2023年物化實(shí)驗(yàn)報(bào)告凝固點(diǎn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

凝固點(diǎn)的測(cè)定(物化實(shí)驗(yàn)得好好做)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?１）明確溶液凝固點(diǎn)的定義及獲得凝固點(diǎn)的對(duì)的方法。（２)掌握凝固點(diǎn)減少法測(cè)分子量的原理,加深對(duì)稀溶液依數(shù)性的理解。(3）掌握貝克曼溫度計(jì)的使用。（４)測(cè)定環(huán)己烷的凝固點(diǎn)減少值,計(jì)算萘的相對(duì)分子質(zhì)量。二、實(shí)驗(yàn)原理物質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量是了解物質(zhì)的一個(gè)最基本并且重要的物理化學(xué)數(shù)據(jù),其測(cè)定方法有多種。凝固點(diǎn)減少法成的物質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量是一個(gè)簡(jiǎn)樸又比較準(zhǔn)確的方法。凝固點(diǎn)減少是稀溶液的一種依數(shù)性，這里的凝固點(diǎn)是指在一定壓力下,溶液中純?nèi)軇╅_(kāi)始析出的溫度。由于溶質(zhì)的加入,使固態(tài)純?nèi)軇娜芤褐形龀龅臏囟缺燃內(nèi)軇┑哪厅c(diǎn)下降,其減少值與溶液的質(zhì)量摩爾濃度成正比，即=式中，為凝固點(diǎn)減少值；ｍ為溶質(zhì)質(zhì)量摩爾濃度；為凝固點(diǎn)減少常數(shù)，它與溶劑的特性有關(guān)。表1給出了部分的溶劑凝固點(diǎn)減少常數(shù)值。表1幾種溶劑的凝固點(diǎn)減少常數(shù)值溶劑水醋酸苯環(huán)己烷環(huán)己醇萘三溴甲烷T(mén)*f／K27３．１５２89.75278.65２７9.65297.０53８３.5280．9５Kf/(K·ｋg·mol-1)1.863．905.122０39.36.914.４若稱(chēng)取一定量的溶質(zhì)(g)和溶劑（g）,配成稀溶液,則此溶液的質(zhì)量摩爾濃度為moｌ/kg式中,為溶質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量。則g/mol若已知某溶劑的凝固點(diǎn)減少常數(shù)值,通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定此溶液的凝固點(diǎn)減少值,即可計(jì)算溶質(zhì)的相對(duì)分子量。通常測(cè)定凝固點(diǎn)的方法是將溶液逐漸冷卻,使其結(jié)晶。但是，事實(shí)上溶液冷卻到凝固點(diǎn),往往并不析出晶體,這是由于新相形成需要一定的能量，故結(jié)晶并不析出,這就是所謂過(guò)冷現(xiàn)象。然后由于攪拌或加入晶種促使溶劑結(jié)晶,由結(jié)晶放出的凝固熱，使體系溫度回升。從相律看，溶劑與溶液的冷卻曲線形狀不同。對(duì)純?nèi)軇?，?液兩相共存時(shí)，自由度f(wàn)=１－2＋１=0，冷卻曲線出現(xiàn)水平線段。對(duì)溶液,固－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，回升到最高點(diǎn)又開(kāi)始下降,所以冷卻曲線不出現(xiàn)水平線段，此時(shí)應(yīng)加以校正。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)測(cè)定純?nèi)軇┡c溶液的溫度與冷卻時(shí)間的關(guān)系數(shù)據(jù)，繪制冷卻曲線,從而得到兩者的凝固點(diǎn)之差?Tｆ,進(jìn)而計(jì)算待測(cè)物的摩爾質(zhì)量。