溶解熱的測定

1、一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握積分溶解熱、摩爾微分溶解熱、摩爾積分稀釋熱和摩爾微分稀釋熱的定義。2熟悉電熱補(bǔ)償法測定過程熱效應(yīng)的基本原理和方法。了解計(jì)算機(jī)控制化學(xué)實(shí)驗(yàn)的方法。3用電熱補(bǔ)償法借助微機(jī)控制測定硝酸鉀在水中的積分溶解熱。掌握作圖法求硝酸鉀在水中的摩爾微分溶解熱、摩爾積分稀釋熱和摩爾微分稀釋熱。 實(shí)驗(yàn)二 溶解熱的測定1二實(shí)驗(yàn)原理 恒溫恒壓下1mol純物質(zhì)溶解于一定量的溶劑中形成溶液時所產(chǎn)生的熱效應(yīng)為此物質(zhì)在該溫度、壓力下的摩爾積分溶解熱, 用 表示。 隨著溶液濃度減小，摩爾積分溶解熱趨于定值，此值稱為物質(zhì)的無限稀釋摩爾積分溶解熱。 若在一定量某濃度的溶液中加入dn2溶質(zhì)，產(chǎn)生的熱效應(yīng) 與dn2之比稱

2、為摩爾微分溶解熱，用 表示。 2 恒溫恒壓下，將一定量溶劑加入含1mol溶質(zhì)的溶液中形成較稀溶液時的熱效應(yīng)為摩爾積分稀釋熱或摩爾積分沖淡熱，用 表示。摩爾積分稀釋熱為稀釋前后溶液的摩爾積分溶解熱之差若加入溶劑量為dn1，產(chǎn)生的熱效應(yīng) 與dn1之比稱為微分稀釋熱。曲線上任意一點(diǎn)的切線斜率 就是該濃度下的摩爾微分稀釋熱。3 在恒壓條件下向水中加入一定質(zhì)量硝酸鉀，隨著溶解過程不斷進(jìn)行，體系的溫度不斷下降，為了使體系回復(fù)到實(shí)驗(yàn)前的起始溫度需要不斷由電熱絲加熱體系，根據(jù)所耗電能便可求出求出其熱效應(yīng)Q Q=I2Rt=IVt I為通過電阻為R的電阻絲加熱器的電流強(qiáng)度，V為電阻絲兩端所加的電壓，t為通電時間。

3、此Q值即為所加入硝酸鉀在此溶解過程中吸收的熱量。根據(jù)積分溶解熱的定義，硝酸鉀的積分溶解熱 為4 若定義溶解每摩爾硝酸鉀所用的水為n0，由實(shí)驗(yàn)測定不同n0下的 可作出硝酸鉀的積分溶解熱曲線。5實(shí)驗(yàn)裝置示意圖6三儀器與試劑 NDRH-2S型微機(jī)測定溶解熱實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)1套；電腦1臺；最大稱量為101g和610g的電子天平各1臺；2040mm稱量瓶8個；經(jīng)研細(xì)、110C烘干后硝酸鉀；毛筆1支；洗瓶1只。四實(shí)驗(yàn)步驟 依次在最大稱量為101g的電子天平上準(zhǔn)確稱取2.5、1.5、2.5、3.0、3.5、4.0、4.0和4.5g KNO3樣品于已標(biāo)號的稱量瓶中備用。在最大稱量為610g的電子天平上準(zhǔn)確稱取216.

4、2g去離子水于干凈、干燥的保溫杯中備用。7 打開電腦至桌面狀態(tài)。打開NDRH-2S型微機(jī)測定溶解熱實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)電源，預(yù)熱5分鐘。點(diǎn)擊“溶解熱數(shù)據(jù)測量系統(tǒng)”，進(jìn)入系統(tǒng)界面，再點(diǎn)擊“繼續(xù)”，出現(xiàn)反應(yīng)熱測量系統(tǒng)界面，在上方的菜單欄點(diǎn)擊“開始實(shí)驗(yàn)”，之后按電腦提示操作。注意，樣品加入應(yīng)緩慢，防止加樣管賭塞。加樣結(jié)束后按電腦提示點(diǎn)擊對話框右下方的“退出”退出實(shí)驗(yàn)。在菜單欄中點(diǎn)擊“數(shù)據(jù)處理”進(jìn)入數(shù)據(jù)處理步驟，按電腦提示輸入固體和水的實(shí)際稱量值、實(shí)際加熱功率，按“以當(dāng)前數(shù)據(jù)處理”按鈕由電腦按當(dāng)前數(shù)據(jù)處理出本次實(shí)驗(yàn)結(jié)果，記錄下電腦處理所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果及相應(yīng)數(shù)據(jù)。 8累計(jì)五數(shù)據(jù)記錄與處理9由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出硝酸鉀的溶解度曲

5、線：10 本實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)會給出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，要求同學(xué)在做實(shí)驗(yàn)報告時另行手工畫圖，用鏡像法作切線，再行計(jì)算，計(jì)算要有具體過程，要將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與文獻(xiàn)值比較。具體計(jì)算示例： 摩爾積分溶解熱：AF、EG 摩爾積分稀釋熱：EG AF 摩爾微分溶解熱：AC/AF 摩爾微分稀釋熱：OB11六思考題1本實(shí)驗(yàn)裝置是否適用于放熱過程的熱效應(yīng)測定？2若實(shí)驗(yàn)開始設(shè)定是水溫與室溫相等時計(jì)算機(jī)提示加入第一份KNO3樣品，則對實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否會有影響？3若實(shí)驗(yàn)結(jié)束后發(fā)現(xiàn)加樣管中殘留了一些KNO3固體或KNO3固體沒有經(jīng)過干燥處理，試分析這兩種情況對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。4設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測定反應(yīng)的熱效應(yīng)。12實(shí)驗(yàn)十一 最大泡壓法測定溶液的表面張力一

