溶解熱的測(cè)定KNO溶解熱的測(cè)定

1、 KNO3溶解熱的測(cè)定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1.用電熱補(bǔ)償法測(cè)定KNO3在不同濃度水溶液中的積分溶解熱。 2.用作圖法求KNO3在水中的微分沖淡熱、積分沖淡熱和微分溶解熱。 二、預(yù)習(xí)要求 1.復(fù)習(xí)溶解過(guò)程熱效應(yīng)的幾個(gè)基本概念。 2.掌握電熱補(bǔ)償法測(cè)定熱效應(yīng)的基本原理。 3.了解如何從實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)求KNO3的積分溶解熱及其它三種熱效應(yīng)。 4.了解影響本實(shí)驗(yàn)結(jié)果的因素有那些。三、實(shí)驗(yàn)原理 1.在熱化學(xué)中，關(guān)于溶解過(guò)程的熱效應(yīng)，引進(jìn)下列幾個(gè)基本概念。 溶解熱： 在恒溫恒壓下，n2摩爾溶質(zhì)溶于n1摩爾溶劑(或溶于某濃度的溶液)中產(chǎn)生的熱效應(yīng)，用Q表示，溶解熱可分為積分(或稱(chēng)變濃)溶解熱和微分(或稱(chēng)定濃)溶解熱

2、。 積分溶解熱：在恒溫恒壓下，一摩爾溶質(zhì)溶于n0摩爾溶劑中產(chǎn)生的熱效應(yīng)，用表示。 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(wú)限量的溶液中產(chǎn)生的熱效應(yīng)，以表示，簡(jiǎn)寫(xiě)為。 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產(chǎn)生的熱效應(yīng)。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(zhì)及n01摩爾溶劑的溶液沖淡到含溶劑為n02時(shí)的熱效應(yīng)，亦即為某兩濃度溶液的積分溶解熱之差，以表示。 微分沖淡熱：在恒溫恒壓下，一摩爾溶劑加入某一確定濃度的無(wú)限量的溶液中產(chǎn)生的熱效應(yīng)，以表示，簡(jiǎn)寫(xiě)為。 2.積分溶解熱()可由實(shí)驗(yàn)直接測(cè)定，其

3、它三種熱效應(yīng)則通過(guò)n0曲線求得。 設(shè)純?nèi)軇┖图內(nèi)苜|(zhì)的摩爾焓分別為和，當(dāng)溶質(zhì)溶解于溶劑變成溶液后，在溶液中溶劑和溶質(zhì)的偏摩爾焓分別為和，對(duì)于由摩爾溶劑和摩爾溶質(zhì)組成的體系，在溶解前體系總焓為H。         ( 1 ) 設(shè)溶液的焓為H，                  ( 2 ) 因此溶解過(guò)程熱效應(yīng)Q為       

4、0;        ( 3 )                                          

5、60;   式中，為微分沖淡熱，為微分溶解熱。根據(jù)上述定義，積分溶解熱為 （4） 在恒壓條件下，對(duì)進(jìn)行全微分   （5） 上式在比值 恒定下積分，得        （6） 全式以n2除之          （7） 因                  

6、;   （8）                                    則            

7、0; （9）                  將(8)、(9)代入(7)得:              (10） 對(duì)比(3)與(6)或(4)與(10)式,微分沖淡熱 可表示為以對(duì)作圖，可得圖-2-1的曲線關(guān)系。 在圖-2-1中，AF與BG分別為將一摩爾溶質(zhì)溶于和摩爾溶劑時(shí)的積分溶解熱，BE表示在含

