溶解热的测定行业资料实验_-中学实验.pdf

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1、实验四溶解热的测定 一、实验目的 1.用电热补偿法测定 KN03在不同浓度水溶液中的积分溶解热。2 用作图法求 KN0 3在水中的微分冲淡热、积分冲淡热和微分溶解热。二、预习要求 1 复习溶解过程热效应的几个基本概念。2 掌握电热补偿法测定热效应的基本原理。3.了解如何从实验所得数据求 KN0 3的积分溶解热及其它三种热效应。4 了解影响本实验结果的因素有那些。三、实验原理 1 在热化学中，关于溶解过程的热效应，引进下列几个基本概念。溶解热 在恒温恒压下，n2摩尔溶质溶于 ni摩尔溶剂（或溶于某浓度的溶液）中产生的热效应，用 Q 表示，溶解热可分为积分（或称变浓）溶解热和微分（或称 定浓）溶解

2、热。积分溶解热 在恒温恒压下，一摩尔溶质溶于 no摩尔溶剂中产生的热效应，用Qs表示。微分溶解热在恒温恒压下，一摩尔溶质溶于某一确定浓度的无限量的溶液 冲淡热在恒温恒压下，一摩尔溶剂加到某浓度的溶液中使之冲淡所产生的 热效应。冲淡热也可分为积分（或变浓）冲淡热和微分（或定浓）冲淡热两种。中产生的热效应，以 简写为(i)积分冲淡热在恒温恒压下，把原含一摩尔溶质及 noi摩尔溶剂的溶液冲淡 到含溶剂为 no2时的热效应，亦即为某两浓度溶液的积分溶解热之差，以 Qd 表 示。微分冲淡热在恒温恒压下，一摩尔溶剂加入某一确定浓度的无限量的溶液 2 积分溶解热(Qs)可由实验直接测定，其它三种热效应则通过

3、 Qs no曲线求 得。设纯溶剂和纯溶质的摩尔焓分别为 Hm(1)和 Hm(2)，当溶质溶解于溶剂 变成溶液后，在溶液中溶剂和溶质的偏摩尔焓分别为 Hi,m和 H2,m，对于由 ni 摩尔溶剂和 n2摩尔溶质组成的体系，在溶解前体系总焓为 H。H=niHm(1)+n2Hm(2)设溶液的焓为 H H=niH 1，m+n2H2，m 因此溶解过程热效应 Q 为 Q=AnixH=H-H=ni Hi。m-Hm(i)+n2 H2,m-Hm(2)=ni Anix Hm(i)+n2 Anix Hm(2)(3)(3)式中，AmixHm(i)为微分冲淡热，AnixHm为微分溶解热 根据上述定义，积分溶解热 Qs为

4、 中产生的热效应，以 简写为 淡热积分冲淡热和微分溶解热二预习要求复习溶解过程热效应的几个基本概念掌握电热补偿法测定热效应的基本原理了解如何从实验所得数据求的积分溶解热及其它三种热效应了解影响本实验结果的因素有那些三实验原理在热化学中产生的热效应用表示溶解热可分为积分或称变浓溶解热和微分或称定浓溶解热积分溶解热在恒温恒压下一摩尔溶质溶于摩尔溶剂中产生的热效应用表示微分溶解热在恒温恒压下一摩尔溶质溶于某一确定浓度的无限量的溶液中产生积分或变浓冲淡热和微分或定浓冲淡热两种积分冲淡热在恒温恒压下把原含一摩尔溶质及摩尔溶剂的溶液冲淡到含溶剂为时的热效应亦即为某两浓度溶液的积分溶解热之差以表示微分冲淡热

5、在恒温恒压下一摩尔溶剂加入某一确定浓将(8)、(9)代入得:(4)(5)肿二 全式以 SQ 9Q(6)n2除之 型二込 Q=2&(8)2s=如色=離帀丹胞(2)+(1)=人曲H+用血强H w(0 在恒压条件下，Q=AmixH，对 Q 进行全微分 上式在比值 恒定下积分，得 犹Q)创先炖)淡热积分冲淡热和微分溶解热二预习要求复习溶解过程热效应的几个基本概念掌握电热补偿法测定热效应的基本原理了解如何从实验所得数据求的积分溶解热及其它三种热效应了解影响本实验结果的因素有那些三实验原理在热化学中产生的热效应用表示溶解热可分为积分或称变浓溶解热和微分或称定浓溶解热积分溶解热在恒温恒压下一摩尔溶质溶于摩尔

