試驗七：溶解熱的測定

物理化學試驗教案案〔魏西蓮〕物理化學試驗教案案〔魏西蓮〕10試驗七 溶解熱的測定一、試驗目的1.把握量熱技術及電熱補償法測定熱效應的根本原理。KNO3在不同濃度水溶液中的積分溶解熱。KNO3在水中的微分沖淡熱、積分沖淡熱和微分溶解熱。二、試驗原理在熱化學中，關于溶解過程的熱效應，引進以下幾個根本概念。溶解熱 在恒溫恒壓下n2摩爾溶質溶于1摩爾溶或溶于某濃度的溶液中產(chǎn)生的熱效應，用Q表示，溶解熱可分為積分(或稱變濃)溶解熱和微分(或稱定濃)溶解熱。積分溶解熱 在恒溫恒壓下，一摩爾溶質溶于n0摩爾溶劑中產(chǎn)生的熱效應，用Q表示。s微分溶解熱中產(chǎn)生的熱效應，以表示，簡寫為。沖淡熱熱效應。沖淡熱也可分為積分(或變濃)沖淡熱和微分(或定濃)沖淡熱兩種。積分沖淡熱在恒溫恒壓下，把原含一摩爾溶質及n01摩爾溶劑的溶液沖淡到含溶劑為n02時的熱效應，亦即為某兩濃度溶液的積分溶解熱之差，以Qd表示。微分沖淡熱 溫恒壓下一摩爾溶劑參加某一確定濃度的無限量的溶液中產(chǎn)生的熱效應，以 表示，簡寫為 。S S 積分溶解熱(Q)Q—n曲線求S S 設純溶劑和純溶質的摩爾焓分別為H〔1〕和H〔2〕，當溶質溶解于溶劑m m1m變成溶液后，在溶液中溶劑和溶質的偏摩爾焓分別為H 和H ，對于由1m， 2，m 1n2H。H=n1Hm(1)+n2Hm(2) (1)H′，， H′=n1H1m+n2H2m ， 因此溶解過程熱效應Q為。 m Q=ΔmixH=H-H=n1［H1m–H(1)］+n2［H2m–Hm。 m 1 mix m 2 mix =nΔ H(1)+nΔ H1 mix m 2 mix (3)式中，ΔmixHm(1)為微分沖淡熱，ΔmixHm(2)為微分溶解熱。QS為〔4〕Q=ΔmixHQ進展全微分上式在比值恒定下積分，得n2除之因則將(8)、(9)代入(7)得:

〔5〕〔6〕〔7〕〔8〕〔9〕比照(3)與(6)或(4)與(10)式，

〔10〕SQSn011中，AFBG分別為將一n01n02Q，BE表示在含有一摩爾溶質的溶液中參加溶劑，使溶劑量由n01n02Qd。SQd=(QS)n02-(QS)n01=BG–EG (11)1A點的切線斜率等于該濃度溶液的微分沖淡熱。切線在縱軸上的截距等于該濃度的微分溶解熱。1Q—n

