凝固點(diǎn)降低法測(cè)定物質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、凝固點(diǎn)降低法測(cè)定物質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? .測(cè)定環(huán)己烷的凝固點(diǎn)降低值，計(jì)算蔡的分子量。2 .掌握溶液凝固點(diǎn)的測(cè)量技術(shù)，加深對(duì)稀溶液依數(shù)性質(zhì)的理解。3 .技能要求：掌握冰點(diǎn)降低測(cè)定管、數(shù)字溫差儀的使用方法，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的作圖處理方法。二、實(shí)驗(yàn)原理1、凝固點(diǎn)降低法測(cè)分子量的原理化合物的分子量是一個(gè)重要的物理化學(xué)參數(shù)。用凝固點(diǎn)降低法測(cè)定物質(zhì)的分子量是一種簡(jiǎn)單而又比較準(zhǔn)確的方法。稀溶液有依數(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(對(duì)析出物是純?nèi)軇┑捏w系)與溶液中物質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)的關(guān)系式為：A=Tf*-Tf=KfmB(1)*式中，Tf*為純?nèi)軇┑哪厅c(diǎn)，Tf為溶液的凝固點(diǎn)，mB為溶液中溶質(zhì)

2、B的質(zhì)量摩爾濃度，Kf為溶劑的質(zhì)量摩爾凝固點(diǎn)降低常數(shù)，它的數(shù)值僅與溶劑的性質(zhì)有關(guān)。已知某溶劑的凝固點(diǎn)降低常數(shù)除并測(cè)得溶液的凝固點(diǎn)降低值A(chǔ)T若稱(chēng)取一定量的溶質(zhì)WB(g)和溶劑WA(g),配成稀溶液，則此溶液的質(zhì)量摩爾濃度mB為：Xmcl.kg(2)將(2)式代入(1)式，則:MKMAT(WX103g/mol表3T幾種溶劑的凝固點(diǎn)降低常數(shù)值:.;二溶荒.的酸笨年m炕壞己葬茶二澳甲烷7TKKi/(Kkgf/m.011)L&6次氏7b3.90378.655.1220.的.338X5280,9514+4因此，只要稱(chēng)得一定量的溶質(zhì)(Wb)和溶劑(Wa)配成一稀溶液，分別測(cè)純?nèi)軇┖拖∪芤旱哪厅c(diǎn)，求

3、得Af,再查得溶劑的凝固點(diǎn)降低常數(shù)，代入(3)式即可求得溶質(zhì)的摩爾質(zhì)量。*當(dāng)溶質(zhì)在溶液里有解離、締合、溶劑化或形成配合物等情況時(shí)，不適用上式計(jì)算,般只適用于強(qiáng)電解質(zhì)稀溶液。2、凝固點(diǎn)測(cè)量原理若將純?nèi)軇┚徛鋮s，理論上得純?nèi)軇┑哪厅c(diǎn)是它的液相和固相共存時(shí)的平衡溫度。到它的步冷曲線如圖中的A，但實(shí)際的過(guò)程往往會(huì)發(fā)生過(guò)冷現(xiàn)象，液體的溫度會(huì)下降到凝待液體全部凝固之固點(diǎn)以下，待固體析出后會(huì)慢慢放出凝固熱使體系的溫度回到平衡溫度,后，溫度逐漸下降，如圖中的Bo圖中平行于橫坐標(biāo)的CD線所對(duì)應(yīng)的溫度值即為純?nèi)軇┑哪厅c(diǎn)Tf*。溶液的凝固點(diǎn)是該溶液的液相與純?nèi)軇┑墓滔嗥胶夤泊娴臏囟取y(cè)量，當(dāng)溶液逐漸冷卻時(shí)，其

4、步冷曲線與純?nèi)軇┎煌鐖D中固析出，使剩余溶液的濃度增大，因而剩余溶液與溶劑固相的平衡溫度也在下降，冷卻曲線WI6-i轉(zhuǎn)解刑和用港的影冷曲跋溶液的凝固點(diǎn)很難精確III、IV。由于有部分溶劑凝不會(huì)出現(xiàn)“平階”，而是出現(xiàn)一轉(zhuǎn)折點(diǎn)，該點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的溫度即為凝固點(diǎn)（III曲線的形狀）。當(dāng)出現(xiàn)過(guò)冷時(shí)，則出現(xiàn)圖IV的形狀，此時(shí)可以將溫度回升的最高值近似的作為溶液的凝固點(diǎn)。3、測(cè)量過(guò)程中過(guò)冷的影響在測(cè)量過(guò)程中，析出的固體越少越好，以減少溶液濃度的變化，才能準(zhǔn)確測(cè)定溶液的凝固點(diǎn)。若過(guò)冷太甚，溶劑凝固越多，溶液的濃度變化太大，就會(huì)出現(xiàn)圖中V曲線的形狀，使測(cè)量值偏低。在過(guò)程中可通過(guò)加速攪拌、控制過(guò)冷溫度，加入晶種等控

