實(shí)驗(yàn)二電熱補(bǔ)償法測定KCl溶解熱效應(yīng)

試驗(yàn)十二：乙醇-環(huán)己烷體系溫度-組成圖的繪制一、目的和要求學(xué)會使用阿貝折光儀。二、原理兩種在常溫時(shí)為液態(tài)的物質(zhì)混合后組成的二組分體系稱為雙酒系，曲種液體假設(shè)能按枉意比例相互溶解J］稱為完全互溶的雙液系“假設(shè)貝能在淀比例范圍內(nèi)相互幣解，則稱為局部互溶雙液系2-13.這些圖的縱柚是溫度『〔怫點(diǎn)〕，橫軸是代表液悴B的摩爾分?jǐn)?shù)叫口在T.x圖中育購條曲代表平獲時(shí)液相的組成◎例如圖2-13〔a〕屮對應(yīng)于溫度；,的氣相點(diǎn)為旳*液相點(diǎn)為；,，這時(shí)的氣相組戚5慮的橫軸K點(diǎn)的橫軸讀數(shù)為云“假設(shè)在恒壓下務(wù)溶液蒸他*當(dāng)氣液兩栩到達(dá)平衡時(shí)，登記此時(shí)的拂點(diǎn)，并分別測定氣相〔IS出物〕與液相〔蒸誦液〕的組成，就能繪出此時(shí)的九圖=圖舉門〔町匕有個(gè)最低點(diǎn)’圖2132〕上成輔同。(C)2】3二元液系「％圖三、儀器和試劑1套；阿貝折光儀I臺；調(diào)壓變壓器I臺；超級恒溫水槽1臺;無水乙醇,環(huán)己烷。四、試驗(yàn)步驟開啟超級恒溫水槽將溫度把握在25(。按表24用有刻度的5mL的移液管準(zhǔn)確配制工作曲線的標(biāo)準(zhǔn)溶液。表表2?1 配制工作曲茲揺準(zhǔn)溶液所用的試劑乙醇濃度(”匕％)無水乙n?(mL)環(huán)己烷(rnL)2014402360328041(4)測定體系的沸點(diǎn)及氣液兩相的折射率。(4)測定體系的沸點(diǎn)及氣液兩相的折射率。將一配制好的樣品注人沸點(diǎn)儀中(見圖2-14),液體呈應(yīng)蓋過壓不能超過規(guī)定電壓，否則會燒斷加熱絲。當(dāng)液體沸騰、溫度穩(wěn)定后，登記沸騰溫度及壞境溫度，并停止加熱。分別用滴管吸取氣相及液棟的液體，用阿貝折光儀測艮折射率，每份樣品讀數(shù)兩次，取平均值。測定完之后,將沸點(diǎn)儀中的溶液倒回原中，五、留意事項(xiàng)(1) 沸點(diǎn)儀中沒冇裝人洛液之前確定不能通電加熱，圖2?14沸點(diǎn)儀假設(shè)沒有溶液，通電加熱后沸點(diǎn)儀會炸裂?！ㄒ谕ｎD通電加熱之后，方可取樣進(jìn)展分析。使用阿貝折光儀時(shí)，棱鏡上不能觸及硬物［滴管)，擦鏡面應(yīng)用擦鏡紙。六、數(shù)據(jù)處理將標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積百分?jǐn)?shù)按式(245)換算成重量百分?jǐn)?shù)，然后以重暈百分?jǐn)?shù)對折射作圖?！啊胞惿缤摺?0% (2?15)式屮，叫，020Y為0.7893；V2,D2分別代表20Y0.7791。沸點(diǎn)校正，由于溫度計(jì)的水銀柱未全部浸入待測溫度的區(qū)域內(nèi)而需進(jìn)行露莖校正。按(2-16)式校正：校正后的溫度：

山基=K“(如一山)

(2-16)lt,~ fsi+“滋至 (2J7)將由工作曲線查得氣液二相平衡相的組成及校正后的沸點(diǎn)列表并繪制乙醴環(huán)己烷的78.3T,81T)O由圖上指出該二元體系的恒沸點(diǎn)的溫度及恒沸混合物的組成。七、思考題沸點(diǎn)儀中的小球D的體積過大對測罐有何影響？如何判定氣液相已到達(dá)平衡？試驗(yàn)十三：電熱補(bǔ)償法測定KCl溶解熱效應(yīng)試驗(yàn)?zāi)康募耙笥秒姛嵫a(bǔ)償法測定KCl在不同濃度水溶液中的積分溶解熱。2.的積分溶解熱，淡熱、積分沖淡熱和微分溶解熱。復(fù)習(xí)溶解過程熱效應(yīng)的幾個(gè)根本概念。

