凝固點(diǎn)降低法測(cè)定物質(zhì)的摩爾質(zhì)量課件

凝固點(diǎn)降低法測(cè)摩爾質(zhì)量

2023/8/18凝固點(diǎn)降低法測(cè)摩爾質(zhì)量2023/8/5實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)原理儀器和試劑實(shí)驗(yàn)步驟數(shù)據(jù)處理思考題凝固點(diǎn)降低法測(cè)摩爾質(zhì)量實(shí)驗(yàn)?zāi)康哪厅c(diǎn)降低法測(cè)摩爾質(zhì)量實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.用凝固點(diǎn)降低法測(cè)定萘的摩爾質(zhì)量。2.通過(guò)實(shí)驗(yàn)掌握凝固點(diǎn)降低法測(cè)定摩爾質(zhì)量的原理，加深對(duì)稀溶液依數(shù)性質(zhì)的理解。實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.用凝固點(diǎn)降低法測(cè)定萘的摩爾質(zhì)量。實(shí)驗(yàn)原理 稀溶液具有依數(shù)性，凝固點(diǎn)降低是依數(shù)性的一種表現(xiàn)。稀溶液的凝固點(diǎn)降低與溶液成分關(guān)系的公式為： 式中，ΔTf為凝固點(diǎn)降低值，是純?nèi)軇〢的凝固點(diǎn)比質(zhì)量摩爾濃度為bB的溶液的凝固點(diǎn)降低的度數(shù)；wA為溶劑A的摩爾質(zhì)量；Kf凝固點(diǎn)降低常數(shù)，其數(shù)值只與溶劑的性質(zhì)有關(guān)，單位為K?kg?mol-1；對(duì)環(huán)己烷，純?nèi)軇┠厅c(diǎn)Tf*279.65K，凝固點(diǎn)降低常數(shù)為20.2。實(shí)驗(yàn)原理 稀溶液具有依數(shù)性，凝固點(diǎn)降低是依數(shù)性的一種表現(xiàn)。稀實(shí)驗(yàn)原理通常測(cè)凝固點(diǎn)的方法有平衡法和貝克曼法（或步冷曲線(xiàn)法）。本實(shí)驗(yàn)采用后者。其基本原理是將純?nèi)軇┗蛉芤壕徛齽蛩倮鋮s，記錄體系溫度隨時(shí)間的變化，繪出步冷曲線(xiàn)（溫度-時(shí)間曲線(xiàn)），用外推法求得純?nèi)軇┗蛳∪芤褐腥軇┑哪厅c(diǎn)。實(shí)驗(yàn)原理通常測(cè)凝固點(diǎn)的方法有平衡法和貝克曼法（或步冷曲線(xiàn)法）實(shí)驗(yàn)原理-過(guò)冷法