5、制冷，同時(shí)需要按照?qǐng)D中曲線V所示的方法校正。三、實(shí)驗(yàn)藥品SWC-LG凝固點(diǎn)測(cè)定儀1套；數(shù)字貝克曼溫度計(jì)；普通溫度計(jì)（0C-50C）;移液管（20mL）1支；洗耳球；精密溫度計(jì)、分析天平、燒杯；純禁環(huán)己烷（分析純）碎冰四、實(shí)驗(yàn)步驟1、接好傳感器，插入電源。2、打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，溫度顯示為實(shí)時(shí)溫度，溫差顯示為以20下顯示的是實(shí)際溫度）。3、將傳感器插入水浴槽，調(diào)節(jié)寒劑溫度低于測(cè)定溶液凝固點(diǎn)的2-3度，此實(shí)驗(yàn)寒劑溫度為3.5-4.5度，然后將空氣套管插入槽中。4、用20ml移液管準(zhǔn)確移取20ml環(huán)己烷加入凝固點(diǎn)測(cè)定試管中，橡膠塞塞緊，插入傳感器。5、將凝固點(diǎn)試管直接插入寒劑槽中，觀察溫差，直至溫度顯示穩(wěn)

6、定不變，此時(shí)溫度就是環(huán)己烷的初測(cè)凝固點(diǎn)。6、取出凝固點(diǎn)測(cè)定試管，用掌心加熱使環(huán)己烷熔化，再次插入寒劑槽中，緩慢攪拌，當(dāng)溫度降低到高于初測(cè)凝固點(diǎn)的0.5度時(shí)，迅速將試管取出、擦干，插入空氣套管中，記錄溫度顯示數(shù)值。每15秒記錄一次溫度。注意：攪拌速度調(diào)節(jié)：剛開(kāi)始緩慢攪拌，在溫度低于初測(cè)凝固點(diǎn)時(shí)，加速攪拌，待溫度上升時(shí)，又恢復(fù)緩慢攪拌。7、重復(fù)第6步平行再做1次。度為基準(zhǔn)的差值（但在10度以dn_U.圖之實(shí)驗(yàn)裝置圖1.大破璃筒；2遮幕套管3普通溫度計(jì)；4樣品加入口；5，工抗拌器6溫差訓(xùn)量?jī)x；3測(cè)定管8、溶液凝固點(diǎn)測(cè)定：稱(chēng)取0.15-0.20g禁片加入凝固點(diǎn)測(cè)定試管，待完全溶解后，重復(fù)以上6、7、8

7、步驟。9、實(shí)驗(yàn)結(jié)束，拔掉電源插頭。五、注意事項(xiàng)1、在測(cè)量過(guò)程中，析出的固體越少越好，以減少溶液濃度的變化，才能準(zhǔn)確測(cè)定溶液的凝固點(diǎn)。若過(guò)冷太甚，溶劑凝固越多，溶液的濃度變化太大，使測(cè)量值偏低。在過(guò)程中可通過(guò)加速攪拌、控制過(guò)冷溫度，加入晶種等控制過(guò)冷度。2、攪拌速度的控制和溫度溫差儀的粗細(xì)調(diào)的固定是做好本實(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。溫度-溫差儀的粗細(xì)調(diào)一經(jīng)確定，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不能再變。3、純水過(guò)冷度約0.7C1C（視攪拌快慢）,為了減少過(guò)冷度，而加入少量晶種，每次加入晶種大小應(yīng)盡量一致。4、冷卻溫度對(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