通過用電熱補(bǔ)償法測定硝酸鉀在水中KCl在水中的微分沖了解如何從試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)求KCl的積分溶解熱及其它三種熱效應(yīng)。了解影響本試驗(yàn)結(jié)果的因素有那些。試驗(yàn)預(yù)備溶解熱測定裝置〔一體化〕ZR-2J配置：量熱器〔含加熱絲、杜瓦瓶、保溫杯〔1個(gè)〕、攪拌磁子〔1個(gè)〕〕、周密數(shù)字溫度溫差儀、數(shù)字恒流源、接口一體化設(shè)計(jì)、配套試驗(yàn)軟件〔僅

1張〕〔含通訊線〕、計(jì)算機(jī)一臺2?250ml〔1個(gè)〕1只〔20x40mm〕、毛筆〔1支〕、停表〔1只〕3?預(yù)備藥品：KCl〔30g〕,蒸餾水〔250g〕試驗(yàn)原理物質(zhì)溶解于溶劑過程的熱效應(yīng)稱為溶解熱。它有積分溶解熱和微分溶解熱兩種。前者指在定溫定壓下把1摩爾溶質(zhì)溶解在n0摩爾的溶劑中時(shí)所產(chǎn)生的熱效應(yīng)，由于過程中溶液的濃度漸漸改變，因此也稱為變濃溶解熱以Qs表示。后者指在定溫定壓下把1mol溶質(zhì)溶解在無限量確實(shí)定濃度的溶液中所產(chǎn)生的熱效應(yīng)。把溶劑加到溶液使之稀釋，其熱效應(yīng)稱為沖淡熱。它有積分〔或變濃〕沖淡熱和微分〔或定濃〕沖淡熱兩種。溶解熱測定，其它三種熱效應(yīng)則通過 QS—n0曲線求得。

〔Qs〕可由試驗(yàn)直接設(shè)純?nèi)軇┖图內(nèi)苜|(zhì)的摩爾焓分別為Hm〔1〕和Hm〔2〕，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)的偏摩爾焓分別為成的體系，在溶解前體系總焓為H。

HimH2m，對于由山摩爾溶劑和匕摩爾溶質(zhì)組H=niHm〔1〕+n2Hm〔2〕 〔2.1〕H”,

H=fH1，m+n2H2，m (2.2)因此溶解過程熱效應(yīng)Q為Q=AmixH=H H=ni[Hi。m—Hm(1):+n2[H2,m—Hm(2):=n1AmixHm(1)+n2AmixHm(2)式中，△mixHm(1)為微分沖淡熱，△mixHm(2)為微分溶解熱。依據(jù)上述定義，積分溶解熱QS為

(2.3)2=42)+汁鳳⑴-hH浪⑵+科山血//択(1)

(2.4)在恒壓條件下，Q=AmixHQ進(jìn)展全微分如必+図如必+図風(fēng)上式在比值一恒定下積分，得3QYIHIn2除之(2.8)將(2.8)、(2.9)代入(2.7)得(2.8)

(2.6)(2.7)(2.9)以QS對no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n°^Hn°2摩爾溶劑時(shí)的積分溶解熱 Qs,BE表示在含有一摩爾溶質(zhì)的溶液中參與溶劑，使溶劑量由n。!摩爾增加到n°2摩爾過程的積分沖淡熱 Qd。Qd=(QS)n02-(QS)n0BG-EG2-1A點(diǎn)的切線斜率等于該濃度溶液的微分沖淡熱。