6、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解表面張力、表面吸附量的定義及關(guān)系式。2. 掌握最大泡壓法測定液體表面張力的原理和技術(shù)。3. 測定不同濃度正丁醇水溶液的表面張力，并計(jì)算表面吸附量和正丁醇分子的截面積。13二實(shí)驗(yàn)原理 恒溫恒壓下，溶液的表面吸附量與溶液的表面張力及溶質(zhì)在溶液中的活度之間的關(guān)系式為稱為吉布斯(Gibbs)吸附等溫式。溶液濃度較稀時可用濃度代替活度，則上式可近似為14 為了獲得表面吸附量 ，可先測定不同濃度溶液的表面張力 ，作 c曲線圖，如圖1。在曲線上任選一點(diǎn)作切線，則可得該點(diǎn)對應(yīng)濃度的斜率，由此可求得此濃度下溶液的表面吸附量，再作 c圖，如圖2所示，外推可在縱軸上得到溶液表面的飽和吸附量，則每個

7、溶質(zhì)分子在溶液表面所占據(jù)的截面積 為15圖1 圖2 16 液體表面張力的測定方法有：最大泡壓法、毛細(xì)管升高法、滴重法和圓環(huán)法等。本實(shí)驗(yàn)用最大泡壓法測定正丁醇水溶液的表面張力，其裝置如下圖所示。1恒溫槽；2溫度計(jì)；3樣品管；4毛細(xì)管；5微壓差儀；6滴液漏斗 17 由浸入液面的毛細(xì)管4鼓出空氣泡時，需要高出外部大氣壓的附加壓力，以克服氣泡的表面張力，此附加壓力與表面張力成正比，與氣泡的曲率半徑成反比，其關(guān)系式為 隨著氣泡形成，曲率半徑逐漸變小，直到形成半球形，此時曲率半徑與毛細(xì)管半徑相等，曲率半徑達(dá)到最小值，此時附加壓力達(dá)最大。當(dāng)氣泡進(jìn)一步增大時，變大，附加壓力則變小，直到氣泡逸出。當(dāng)r 時最大附

8、加壓力為 18有 由于直接測量毛細(xì)管的半徑很不方便，所以實(shí)驗(yàn)時用一已知表面張力的液體測定毛細(xì)管常數(shù)，則待測液體的表面張力19三儀器與試劑 液體表面張力測定裝置一套；毛細(xì)管一支；10ml移液管一支；2ml刻度移液管一支；DMP-2B型數(shù)字式微壓差測量儀一臺，恒溫水浴一套。250ml容量瓶一個，50ml容量瓶六個，50ml堿式滴定管一支。正丁醇。四實(shí)驗(yàn)步驟1實(shí)驗(yàn)前由小到大慢慢開啟恒溫槽攪拌馬達(dá)至適當(dāng)速率，調(diào)節(jié)恒溫槽溫度為25。202毛細(xì)管常數(shù)的測定。用去離子水洗凈毛細(xì)管4和樣品管3，用洗耳球吹干毛細(xì)管中殘留的液體。在樣品管中裝適量的去離子水，按圖裝好，使毛細(xì)管的頂端剛好與液面接觸。將樣品管放在恒溫

9、槽1中恒溫510min，達(dá)到指定溫度后，緩緩打開滴液漏斗6的活塞，使漏斗中的水慢慢滴下，控制滴液速率使毛細(xì)管端口鼓出的氣泡為單個氣泡，且鼓泡速率為510s出一個氣泡。讀取微壓差計(jì)上最大壓差，讀取三次，取平均值。213配制0.05moldm3的正丁醇溶液250ml。按正丁醇的摩爾質(zhì)量和密度計(jì)算需用正丁醇的體積。先在250ml容量瓶中裝好三分之二的蒸餾水，然后用10ml移液管及2ml刻度移液管吸取所需正丁醇體積放入容量瓶中，加水至刻度混勻后作為母液，裝入50ml堿式滴定管。用母液配制0.02、0.04、0.06、0.08、0.10、0.12、0.16、0.20、0.24 moldm3濃度的稀溶液各至50ml容量瓶中備用。224按步驟2由稀至濃依次測定不同濃度正丁醇溶液的表面張力。注意，更換不同濃度溶液時，需用待測液洗滌毛細(xì)管和樣品管三次。五數(shù)據(jù)記錄與處理儀器常數(shù)的測定23正丁醇溶液表面張力的測定 (1)計(jì)算毛細(xì)管常數(shù); (2)計(jì)算各濃度溶液的表面張力; (3)用計(jì)算機(jī)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù).24 (3)用計(jì)算機(jī)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)(采用Origin或Excel程序)： (a)作 圖，以方程 進(jìn)行擬合，并取20個濃度點(diǎn)求斜率 ；(b)由式 計(jì)算表面吸附量，并作吸附等溫線c