8、，過(guò)低則測(cè)不出正確的凝固點(diǎn)。5、實(shí)驗(yàn)所用的凝固點(diǎn)管必須潔凈、干燥。六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)處理1、數(shù)據(jù)記錄與分析室溫：17.0C大氣壓：1023.8hPa數(shù)據(jù)1:環(huán)己烷凝固過(guò)程溫度變化表（粗略測(cè)量）時(shí)間(/s)溫度（/C）時(shí)間（Is）溫度（/C）時(shí)間(Is)溫度（/）156.9003156.7206156.541306.8883306.7096306.522456.8653456.6996456.504606.8603606.6886606.485756.8543756.6796756.475906.8463906.6696906.4621056.8394056.6607056.4421206.83

9、14206.6497206.4201356.8224356.6457356.3981506.8144506.6377506.3811656.8074656.6277656.3751806.8014806.6177806.3791956.7944956.6077956.3602106.7855106.5968106.3372256.7785256.5838256.3102406.7705406.5868406.2812556.7615556.5788556.2522706.7525706.5638706.2232856.7415856.5518856.1933006.7306006.553環(huán)己烷

10、凝固過(guò)程溫度變化曲線（粗略測(cè)量）t/s由上圖可以看到，在溫度為6.583C、6.551C、6.375C處溫度都出現(xiàn)了平臺(tái)，而事實(shí)上只有一個(gè)平臺(tái)，所以這組數(shù)據(jù)不能使用。出現(xiàn)多個(gè)平臺(tái)原因分析有：1、儀器讀數(shù)有誤差（這個(gè)影響比較小，屬于系統(tǒng)誤差）。2、放熱與散熱達(dá)到平衡，而本實(shí)驗(yàn)我們沒(méi)有對(duì)環(huán)己烷純?nèi)軇┻M(jìn)行攪拌，所以比較容易出現(xiàn)平臺(tái)。數(shù)據(jù)2:環(huán)己烷凝固過(guò)程溫度變化表（精確測(cè)量1）時(shí)間(/s)溫度(/C)時(shí)間(/s)溫度（/C）時(shí)間(/s)溫度（/）157.3935256.78410356.665307.3155406.78110506.665457.2525556.78210656.665607.19

11、45706.77810806.665757.1465856.77610956.664907.1016006.77511106.6661057.0646156.77711256.6691207.0336306.77511406.6751357.0036456.77111556.6761506.9766606.77011706.6741656.9526756.77211856.6741806.9346906.77012006.6741956.9167056.76612156.6722106.8987206.76812306.6682256.8847356.76512456.6662406.8717

12、506.76112606.6672556.8577656.76012756.6622706.8467806.76112906.6572856.8417956.75213056.6593006.8338106.74013206.6543156.8238256.73513356.6503306.8198406.72713506.6473456.8138556.71913656.6463606.8078706.71313806.6413756.8028856.70813956.636390r6.8019006.70414106.6364056.7979156.69614256.6324206.792

13、9306.69414406.627435P6.7929456.68914556.6244506.7929606.68314706.6234656.7919756.67914856.6204806.7869906.6794956.78510056.6715106.78510206.6657.5007.4007.3007.2007.100CT7.0006.9006.8006.7006.6006.500環(huán)己烷凝固過(guò)程溫度變化曲線（精確測(cè)量1）t/s由上圖可以看到，該曲線比較符合理想情況，有存在一個(gè)比較持久的凝固平臺(tái)，跟粗測(cè)相比,精測(cè)1的讀數(shù)不會(huì)有很大幅度的變化。我們讀出平臺(tái)的溫度：6.676C。數(shù)據(jù)

14、3:環(huán)己烷凝固過(guò)程溫度變化表（精確測(cè)量2）時(shí)間(/s)溫度（IC）時(shí)間(Is)溫度（/C）時(shí)間(Is)溫度（/C）157.0764506.8278856.703307.0584656.8209006.695457.0404806.8169156.691607.0254956.8139306.684757.0155106.8109456.676907.0035256.8029606.6681056.9895406.7969756.6641206.9825556.7929906.6571356.9735706.78810056.6501506.9635856.78110206.6441656.95

15、66006.78110356.6401806.9516156.78010506.6311956.9436306.77510656.6222106.9346456.77210806.6182256.9296606.77210956.6092406.9226756.76811106.5972556.9136906.76211256.5892706.9087056.76111406.5822856.9047206.75511556.5723006.8977356.75011706.5583156.8887506.74711856.5513306.8817656.74312006.5413456.87