(2.11)(2.10(2.10)2-1Q—no關(guān)系圖2-1可見，欲求溶解過程的各種熱效應(yīng)，首先要測定各種濃度下的積分溶解熱，然后作圖計(jì)算。試驗(yàn)圖示試驗(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.KCI30g?！惨堰M(jìn)展研磨和烘干處理〕，放入枯燥器中。3?將8個(gè)稱量瓶依次編號。在臺秤上依次稱量約 2.5、1.5、2.5、3.0、3.5、4.0、4.0和4.5gKCI，再至分析天平稱出準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，把稱量瓶一次放入枯燥器中待用。216.2g蒸餾水于保溫瓶中，同時(shí)放入攪拌磁子。經(jīng)教師檢查后，翻開溶解熱測定裝置，把金屬溫度探頭至于室溫中數(shù)分鐘，依據(jù)顯示IV=2.25~2.3。翻開計(jì)算機(jī)中溶解熱系統(tǒng)，調(diào)整端口，使綠色指示燈開頭發(fā)亮，輸入環(huán)境溫度，電流值和電壓值。開啟磁力攪拌器〔留意攪拌速度不要太大，適中即可〕的“開頭記錄”，當(dāng)體系溫度高于環(huán)境溫度8份樣品。

，加熱水溫，同時(shí)點(diǎn)擊系統(tǒng)中C時(shí)，系統(tǒng)提示參與第一份樣品。依此類推，如使用計(jì)算機(jī)，請參考以下操作步驟：啟動軟件。水輸入加熱電壓、加熱電流、溶劑質(zhì)量〔W水添加溶質(zhì)質(zhì)量〔Wi〕以及環(huán)境溫度,Q-n數(shù)據(jù)表其他數(shù)據(jù)為生成數(shù)據(jù)。

〕、每次3.擇通訊端口4.始試驗(yàn)的提示,反之顯示請加熱

選擇自動選擇通訊端口，或通過手動選，綠色指示燈亮說明采集成功當(dāng)試驗(yàn)體系溫度高于或等于環(huán)境溫度時(shí),將顯示可以開體系溫度。點(diǎn)擊開頭記錄按扭,試驗(yàn)開頭,同時(shí)測試系統(tǒng)將每秒鐘記錄一次加熱功率數(shù)據(jù)，當(dāng)試驗(yàn)體系溫度高于環(huán)境溫度0.5C時(shí)，顯示提示請參與第一組樣品，當(dāng)溫度再次高于環(huán)境溫度0.5°C時(shí),顯示提示請參與其次組樣品，以此類推,系統(tǒng)將自動記錄試驗(yàn)及Qs數(shù)據(jù),10次，數(shù)據(jù)記錄是系統(tǒng),并自動停頓數(shù)據(jù)記錄。Q-T按鈕可以分別顯示Q-TT-T圖。8.據(jù)表數(shù)據(jù)導(dǎo)入試驗(yàn)處理選項(xiàng)中的

Q-n數(shù)據(jù)表數(shù)據(jù)，以便以后的數(shù)據(jù)處理。點(diǎn)擊確定按鈕可以將Q-n數(shù)Q-n數(shù)據(jù)表。選擇試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理選項(xiàng)，可以對試驗(yàn)記錄的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)展處理。為了提高數(shù)據(jù)處理的精度，對已經(jīng)記錄的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)展分組出路 ，數(shù)據(jù)原則以實(shí)際而定，按住鼠標(biāo)的左鍵并移動鼠標(biāo)，可以對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)展選擇，被選中的數(shù)據(jù)點(diǎn)可以在左邊的n-Q圖中看到。點(diǎn)擊曲線擬合可以對選中的數(shù)據(jù)進(jìn)展擬合回歸

，并通過選擇階數(shù)選項(xiàng)改善其擬合精度。n-Q圖中黃色的圖標(biāo)，到適當(dāng)位置，no微調(diào)可以準(zhǔn)確定位no坐標(biāo)。的對話框，并在對話框中選擇相應(yīng)的組的溶解焓、微分溶解焓、以及微分稀釋焓的數(shù)據(jù)。點(diǎn)擊消隱曲線、消隱回歸、消隱切線，可以分別對合曲線、以及生成的切線進(jìn)展消隱導(dǎo)入導(dǎo)試驗(yàn)記錄表選項(xiàng)的微分稀釋焓表中。