三、儀器與試劑儀器：凝固點(diǎn)測(cè)定儀、貝克曼溫度計(jì)、普通溫度計(jì)（0—5０℃)、移液管(50mL)、試劑：環(huán)己烷（AＲ）、萘(AR）、冰四、實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)將傳感器插入后面板上的傳感器，將—220V電源插入后面板上的電源插座，打開(kāi)電源開(kāi)關(guān),此時(shí)溫度顯示窗口顯示初始狀態(tài)(實(shí)時(shí)溫度)，溫差顯示窗口顯示以2０℃將傳感器放入冰槽中,并在冰浴槽中放入碎冰，自來(lái)水,將冰浴槽溫度調(diào)至3．5℃，將空氣套管插入冰浴槽內(nèi)，同時(shí)按下“鎖定”用移液管吸取２5mL環(huán)己烷放入干凈、烘干的凝固點(diǎn)測(cè)量管中，同時(shí)放入小磁子，將溫度傳感器插入橡膠塞中,然后將橡膠塞塞入凝固點(diǎn)測(cè)量管,塞緊。將凝固點(diǎn)測(cè)定管直接插入冰槽中，觀測(cè)溫差儀的溫差顯示窗口顯示值,直至溫差顯示窗口顯示值穩(wěn)定不變,此即為純?nèi)軇┑某鯗y(cè)凝固點(diǎn)。取出凝固點(diǎn)測(cè)定管，用掌心握住加熱，待凝固點(diǎn)測(cè)定管內(nèi)結(jié)冰完全熔化后,將凝固點(diǎn)測(cè)定管直接插入冰浴槽中,緩慢攪拌，當(dāng)環(huán)己烷溫度降至高于初測(cè)凝固點(diǎn)0.7℃溶液凝固點(diǎn)的測(cè)定。做完純?nèi)軇┠厅c(diǎn)測(cè)量,取出凝固點(diǎn)測(cè)定管，使管中固體完全熔化后，放入０.２3g萘,并使其完全溶解于環(huán)己烷中，用前面的凝固點(diǎn)粗測(cè)方法和精確測(cè)定方法測(cè)量，記錄數(shù)據(jù)。7、測(cè)定完畢后,關(guān)閉電源，清洗測(cè)定管，擺好儀器。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與解決1、精測(cè)環(huán)己烷凝固點(diǎn)(3組)：第一組：表2精測(cè)環(huán)己烷凝固點(diǎn)時(shí)間－溫度記錄（10s一次)溫度:℃次數(shù)１2345678910１1１213溫度/℃7．5517.35８７．１９47．085６．94９６.９０86.886.７7２６.69６.726.746.766.791次數(shù)141５161７18192021222３24２５26溫度/℃6.７9２6.7966.795６.7９6６.7８66．787６.５7６．7１4６．６826.6356.666．6536.6１6由圖可得，環(huán)己烷的凝固點(diǎn)是6.79６第二組表3精測(cè)環(huán)己烷凝固點(diǎn)時(shí)間－溫度記錄(10s一次）溫度：℃次數(shù)123４5６７89１0１11２溫度/℃8.2917.8827．408６．8５8６.７２５6.7136．776.8136.８56.8616.8５96.８6２次數(shù)1３141516171819２0２1222３24溫度/℃6.８５66.85７6．８４86.６4６6.8３96.8１56.７８46.7796.７486.7196.6686.６４１時(shí)間t/s溫度/℃時(shí)間t/s溫度/℃由圖可得，環(huán)己烷的凝固點(diǎn)是6.85１第三組表４精測(cè)環(huán)己烷凝固點(diǎn)時(shí)間－溫度記錄（10ｓ一次）溫度：℃次數(shù)１２３456７89101112溫度/℃８.１１57.68７.１867.0３6６.8756.８11６.7916.751６.7３86．6896.6６16.667次數(shù)131４15１６17181920212223溫度/℃6．76．７56．７５66.7586.７５9６.766.7386.6396．66.56６.４2時(shí)間t/s時(shí)間t/s由圖可得,環(huán)己烷的凝固點(diǎn)是6．7５精測(cè)加萘后環(huán)己烷:三組第一組表5精測(cè)加萘后環(huán)己烷：℃溶液凝固點(diǎn)時(shí)間-溫度記錄（10ｓ一次)溫度次數(shù)１2345678910111２溫度／℃7.23１5．５０55.２044.9９64.８4１４.７524.7２3４．7０44.6984.7124.７164.７26次數(shù)13141516１７1８192021222324溫度/℃4.73６４.7384．