16、37806.73612156.5293606.8637956.73112306.5173756.8578106.72912456.5073906.8538256.72412606.4954056.8468406.71812756.4794206.8388556.71312906.4704356.8348706.710環(huán)己烷凝固過(guò)程溫度變化曲線（精確測(cè)量2）t/s由上圖可以看到，溫度隨時(shí)間不斷下降，沒(méi)有出現(xiàn)平臺(tái)，所以這一個(gè)的數(shù)據(jù)也是不符合實(shí)際情況的。原因分析：實(shí)驗(yàn)中寒劑溫度控制不好，最大的可能就是寒劑溫度過(guò)低，造成冷凝的速度很快，而即使冷凝快，放熱多，但對(duì)于與寒劑溫度相比，還不能夠使環(huán)己烷溫度有

17、上升，所以出現(xiàn)溫度不斷下降，而不出現(xiàn)平臺(tái)的情況。綜合上述數(shù)據(jù)1、2、3以及分析，得出環(huán)己烷純?nèi)軇┑膶?shí)驗(yàn)?zāi)厅c(diǎn)溫度為：6.676C。數(shù)據(jù)4:（蔡的質(zhì)量：0.1790g）票的環(huán)己烷稀溶液凝固過(guò)程溫度變化表（粗略測(cè)量）時(shí)間(/s)溫度(/C)時(shí)間(/s)溫度（/C）時(shí)間(/s)溫度（/）155.0703454.7866754.252305.0523604.7666904.219455.0363754.7487054.187605.0213904.7297204.152755.0084054.7097354.117904.9914204.6867504.0851054.9764354.6677654.

18、0531204.9664504.6457804.0201354.9564654.6217953.9871504.9474804.5998103.9561654.9384954.5768253.9251804.9325104.5518403.8941954.9245254.5238553.8562104.9125404.5008703.8202254.9045554.4738853.7852404.8925704.4459003.7492554.8785854.4179153.7152704.8646004.3919303.6792854.8536154.3629453.6413004.8376

19、304.3319603.6113154.8196454.3049753.5713304.8046604.280由上圖可以看到，加入了秦的環(huán)己烷稀溶液凝固時(shí)溫度不斷下降，而中間也沒(méi)有出現(xiàn)一個(gè)比較明顯的溫度轉(zhuǎn)折點(diǎn)，斜率基本上都是一樣的，所以這個(gè)粗測(cè)的數(shù)據(jù)是不符合實(shí)際情況。跟數(shù)據(jù)3的情況相類(lèi)似，分析原因是由于寒劑溫度過(guò)低，而實(shí)驗(yàn)中寒劑的溫度為1.5C左右（中途有改變寒劑的溫度，起初為2.5C）。數(shù)據(jù)5:（蔡的質(zhì)量：0.1790g）票的環(huán)己烷稀溶液凝固過(guò)程溫度變化表（精確測(cè)量1）時(shí)間(/s)溫度(/C)時(shí)間(/s)溫度（/C）時(shí)間(/s)溫度（/）155.2935405.10810654.789305

20、.2625555.10210804.777455.2365705.09710954.768605.2195855.08911104.757755.2096005.08111254.744905.2076155.07611404.7331055.2036305.06811554.7231205.2006455.05811704.7131355.2016605.05011854.7001505.2036755.04412004.6901655.2006905.03512154.6771805.2017055.02412304.6651955.2027205.01612454.6542105.200

21、7355.01012604.6452255.1977505.00012754.6352405.1947654.98812904.6212555.1957804.98213054.6102705.1927954.97213204.6002855.1878104.96113354.5883005.1878254.95113504.5753155.1838404.94413654.5653305.1788554.93413804.5533455.1748704.92213954.5403605.1728854.91414104.5293755.1679004.90414254.5193905.162

22、9154.89214404.5064055.1609304.88214554.4934205.1559454.87414704.4844355.1489604.86314854.4714505.1439754.85115004.4584655.1409904.84315154.4474805.13410054.83215304.4374955.12610204.81915454.4255105.12410354.8095255.11710504.800禁的環(huán)己烷稀溶液凝固過(guò)程溫度變化曲線（精確測(cè)量1）5.4005.3005.2005.1005.000C4.900T4.8004.7004.600