圖1-1（1）純液體的冷卻曲線(xiàn)圖1-1（2）溶液的冷卻曲線(xiàn)實(shí)驗(yàn)原理-過(guò)冷法圖1-1（1）純液體的冷卻曲線(xiàn)圖1-1實(shí)驗(yàn)原理純?nèi)軇┎嚼淝€(xiàn)：純?nèi)軇┲鸩嚼鋮s時(shí)，體系溫度隨時(shí)間均勻下降，到某一溫度時(shí)有固體析出，由于結(jié)晶放出的凝固熱抵消了體系降溫時(shí)傳遞給環(huán)境的熱量，因而保持固液兩相平衡，當(dāng)放熱與散熱達(dá)到平衡時(shí)，溫度不再改變。在步冷曲線(xiàn)上呈現(xiàn)出一個(gè)平臺(tái)；當(dāng)全部凝固后，溫度又開(kāi)始下降。從理論上來(lái)講，對(duì)于純?nèi)軇灰桃簝上嗥胶夤泊?，同時(shí)體系溫度均勻，那么每次測(cè)定的凝固點(diǎn)值應(yīng)該不變。但實(shí)際上由于過(guò)冷現(xiàn)象存在，往往每次測(cè)定值會(huì)有起伏。當(dāng)過(guò)冷現(xiàn)象存在時(shí)，純?nèi)軇┑牟嚼淝€(xiàn)如圖1-1（1）所示。即先過(guò)冷后足夠量的晶體產(chǎn)生時(shí)，大量的凝固熱使體系溫度回升，回升后在某一溫度維持不變，此不變的溫度作為純?nèi)軇┑哪厅c(diǎn)。實(shí)驗(yàn)原理純?nèi)軇┎嚼淝€(xiàn)：實(shí)驗(yàn)原理稀溶液的步冷曲線(xiàn)：稀溶液凝固點(diǎn)測(cè)定也存在上述類(lèi)似現(xiàn)象。沒(méi)有過(guò)冷現(xiàn)象存在時(shí)，溶液首先均勻降溫，當(dāng)某一溫度有溶劑開(kāi)始析出時(shí)，凝固熱抵消了部分體系向環(huán)境的放熱，在步冷曲線(xiàn)上表現(xiàn)為一轉(zhuǎn)折點(diǎn)，此溫度即為該平衡濃度稀溶液的凝固點(diǎn)，隨著溶劑析出，凝固點(diǎn)逐漸降低。但溶液的過(guò)冷現(xiàn)象普遍存在。當(dāng)某一濃度的溶液逐漸冷卻成過(guò)冷溶液，通過(guò)攪拌或加入晶種促使溶劑結(jié)晶，由結(jié)晶放出的凝固熱抵消了體系降溫時(shí)傳遞給環(huán)境的熱量，當(dāng)凝固放熱與體系散熱達(dá)到平衡時(shí)，溫度不再回升。此固液兩相共存的平衡溫度即為溶液的凝固點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)原理稀溶液的步冷曲線(xiàn)：實(shí)驗(yàn)原理但過(guò)冷太厲害或寒劑溫度過(guò)低，則凝固熱抵償不了散熱，此時(shí)溫度不能回升到凝固點(diǎn)，在溫度低于凝固點(diǎn)時(shí)完全凝固，就得不到正確的凝固點(diǎn)。上述也可從相律分析，溶劑與溶液的冷卻曲線(xiàn)形狀不同。對(duì)純?nèi)軇﹥上喙泊鏁r(shí)，自由度f(wàn)*=1-2+1=0，冷卻曲線(xiàn)出現(xiàn)水平線(xiàn)段，其形狀如圖1-1(1)所示。對(duì)溶液兩相共存時(shí)，自由度f(wàn)*=2-2+1=1，溫度仍可下降，但由于溶劑凝固時(shí)放出凝固熱，使溫度回升，但回升到最高點(diǎn)又開(kāi)始下降，所以冷卻曲線(xiàn)不出現(xiàn)水平線(xiàn)段，如圖1-1(2)所示。由于溶劑析出后，剩余溶液濃度變大，顯然回升的最高溫度不是原濃度溶液的凝固點(diǎn)，嚴(yán)格的做法應(yīng)作冷卻曲線(xiàn)，并按圖1-1(2)中所示方法加以校正。但由于冷卻曲線(xiàn)不易測(cè)出，而真正的平衡濃度又難于直接測(cè)定，實(shí)驗(yàn)總是用稀溶液，并控制條件使其晶體析出量很少，所以以起始濃度代替平衡濃度，對(duì)測(cè)定結(jié)果不會(huì)產(chǎn)生顯著影響。實(shí)驗(yàn)原理但過(guò)冷太厲害或寒劑溫度過(guò)低，則凝固熱抵償不了散熱，此儀器和試劑 凝固點(diǎn)測(cè)定裝置（見(jiàn)圖）和數(shù)顯貝克曼溫度計(jì)各一套；萘；環(huán)己烷（分析純）；25ml移液管一支，碎冰或顆粒冰。儀器和試劑 凝固點(diǎn)測(cè)定裝置（見(jiàn)圖）和數(shù)顯貝克曼溫度計(jì)各一套；凝固點(diǎn)測(cè)定裝置