７39４.74１4．738４．7１４４.686４.6714.5６94.５１１４．4１4.２６9時(shí)間t/s時(shí)間t/s由圖可知,萘與環(huán)己烷混合溶液的凝固點(diǎn)是4.74９第二組表6精測(cè)加萘后環(huán)己烷：℃溶液凝固點(diǎn)時(shí)間-溫度記錄（１0s一次）溫度次數(shù)12３４56７891011溫度/℃6.2３９5.7４65.3034.01８4.8４94.7254．6984．６54.6524．７14．７２3次數(shù)1２1３１4１5１61718１９2０2１溫度/℃４.732４.7314.7344.７024.661４.6344．6114.6014.582４．5５8由圖可知,萘與環(huán)己烷混合溶液的凝固點(diǎn)是4.742第三組表7精測(cè)加萘后環(huán)己烷:℃溶液凝固點(diǎn)時(shí)間－溫度記錄(15s一次）溫度次數(shù)12３45６7８91０溫度/℃６．5265.５315．00２4．91８４.8３34.7914.７４54.7１14.669４.6０9次數(shù)11121３1415１61７１81920溫度/℃４.58４4.６６８4．6７94.6594．6254．62１4．6114.5６84.51２4.4１溫度/℃時(shí)間t/s溫度/℃時(shí)間t/s由圖可知,萘+環(huán)己烷混合液的凝固點(diǎn)是4.6６８3、結(jié)果計(jì)算查閱文獻(xiàn)可知，純環(huán)己烷的凝固點(diǎn)約為６.6℃,環(huán)己烷+萘混合液的凝固點(diǎn)約為根據(jù)數(shù)據(jù)解決可得環(huán)己烷以及環(huán)己烷+萘的混合液的凝固點(diǎn),如下表:凝固點(diǎn)/℃123平均值ΔT環(huán)己烷6.7966.８５16．７56．799２.014烷+萘混合液4．7424.７4８4．６6８（舍掉）４.7４５（１）環(huán)己烷密度d=0．778g/cm3環(huán)己烷質(zhì)量W環(huán)=V×ｄ=(0.7７8×2５)g=19.4５g(２）稱(chēng)取萘的質(zhì)量為:0.２3g2.01４℃＝0．23g=19．４5ｇ將上面數(shù)據(jù)代入中得到測(cè)量值=124.１2g/moｌ查閱文獻(xiàn)，真實(shí)值=128.18g/ｍｏｌ相對(duì)誤差%=2.80%六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論與分析：（一)、查文獻(xiàn)可得：萘的相對(duì)分子質(zhì)量為1２8.18ｇ／mol，本實(shí)驗(yàn)中的結(jié)果為：12４.12g誤差偏高因素分析：測(cè)量?jī)x器精密度存在限制,這對(duì)所測(cè)溶液的濃度有假定規(guī)定，因而,實(shí)驗(yàn)測(cè)得溶質(zhì)摩爾質(zhì)量會(huì)隨著溶液濃度改變而改變。假如采用外推法,可以獲得比較準(zhǔn)確摩爾質(zhì)量數(shù)據(jù)，而本實(shí)驗(yàn)并非采用此法,所以所得摩爾質(zhì)量數(shù)值相對(duì)此法所得數(shù)值偏差較大。測(cè)量過(guò)程存在系統(tǒng)隨機(jī)、誤差：(１）實(shí)驗(yàn)儀器的誤差:儀器溫度的讀數(shù)與環(huán)境實(shí)際溫度存在單向的偏差，實(shí)驗(yàn)的時(shí)候沒(méi)有校正,這帶來(lái)偏差。（２）寒劑的過(guò)冷限度的調(diào)節(jié)由于冰熔解過(guò)程會(huì)導(dǎo)致溫度變動(dòng),而反映規(guī)定的溫度在一定范圍內(nèi)，測(cè)量整過(guò)過(guò)程寒劑溫度也許過(guò)高或過(guò)低溫度存在變動(dòng)。（3)攪拌的限度會(huì)對(duì)溶液溫度產(chǎn)生影響,而本實(shí)驗(yàn)采用人工攪拌，人工攪不能總是同樣地規(guī)定的速度攪拌,并且測(cè)溶劑與溶液凝固點(diǎn)時(shí)攪拌條件并不能一致,這會(huì)導(dǎo)致偏差。