8、有一摩爾溶質(zhì)的溶液中加入溶劑，使溶劑量由摩爾增加到摩爾過(guò)程的積分沖淡熱。 (11) 圖-2-1中曲線A點(diǎn)的切線斜率等于該濃度溶液的微分沖淡熱。 由（10）式 可知，切線在縱軸上的截距等于該濃度的微分溶解熱。 圖-2-1 QSn0關(guān)系圖 由圖-2-1可見(jiàn)，欲求溶解過(guò)程的各種熱效應(yīng)，首先要測(cè)定各種濃度下的積分溶解熱，然后作圖計(jì)算。 一般量熱計(jì)由數(shù)字式精密溫度計(jì)、攪拌器、杜瓦瓶、加樣漏斗和加熱器等組成。3.測(cè)量熱效應(yīng)是在“量熱計(jì)”中進(jìn)行。量熱計(jì)的類(lèi)型很多，分類(lèi)方法也不統(tǒng)一，按傳熱介質(zhì)分有固體或液體量熱計(jì)，按工作溫度的范圍分有高溫和低溫量熱計(jì)等。一般可分為兩類(lèi):一類(lèi)是等溫量熱計(jì)，其本身溫度在量熱過(guò)程中

9、始終不變，所測(cè)得的量為體積的變化，如冰量熱計(jì)等;另一類(lèi)是經(jīng)常采用的測(cè)溫量熱計(jì)，它本身的溫度在量熱過(guò)程中會(huì)改變，通過(guò)測(cè)量溫度的變化進(jìn)行量熱，這種量熱計(jì)又可以是外殼等溫或絕熱式的等。本實(shí)驗(yàn)是采用絕熱式測(cè)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)，如圖-2-2所示量熱計(jì)直徑為8cm、容量為1000mL的杜瓦瓶，并加蓋以減少輻射、傳導(dǎo)、對(duì)流、蒸發(fā)等熱交換。電加熱器是用直徑為0.1mm的鎳鉻絲，其電阻約為10，裝在盛有油介質(zhì)的硬質(zhì)薄玻璃管中，玻璃管彎成環(huán)形，加熱電流一般控制在300mA500mA。為使均勻有效地?cái)嚢?，一般用電?dòng)攪拌器，也可按捏長(zhǎng)短不等的兩支滴管使溶液混合均勻。用用

10、數(shù)字精密溫度計(jì)測(cè)量溫度變化。在絕熱容器中測(cè)定熱效應(yīng)的方法有兩種: (1)先測(cè)定量熱系統(tǒng)的熱容量C，再根據(jù)反應(yīng)過(guò)程中溫度變化T與C之乘積求出熱效應(yīng)(此法一般用于放熱反應(yīng))。 (2)先測(cè)定體系的起始溫度T，溶解過(guò)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，根據(jù)所消耗電能求出熱效應(yīng)Q。 式中，I為通過(guò)電阻為R的電熱器的電流強(qiáng)度(A); U為電阻絲兩端所加電壓(V); t為通電時(shí)間(s). 這種方法稱(chēng)為電熱補(bǔ)償法。 本實(shí)驗(yàn)采用電熱補(bǔ)償法，測(cè)定KNO3在水溶液中的積分溶解熱，并通過(guò)圖解法求出其它三種熱效應(yīng)。四、儀器藥品 1.儀器 中和熱量熱裝置1套; 精密直流穩(wěn)壓電源(1A，0V

11、30V)1臺(tái); 數(shù)字式精密溫度計(jì)1臺(tái); 秒表1只（用手機(jī)替代）; 200ml容量瓶1個(gè)； 稱(chēng)量瓶(25mm×25mm) 8只; 干燥器1只; 研缽1個(gè)。 2.藥品 KNO3(分析純)。 3.試驗(yàn)裝置五、實(shí)驗(yàn)步驟 1.  穩(wěn)壓電源使用前在空載條件下先通電預(yù)熱15min。 2. 將8個(gè)稱(chēng)量瓶編號(hào)，依次加入在研缽中研細(xì)的KNO3，其重量分別為2.5g、1.5g、2.5g、 2.5g、3.5g、4g、4g和4.5g，放入烘箱，在110烘1.5h2h，取出放入干燥器中(在實(shí)驗(yàn)課前進(jìn)行)。 3.用分析天平準(zhǔn)確稱(chēng)量上面8個(gè)盛有KNO3的稱(chēng)量瓶，稱(chēng)量后將稱(chēng)量瓶放回干燥器中待用。  