關系圖S 0解熱，然后作圖計算。2量熱器及其電路圖直流伏特計；2.直流毫安表；3.直流穩(wěn)壓電源；4.測溫部件；5.攪拌器；6.加樣漏斗本試驗是承受絕熱式測溫量熱計，它是一個包括量熱器、攪拌器、電加熱器和溫度計等的量熱系統(tǒng)，裝置及電路圖如圖2所示，因本試驗測定KNO3在T，Q。Q=I2Rt=IUtR的電熱器的電流強度(A);U為電阻絲兩端所加電壓(V);t(s).這種方法稱為電熱補償法。法求出其它三種熱效應。三、儀器試劑儀器;;11只;1只;1;8個;1只;1個。藥品)〔110℃烘干，保存于枯燥器中〕。四、試驗步驟KNO3，其4.5g，再用分析天平稱出準確數(shù)據(jù)，稱量后將稱量瓶放入放入枯燥器中待用。在臺稱上用杜瓦瓶直接稱取200.0g蒸餾水，調好貝克曼溫度計，按圖2裝好量熱器。按圖3連好線路(杜瓦瓶用前需枯燥)。經(jīng)教師檢查無誤后接通電源，調整穩(wěn)壓電源，使加熱器功率約為2.5W，1.5℃時KNO3和電流值，在試驗過程中要始終攪拌液體，參加KNO3后，溫度會很快下降，然〔讀準至秒，留意此時切勿把〕，并馬上參加其次份樣品，按上述步驟連續(xù)測定，直至八份樣品全部加完為止。測定完畢后，切斷電源，翻開量熱計，檢查KNO3是否溶完，如未全溶，;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。KNO3的準確重量。五、留意事項試驗過程中要求I、V值恒定，故應隨時留意調整。磁子的攪拌速度是試驗成敗的關鍵，磁子的轉速不行過快。試驗過程中切勿把秒表按停讀數(shù)，直到最終方可停表。KNO3在試驗前務必110℃烘干。熱損失。六、數(shù)據(jù)處理依據(jù)溶劑的重量和參加溶質的重量，求算溶液的濃度，以n表示Q=IUt公式計算各次溶解過程的熱效應。0nQ。0SQS—n0n0=80，100，200，300和400處的積分溶解熱和微分沖淡熱，以及n0從80→100，100→200，200→300，300→400的積分沖淡熱。I=——(A); U=——(V); IU=——(W)ii1234567七、思考題對本試驗的裝置你有何改進意見？本試驗的裝置可從以下幾個方面改進：〔1〕本試驗用電熱補償法測量溶解熱時，整個確值。假照試驗裝置使用計算機掌握技術，承受傳感器收集數(shù)據(jù)，使整個試驗自動化完成，〔2〕本試驗承受絕熱式量熱計，但在加樣的過程中存在熱損失，不行能做到完全的絕熱，可考慮承受適宜的加樣器，包含在絕熱系統(tǒng)之內。〔3〕本試驗采更簡潔觀看硝酸鉀的溶解性。試設計溶解熱測定的其他方法。對于溶解過程放熱的反響，可以借鑒燃燒焓測定的試驗，先測定量熱系統(tǒng)的熱容量C，再依據(jù)反響過程中溫度變化ΔTC之乘積求出熱效應。試設計一個測定強酸(HCl)與強堿(NaOH)中和反響熱的試驗方法？〔酸液可以直接從瓶口參加〕，堿貯存器下端為一膠塞，混合時用玻璃棒捅破，也可以為涂凡士林的毛細管，混合時可用吸耳球吹氣壓出。影響本試驗結果的因素有哪些？影響試驗結果的因素較多，主要包括以下幾項內容：試驗過程中I、U不行能完全恒定；3KNO33KNO3

樣品在參加的過程中，裝置不行能保持完全絕熱，體系存在熱損失；固體易吸水，在稱量和加樣過程中可能吸水，引起質量誤差；3在加樣過程中，KNO3

不行避開地會殘留在加樣漏斗中；加樣過程可能會存在記時誤差。八、試驗爭論本試驗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)有機物的混合熱等總效應，但要依據(jù)需要，設計適宜的反響熱，如中和熱的測定，可將溶解熱裝置的漏斗局部換成一個堿貯存器，以便將堿液參加〔酸液可以直接從瓶口參加，堿貯存器下出。在溶解熱的周密測量試驗中，也可以承受適宜的樣品容器將樣品參加。本試驗用電熱補償法測量溶解熱時，整個試驗過程要留意電熱功率的檢測準確，但由于試驗過程中電壓波動的關系，很難得到一個準確值。假照試驗裝置使用計算機掌握技術，承受傳感器收集數(shù)據(jù)，使整個試驗自動化完成，則可以提高試驗的準確度。數(shù)據(jù)處理依據(jù)溶劑的重量和參