（4)粗測(cè)和精測(cè)采用的是同一份溶液，這期間探頭需要交替測(cè)量溶液和環(huán)境的溫度,部分被測(cè)溶液被帶出試管,導(dǎo)致被測(cè)溶液的量產(chǎn)生誤差。七、注意事項(xiàng)1、凝固點(diǎn)的擬定較為困難。先測(cè)一個(gè)近似凝固點(diǎn),精確測(cè)量時(shí)，在接近近似凝固點(diǎn)時(shí),降溫速度要減慢,到凝固點(diǎn)時(shí)快速攪拌。2、千萬(wàn)不要過(guò)冷,若過(guò)冷太甚，凝固的溶劑過(guò)多，溶液的濃度變化過(guò)大,所得凝固點(diǎn)偏低。３、由于在本實(shí)驗(yàn)中，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)按規(guī)定的速度攪拌，并且測(cè)溶劑與溶液凝固點(diǎn)時(shí)攪拌條件要一致。但是每次的攪拌速度快慢一致很難做到，會(huì)產(chǎn)生誤差;再者冰槽的很難控制在抱負(fù)的溫度,在測(cè)量時(shí)會(huì)有細(xì)微跳動(dòng)。過(guò)高會(huì)導(dǎo)致冷卻太慢，過(guò)低則測(cè)不出對(duì)的的凝固點(diǎn)，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)也產(chǎn)生誤差。4、用凝固點(diǎn)減少法測(cè)相對(duì)分子質(zhì)量只合用于非揮發(fā)性溶質(zhì)且非電解質(zhì)的稀溶液。5、插入貝克曼溫度計(jì)不要碰壁與觸底。八、思考題：1、為什么要先測(cè)近似凝固點(diǎn)？答：由于凝固點(diǎn)的擬定比較困難，先測(cè)一個(gè)近似凝固點(diǎn),精確測(cè)量時(shí)，在接近近似凝固點(diǎn)時(shí),降溫速度減慢,到凝固點(diǎn)時(shí)快速攪拌。先測(cè)近似凝固點(diǎn),可以在測(cè)后面凝固點(diǎn)時(shí)減小誤差,使誤差范圍小于0.006℃２、根據(jù)什么原則考慮加入溶質(zhì)的量?太多或太少影響如何?

答：根據(jù)稀溶液依數(shù)性范圍擬定,太多不符合稀溶液,太少凝固點(diǎn)下不明顯。3、測(cè)凝固點(diǎn)時(shí)，純?nèi)軇囟然厣笥幸缓愣A段,而溶液則沒(méi)有，為什么?答:從相律分析，溶劑與溶液的冷卻曲線不同。對(duì)純?nèi)軇﹥上喙泊鏁r(shí)，自由度f(wàn)=1－2+1=0.冷卻曲線出現(xiàn)水平線段。對(duì)溶液兩相共存時(shí)，自由度ｆ＝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，所以冷卻曲線不出現(xiàn)水平線段。４、溶液濃度太濃或者太稀對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有什么影響?為什么？答:凝固點(diǎn)減少法測(cè)定摩爾質(zhì)量只合用于稀溶液，由于只有稀溶液才具有依數(shù)性。濃度大了,溶質(zhì)分子間就會(huì)有互相作用，實(shí)際表現(xiàn)出來(lái)的粒子數(shù)目與真正的粒子數(shù)目會(huì)有偏離，凝固點(diǎn)減少公式就不再合用；不好校正,需要重新稱(chēng)量固體溶解或?qū)⑾惹芭浜玫娜芤合♂尯笤僦匦伦鰧?shí)驗(yàn)。而濃度太稀,會(huì)導(dǎo)致稱(chēng)量相對(duì)精密度變小,使誤差變大。5、當(dāng)溶質(zhì)在溶液中有離解、締合和生成配合的情況時(shí)，對(duì)其摩爾質(zhì)量的測(cè)定值有何影響？

答:由于凝固點(diǎn)下降公式是對(duì)于抱負(fù)溶液和濃度很小的稀溶液，規(guī)定溶質(zhì)在溶劑中只存在一種形式,假如溶質(zhì)有解離，締和，溶劑化和形成配合物時(shí)，那么溶液中溶質(zhì)的濃度就變了,公式中溶質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度也變了,必然影響測(cè)定結(jié)果。一般解離使結(jié)果變大，締和使結(jié)果變小,由于溶質(zhì)出現(xiàn)這種情況,凝固點(diǎn)下降公式已不合用，所