23、4.5004.4004.300由上圖可以看到，在溫度為5.203C左右出現(xiàn)了一個(gè)平臺(tái)，可是稀溶液是不會(huì)出現(xiàn)平臺(tái)的，很明顯地，這一組的數(shù)據(jù)也是失去可靠性，存在較大的誤差。分析的原因是：1、跟數(shù)據(jù)4一樣，調(diào)節(jié)寒劑溫度過(guò)低，所以下降的時(shí)候沒(méi)有一個(gè)明顯的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。2、出現(xiàn)平臺(tái)是在開(kāi)始實(shí)驗(yàn)幾分鐘的時(shí)候，平臺(tái)可能是因?yàn)槟厅c(diǎn)試管還沒(méi)有跟寒劑之間有很好地傳熱效果，所以溫度變化不大。3、平臺(tái)附近有可能是凝固點(diǎn)，雖然不符合實(shí)際情況，但是明顯在斜率方面存在有轉(zhuǎn)折性，大一小一大。數(shù)據(jù)5:（蔡的質(zhì)量：0.1790g）票的環(huán)己烷稀溶液凝固過(guò)程溫度變化表（精確測(cè)量2）時(shí)間(/s)溫度(/C)時(shí)間(/s)溫度（/C）時(shí)間(/

24、s)溫度（/）155.2535404.86010654.625305.2505554.85210804.617455.2445704.84410954.608605.2355854.84011104.601755.2216004.83211254.596905.2036154.82511404.5881055.1876304.82011554.5801205.1686454.81511704.5751355.1486604.80911854.5681505.1296754.80112004.5581655.1146904.79712154.5511805.0967054.79012304.54

25、71955.0787204.78112454.5402105.0637354.77512604.5312255.0517504.77012754.5262405.0347654.76312904.5192555.0217804.75513054.5102705.0127954.75013204.5032854.9998104.74313354.4983004.9868254.73413504.4913154.9758404.72713654.4833304.9708554.72313804.4783454.9598704.71513954.471360P4.9488854.70714104.4

26、633754.9419004.70214254.4563904.9329154.69414404.452405P4.9229304.68514554.4454204.9149454.67914704.4374354.9099604.67314854.434450P4.9099754.66615004.4274654.8929904.65715154.4194804.88610054.65115304.409495P4.87910204.64515454.4095104.87010354.63815604.4035254.86310504.62915754.3965.3005.2005.1005

27、.0004.900T4.8004.7004.6004.5004.400素的環(huán)己烷稀溶液凝固過(guò)程溫度變化曲線（精確測(cè)量2）t/s4.300由上圖可以看到，溫度在4.909C處出現(xiàn)一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，斜率發(fā)生變化，雖然變化幅度不大，總體上比之前粗測(cè)和精測(cè)1的數(shù)據(jù)要準(zhǔn)確一些，所以這個(gè)數(shù)據(jù)還是可以保留的，我們讀出轉(zhuǎn)折點(diǎn)的溫度：4.909C綜合上述數(shù)據(jù)4、5、6以及分析，得出蔡的環(huán)己烷稀溶液的實(shí)驗(yàn)?zāi)厅c(diǎn)溫度為：4.909C。2、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與結(jié)論實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：環(huán)己烷純?nèi)軇┑膶?shí)驗(yàn)?zāi)厅c(diǎn)溫度為：6.676C;泰的環(huán)己烷稀溶液的實(shí)驗(yàn)?zāi)厅c(diǎn)溫度為：4.909C;=1.767C<1.767K0.1790g；環(huán)己烷的體積：2

28、0mlq理論參考數(shù)據(jù)：環(huán)己烷的凝固點(diǎn)降低常數(shù)值：K=20.0K二kg/mol3環(huán)己烷純?nèi)軇┑拿芏龋?.797g/cm理論秦的相對(duì)分子質(zhì)量：128.18g/mol實(shí)際測(cè)得的蔡的相對(duì)分子質(zhì)量：KfWB訂fWA310g/mol=20.0Kkg/mol>0.1790g1.767K20cm30.797g/cm3103mol/kg=127.10g/mol相對(duì)誤差：-=0.84%(128.18-127.10)g/mol128.18g/mol七、提問(wèn)與思考1、為什么要先測(cè)近似凝固點(diǎn)？答：1、因?yàn)橐獪?zhǔn)確測(cè)定凝固點(diǎn)比較困難，我們可以先測(cè)一個(gè)近似點(diǎn)，當(dāng)精確測(cè)量時(shí)，在近似點(diǎn)附近我們可以降低溫度下降速度，到凝固點(diǎn)時(shí)快速攪拌。2、為了控制過(guò)冷程度。當(dāng)溫度冷卻至凝固點(diǎn)時(shí)要通過(guò)急速攪