精密溫度溫差儀傳感器凝固點(diǎn)測(cè)定裝置精密溫度溫差儀傳感器實(shí)驗(yàn)步驟1．將凝固點(diǎn)測(cè)定裝置安裝好，插好數(shù)顯貝克曼溫度計(jì)的感溫探頭，注意插入的深度要留有一點(diǎn)余地，以免將玻璃管捅破。2．將冰水混合物防入冷凝裝置的外桶，調(diào)節(jié)冰浴的溫度為3.5℃左右。一般來(lái)講，冬天宜水多于冰，夏天宜冰、水各半。實(shí)驗(yàn)步驟1．將凝固點(diǎn)測(cè)定裝置安裝好，插好數(shù)顯貝克曼溫度計(jì)的感3．測(cè)定純?nèi)軇┑哪厅c(diǎn)。用移液管取25ml環(huán)己烷加入口徑小些的內(nèi)凝固管中（在它的外圍已套有一個(gè)空氣套管），將裝有內(nèi)管的外管直接浸入冰浴中，插入數(shù)字溫度溫差儀的感溫探頭，開(kāi)啟數(shù)字溫度溫差儀的電源和讀數(shù)按鈕，降溫、控制冷卻速度，不要停止攪拌。若溫度不再下降，反而略有回升，說(shuō)明此時(shí)晶體已開(kāi)始析出，直到溫度升至最高恒定一會(huì)兒時(shí)間，記下最低時(shí)的溫度和恒定溫度。用手溫?zé)崮坦?，使結(jié)晶的環(huán)己烷重新熔化，放回原來(lái)冰浴中的套管內(nèi)，如上法測(cè)量三次。3．測(cè)定純?nèi)軇┑哪厅c(diǎn)。用移液管取25ml環(huán)己烷加入口徑小些4．用分析天平準(zhǔn)確稱(chēng)量萘丸片（約0.2g），投入凝固管內(nèi)，用玻璃棒搗碎、攪拌，使其溶解，注意：不要將萘隨便灑落、遺棄在臺(tái)面和地上。同上法測(cè)該溶液的凝固點(diǎn)，重復(fù)測(cè)定三次。4．用分析天平準(zhǔn)確稱(chēng)量萘丸片（約0.2g），投入凝固管內(nèi)，用數(shù)據(jù)處理1.

分別將環(huán)己烷，萘-環(huán)己烷的凝固點(diǎn)測(cè)定結(jié)果列于下表中，以溫度為縱坐標(biāo)，時(shí)間為橫坐標(biāo)，作出冷卻曲線(xiàn)圖，求出Tf*，Tf及

Tf

。。t(min)0.511.522.5……溫度

2.用ρt／(g.cm-3)＝0.7971－0.8879×10-3t／℃計(jì)算室溫t時(shí)環(huán)己烷的密度，然后算出所取的環(huán)己烷的質(zhì)量WA。

3.計(jì)算萘的摩爾質(zhì)量M數(shù)據(jù)處理1.分別將環(huán)己烷，萘-環(huán)己烷的凝固點(diǎn)測(cè)定結(jié)果列于實(shí)驗(yàn)評(píng)注與拓展

本實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵點(diǎn)有下述幾方面：（1）攪拌速度的控制是做好本實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵，每次測(cè)定應(yīng)按要求的速度攪拌，并且測(cè)溶劑與溶液凝固點(diǎn)時(shí)攪拌條件要完全一致。(2)寒劑溫度對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果也有很大影響，過(guò)高會(huì)導(dǎo)致冷卻太慢，過(guò)低則測(cè)不出正確的凝固點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)評(píng)注與拓展

本實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵點(diǎn)有下述幾方面：

實(shí)驗(yàn)評(píng)注與拓展

拓展：凝固點(diǎn)降低時(shí)稀溶液的依數(shù)性質(zhì)，降低值的多少直接反映溶液中溶質(zhì)有效質(zhì)點(diǎn)的數(shù)目。如果溶質(zhì)在溶液中有解離、締合、溶劑化和生成絡(luò)合物等情況，均影響溶質(zhì)在溶劑中的表觀分子量。因此，凝固點(diǎn)降低法還可用來(lái)測(cè)定弱電解質(zhì)的電離度、溶質(zhì)的締合度、活度及活度系數(shù)等。另外，利用凝固點(diǎn)降低這個(gè)性質(zhì)，在科研中還可用來(lái)鑒定物質(zhì)的純度及求物質(zhì)的熔化熱；在冶金領(lǐng)域還可配制低熔點(diǎn)合金。

實(shí)驗(yàn)評(píng)注與拓展

拓展：思考題

(1)為什么要先測(cè)近似凝固點(diǎn)？

(2)根據(jù)什么原則考慮加入溶質(zhì)的量？太多或太少影響