點(diǎn)擊導(dǎo)出按鈕將消滅一no值點(diǎn)擊確定可以將該n-Q圖中的試驗(yàn)原始點(diǎn)、回歸擬KNO3積分溶解焓、微分溶解焓、點(diǎn)擊載入數(shù)據(jù)按鈕，選擇文件，可以將該文件中的數(shù)據(jù)導(dǎo)入 n-Q數(shù)據(jù)表。noinoin-Qno值進(jìn)展顯示，并n01n02積分沖淡熱。選擇試驗(yàn)數(shù)據(jù)表選項(xiàng)，初始化按鈕可以該界面中表和 n-Q圖已經(jīng)存在得數(shù)據(jù)進(jìn)展歸零。點(diǎn)擊打印按鈕，消滅打印預(yù)覽界面，按確定打印圖表，或按取消按鈕返回。留意事項(xiàng)固體KCl易吸水，故稱量和加樣動作應(yīng)快速。固體KCl在試驗(yàn)前務(wù)必研磨成粉狀，并在11oC烘1.5h 2h,取出放入枯燥器中〔在試驗(yàn)課前進(jìn)展〕。在試驗(yàn)過程中要求I、V保持穩(wěn)定，如有不穩(wěn)需隨時(shí)校正。本試驗(yàn)應(yīng)確保樣品充分溶解，因此試驗(yàn)前加以研磨，試驗(yàn)時(shí)需有適宜的攪拌速度，加入樣品時(shí)速度要加以留意，防止樣品進(jìn)入杜瓦瓶過速，致使磁子陷住不能正常攪拌，但樣品如加得太慢也會引起試驗(yàn)的故障。攪拌速度不適宜時(shí)，還會因水的傳熱性差而導(dǎo)致低。甚至Qs值偏Qs~no圖變形。4?試驗(yàn)過程中加熱時(shí)間與樣品的量是累計(jì)的，因而秒表的讀數(shù)也是累計(jì)的，切不行在中途把秒表卡停。5.試驗(yàn)完畢后，保溫瓶中不應(yīng)存在 KCI固體，否則需重做試驗(yàn)。數(shù)據(jù)處理依據(jù)溶劑的重量和參與溶質(zhì)的重量，求算溶液的濃度，以Q=IVt公式計(jì)算各次溶解過程的熱效應(yīng)。

n表示將算出的Q值進(jìn)展換算，求出當(dāng)把 ImoKCI 溶于n0摩爾水中的積分溶解熱Qs。QsnKNO3

Ktm /MNo3

KNO3

101.1KtmKNO3nH2OKNO3將以上數(shù)據(jù)列表并作 Qs—no圖并從圖中求出

no=8O，100，200，300400處的積分溶解熱和微分沖淡熱，以及 n0從80~100,100~200,200^300,300~400的積分沖淡熱。i81Q7Imol-1S12345678I=——i81Q7Imol-1S12345678思考題本試驗(yàn)的裝置是否可測定放熱反響的熱效應(yīng)？可否用來測定液體的比熱、水化熱、生成熱及有機(jī)物的混合等熱效應(yīng)？對本試驗(yàn)的裝置、線路你有何改進(jìn)意見?3I中進(jìn)展。量熱計(jì)的類型很多，分類方法也不統(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存低溫量熱計(jì)等。一般可分為兩類一類是等溫量熱計(jì)，其本身溫度在量熱過程中始終不變， 所測得的量為體積的變化，如冰量熱計(jì)等；另一類是常常承受的測溫量熱計(jì)，它本身的溫度在量熱過程中會轉(zhuǎn)變，通過測量溫度的變化進(jìn)展量熱，這種量熱計(jì)又可以是外殼等溫或絕熱式的等。 本試驗(yàn)是承受絕熱式測溫量熱計(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350mL的杜瓦瓶，并加蓋以削減輻射、傳導(dǎo)、對流、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 10Q，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，加熱電流一般把握在 300mA 500mA。為使均勻有效地?cái)嚢瑁捎秒妱訑嚢杵?，也可按捏長短不等的兩支滴管使溶液混合均勻。變化。在絕熱容器中測定熱效應(yīng)的方法有兩種 ：

用貝克曼溫度計(jì)測量溫度1.貝克曼溫度計(jì)；2.攪拌器；3.杜瓦瓶；4.加樣漏斗；5.加熱器△TC之乘積求出熱(1)先測疋量熱系統(tǒng)的熱容量應(yīng)(此法一般用于放熱反響)。C,再依據(jù)反響過程中溫度變化效(2)先測定體系的起始溫度T，溶解過程中體系溫度隨吸熱反響進(jìn)展而降低，

再用電加熱法使體系升溫至起始溫度，依據(jù)所消耗電能求出熱效應(yīng) Q。2Q=IRt=IUt式中，I為通過電阻為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).這種方法稱為電熱補(bǔ)