6、溶剂中产生的热效应用表示微分溶解热在恒温恒压下一摩尔溶质溶于某一确定浓度的无限量的溶液中产生积分或变浓冲淡热和微分或定浓冲淡热两种积分冲淡热在恒温恒压下把原含一摩尔溶质及摩尔溶剂的溶液冲淡到含溶剂为时的热效应亦即为某两浓度溶液的积分溶解热之差以表示微分冲淡热在恒温恒压下一摩尔溶剂加入某一确定浓(10)以 QS对 no作图，可得图 1 的曲线关(11)系。在图 1 中，AF 与 BG 分别为将一摩尔溶质溶于 noi和 n 2摩尔溶剂时的积分 溶解 热Qs,BE 表示在含有一摩尔溶质的溶液中加入溶剂，使溶剂量由 no1摩尔 增加到 no2摩尔过程的积分冲淡热 Qd。Qd=(Qs)no2-(Qs)n

7、 01=BG EG 图 1 中曲线 A 点的切线斜率等于该浓度溶液的微分冲淡热。切线在纵轴上的截距等于该浓度的微分溶解热。对比与或与(10)式,淡热积分冲淡热和微分溶解热二预习要求复习溶解过程热效应的几个基本概念掌握电热补偿法测定热效应的基本原理了解如何从实验所得数据求的积分溶解热及其它三种热效应了解影响本实验结果的因素有那些三实验原理在热化学中产生的热效应用表示溶解热可分为积分或称变浓溶解热和微分或称定浓溶解热积分溶解热在恒温恒压下一摩尔溶质溶于摩尔溶剂中产生的热效应用表示微分溶解热在恒温恒压下一摩尔溶质溶于某一确定浓度的无限量的溶液中产生积分或变浓冲淡热和微分或定浓冲淡热两种积分冲淡热在恒

8、温恒压下把原含一摩尔溶质及摩尔溶剂的溶液冲淡到含溶剂为时的热效应亦即为某两浓度溶液的积分溶解热之差以表示微分冲淡热在恒温恒压下一摩尔溶剂加入某一确定浓 .图 1 QS no 关系图 由图 1 可见，欲求溶解过程的各种热效应，首先要测定各种浓度下的积分溶解热,然后作图计算。图 2 量热器示意图 1.贝克曼温度计；2.搅拌器；3.杜瓦瓶；4.加样漏斗；5.加热器 3.测量热效应是在“量热计”中进行。量热计的类型很多，分类方法也不统 一，按传热介质分有固体或液体量热计，按工作温度的范围分有高温和低温量热 计等。一般可分为两类：一类是等温量热计，其本身温度在量热过程中始终不变，所测得的量为体积的变化，

9、如冰量热计等；另一类是经常采用的测温量热计，它 本身的温度在量热过程中会改变，通过测量温度的变化进行量热，这种量热计又 可以是外壳等温或绝热式的等。本实验是采用绝热式测温量热计，它是一个包括 量热器、淡热积分冲淡热和微分溶解热二预习要求复习溶解过程热效应的几个基本概念掌握电热补偿法测定热效应的基本原理了解如何从实验所得数据求的积分溶解热及其它三种热效应了解影响本实验结果的因素有那些三实验原理在热化学中产生的热效应用表示溶解热可分为积分或称变浓溶解热和微分或称定浓溶解热积分溶解热在恒温恒压下一摩尔溶质溶于摩尔溶剂中产生的热效应用表示微分溶解热在恒温恒压下一摩尔溶质溶于某一确定浓度的无限量的溶液中

10、产生积分或变浓冲淡热和微分或定浓冲淡热两种积分冲淡热在恒温恒压下把原含一摩尔溶质及摩尔溶剂的溶液冲淡到含溶剂为时的热效应亦即为某两浓度溶液的积分溶解热之差以表示微分冲淡热在恒温恒压下一摩尔溶剂加入某一确定浓搅拌器、电加热器和温度计等的量热系统，如图 2 所示量热计直径为 8cm、容量为 350mL的杜瓦瓶，并加盖以减少辐射、传导、对流、蒸发等热交换。电加热器是用直径为 0.1mm的镍铬丝，其电阻约为 10Q，装在盛有油介质的硬 质薄玻璃管中，玻璃管弯成环形，加热电流一般控制在 300mA 500mA。为使 均匀有效地搅拌，可用电动搅拌器，也可按捏长短不等的两支滴管使溶液混合均 匀。用贝克曼温度