12、;4.在杜瓦瓶中裝入200ml蒸餾水，調(diào)好數(shù)字式精密貝溫度計(jì)，連好線路(杜瓦瓶用前需干燥)。 5.經(jīng)教師檢查無(wú)誤后接通電源，調(diào)節(jié)穩(wěn)壓電源，使加熱器功率約為2.5W，保持電流穩(wěn)定，開(kāi)動(dòng)攪拌按扭，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，按下秒表開(kāi)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KNO3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(guò)程中要一直攪拌液體，加入KNO3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（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(cè)定，直至八份樣品全部加完為止。 6.測(cè)

13、定完畢后，切斷電源，打開(kāi)量熱計(jì)，檢查KNO3是否溶完，如未全溶，則必須重作;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。    7.用分析天平稱(chēng)量已倒出KNO3樣品的空稱(chēng)量瓶，求出各次加入KNO3的準(zhǔn)確重量。六、注意事項(xiàng) 1.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中要求I、V值恒定，故應(yīng)隨時(shí)注意調(diào)節(jié)。 2.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中切勿把秒表按停讀數(shù)，直到實(shí)驗(yàn)最后結(jié)束方可停表。 3.固體KNO3易吸水，故稱(chēng)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110烘干。 4.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(guò)程中要注意蓋好，減少熱損失。 七、數(shù)據(jù)處理 1.根據(jù)溶劑的重量和加入溶質(zhì)的重

14、量，求算溶液的濃度，以n表示 2.按Q=IUt公式計(jì)算各次溶解過(guò)程的熱效應(yīng)。 3.按每次累積的濃度和累積的熱量，求各濃度下溶液的n0和QS。 4.將以上數(shù)據(jù)列表并作QSn0圖，并從圖中求出n0=80，100，200，300和400處的積分溶解熱和微分沖淡熱，以及n0從80100，100200，200300，300400的積分沖淡熱。 I=        (A);    U=      (V);    IU=  

15、60;     (W)   i   1             2             3             4             5             6       

16、0;     7             8             【思考問(wèn)題】 1.本實(shí)驗(yàn)的裝置是否可測(cè)定放熱反應(yīng)的熱效應(yīng)？可否用來(lái)測(cè)定液體的比熱、水化熱、生成熱及有機(jī)物的混合等熱效應(yīng)？ 2.對(duì)本實(shí)驗(yàn)的裝置、線路你有何改進(jìn)意見(jiàn)？swc-D型數(shù)字式精密溫度計(jì)的使用方法SWC-D智能數(shù)字恒溫控制器使用方法：1、將傳感器置于介質(zhì)中，電源開(kāi)關(guān)置于“開(kāi)”。觀察顯示屏上溫度與溫差的讀數(shù)。2、當(dāng)溫度與溫差的讀數(shù)達(dá)到平衡的時(shí)候，按下采零鍵，當(dāng)溫差的讀數(shù)顯示為0.000的時(shí)候，按下鎖定鍵。3、時(shí)間的設(shè)定。按下向上箭頭，使讀數(shù)為15秒。松開(kāi)按紐，讀數(shù)開(kāi)始倒記時(shí)。當(dāng)?shù)竭_(dá)0時(shí)，蜂鳴器鳴叫，溫差讀數(shù)保持2秒不變，此時(shí)記下讀數(shù)即可。SWC-C數(shù)字式精密溫度計(jì)使用方法一.使用方法1.操作實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備.(1)將儀器后面板的電源線插入220V電源.(2)檢查探頭編號(hào),并將其和后蓋的“Rt”端子對(duì)應(yīng)連接緊.(3)將探頭插入被測(cè)物中深度應(yīng)大于50mm,打開(kāi)電源開(kāi)關(guān).2.溫度測(cè)量(1)將面板“溫度-溫差”按鈕置于“溫度”位置，此時(shí)