 21.577 21.533 21.510 21.488 t/min131415161718192021222324T/°C21.479 21.475 21.475 21.474 21.475 21.478 21.490 21.499 21.518 21.530 21.543 氯化鉀(第三次) m=4.1791g t=22.80t/min1234567891011T/°C

10、23.071 23.073 23.075 23.078 23.081 22.963 22.444 22.259 22.144 22.063 22.024 t/min1213141516171819202122T/°C21.994 21.982 21.973 21.968 21.966 21.966 21.969 21.992 22.005 22.016 22.027 硝酸鉀(第一次) m=5.6662g t=22.20t/min1234567891011T/°C22.764 22.769 22.776 22.782 22.789 22.738 22.150 21.437 2

11、1.178 20.867 20.777 t/min1213141516171819202122T/°C20.714 20.680 20.659 20.650 20.651 20.665 20.685 20.726 20.746 20.74620.763 硝酸鉀(第二次) m=5.6035g t=22.80t/min1234567891011T/°C23.251 23.249 23.249 23.249 23.250 23.217 22.341 22.091 21.445 21.330 21.216 t/min1213141516171819202122T/°C21

12、.153 21.128 21.104 21.092 21.089 21.088 21.089 21.089 21.105 21.141 21.158 硝酸鉀(第三次) m=5.6421g t=22.10t/min1234567891011T/°C22.692 22.695 22.698 22.702 22.706 22.654 22.368 21.149 20.930 20.837 20.686 t/min1213141516171819202122T/°C20.642 20.613 20.589 20.575 20.569 20.568 20.589 20.600 20.

13、619 20.63820.6556、 數(shù)據(jù)處理與計(jì)算1、 雷諾校正：2、氯化鉀(1)m=4.1610gt=22.5校正后T=1.1655氯化鉀(2) m=3.7992g t=221.90校正后T=1.1712氯化鉀(3) m=4.1791g t=22.80校正后T=1.2079硝酸鉀(1) m=5.6662g t=22.20校正后T=2.3020硝酸鉀(2)m=5.6035g t=22.80校正后T=2.2166硝酸鉀(3) m=5.6421gt=22.10校正后T=2.28352、 量熱計(jì)的K值計(jì)算由圖得：氯化鉀(1)T=1.1655 氯化鉀(2)T=1.1712 氯化鉀(3)T=1.207

14、9分別代入K = -m1Cp（KCL，S）+ m2Cp（H2O，l）+（m1solHm ）/（M1 T 求得：K1=0.014563364kJ/K K2=-0.056449269kJ/K K3=-0.019113618kJ/K由于（2）中數(shù)據(jù)偏差較大，故舍去，?。?）（3）平均值K=-0.0022751273、1mol的KNO3溶于200mol的H2O的溶解過程的積分溶解熱solH = -n1Cp,m （KNO3，S）+ n2Cp,m（H2O，l）+ K ×（T2- T1） = - m1Cp（KNO3，S）+ m2Cp（H2O，l）+ K ×（T2- T1） solH m

15、= solH/n1 分別代入求得Hm1=34.4987（kJ/mol）Hm2=33.5882（kJ/mol）Hm3=34.3667（kJ/mol）取平均值得Hm=34.151（kJ/mol）參考文獻(xiàn)值Hm=34.73（kJ/mol）相對誤差為: 0.666%7、 分析與討論1、 本次實(shí)驗(yàn)中，在加入樣品進(jìn)行量熱后，由于溫度下降速度較快，溫度讀數(shù)往往來不及，導(dǎo)致部分讀數(shù)點(diǎn)缺失或有偏差，在進(jìn)行雷諾校正時難以做出平滑曲線，是誤差來源之一。2、 由于單次實(shí)驗(yàn)的溫度并不完全一致，在不同溫度下樣品的溶解速率有差別，因此是誤差來源之一，但在溫度差別范圍之內(nèi)影響不大，可以忽略。3、 在實(shí)驗(yàn)過程中，對應(yīng)于第（2）組氯化鉀，由于實(shí)驗(yàn)操作不當(dāng)導(dǎo)致部分樣品撒落，樣品質(zhì)量偏小，誤差較大，故在數(shù)據(jù)處理中舍棄，未參與處理，故無影