11、计测量温度变化。在绝热容器中测定热效应的方法有两种:（1）先测定量热系统的热容量 C，再根据反应过程中温度变化 AT与 C 之乘积 求出热效应（此法一般用于放热反应）。（2）先测定体系的起始温度 T，溶解过程中体系温度随吸热反应进行而降低，再用电加热法使体系升温至起始温度，根据所消耗电能求出热效应 Q。2 Q=I2Rt=IUt 式中，I为通过电阻为 R 的电热器的电流强度（A）;U 为电阻丝两端所加电压（V）;t 为通电时间（s）.这种方法称为电热补偿法。本实验采用电热补偿法，测定 KNO3在水溶液中的积分溶解热，并通过图解 法求出其它三种热效应。四、仪器药品 1.仪器 杜瓦瓶 1 套;直流稳

12、压电源（1A，0V30V）1 台;直流毫安表（0.5 级，250mA 500mA 1000mA）1 只;直流伏特计（0.5 级，0V2.5V5V10V）1 只；贝克曼温度计（或热敏电阻温度计等）1 只；秒表 1 只；称量瓶（25mmK25mm）8 只;干燥器 1 只;研钵 1 个;放大镜 1 只;同步电机 1 个。2 药品 淡热积分冲淡热和微分溶解热二预习要求复习溶解过程热效应的几个基本概念掌握电热补偿法测定热效应的基本原理了解如何从实验所得数据求的积分溶解热及其它三种热效应了解影响本实验结果的因素有那些三实验原理在热化学中产生的热效应用表示溶解热可分为积分或称变浓溶解热和微分或称定浓溶解热积

13、分溶解热在恒温恒压下一摩尔溶质溶于摩尔溶剂中产生的热效应用表示微分溶解热在恒温恒压下一摩尔溶质溶于某一确定浓度的无限量的溶液中产生积分或变浓冲淡热和微分或定浓冲淡热两种积分冲淡热在恒温恒压下把原含一摩尔溶质及摩尔溶剂的溶液冲淡到含溶剂为时的热效应亦即为某两浓度溶液的积分溶解热之差以表示微分冲淡热在恒温恒压下一摩尔溶剂加入某一确定浓KN03（化学纯）。五、实验步骤 1.稳压电源使用前在空载条件下先通电预热 15mi n。2.将 8 个称量瓶编号，依次加入在研钵中研细的 KN03,其重量分别为 2.5g、1.5g、2.5g、2.5g、3.5g、4g、4g 和 4.5g，放入烘箱，在 110C烘 1

14、.5h 2h,取 出放入干燥器中（在实验课前进行）。3.用分析天平准确称量上面 8 个盛有 KNO3的称量瓶，称量后将称量瓶放回 干燥器中待用。图 3 电路图 4.在台称上用杜瓦瓶直接称取 200.0g 蒸馏水，调好贝克曼温度计，按图 2 装 好量热 器。按图 3 连好线路（杜瓦瓶用前需干燥）。5.经教师检查无误后接通电源，调节稳压电源，使加热器功率约为 2.5W，保持电流稳定，开动同步电机进行搅拌，当水温慢慢上升到比室温水高出 15C 时读取准确温度，按下秒表开始计时，同时从加样漏斗处加入第一份样品，并将 残留在漏斗上的少量 KN0 3全部掸入杜瓦瓶中，然后用塞子堵住加样口。记录电 压和电流

15、值，在实验过程中要一直搅拌液体，加入 KN03后，温度会很快下降，然后淡热积分冲淡热和微分溶解热二预习要求复习溶解过程热效应的几个基本概念掌握电热补偿法测定热效应的基本原理了解如何从实验所得数据求的积分溶解热及其它三种热效应了解影响本实验结果的因素有那些三实验原理在热化学中产生的热效应用表示溶解热可分为积分或称变浓溶解热和微分或称定浓溶解热积分溶解热在恒温恒压下一摩尔溶质溶于摩尔溶剂中产生的热效应用表示微分溶解热在恒温恒压下一摩尔溶质溶于某一确定浓度的无限量的溶液中产生积分或变浓冲淡热和微分或定浓冲淡热两种积分冲淡热在恒温恒压下把原含一摩尔溶质及摩尔溶剂的溶液冲淡到含溶剂为时的热效应亦即为某两

16、浓度溶液的积分溶解热之差以表示微分冲淡热在恒温恒压下一摩尔溶剂加入某一确定浓再慢慢上升，待上升至起始温度点时，记下时间（读准至秒，注意此时切勿 把秒表按停），并立即加入第二份样品，按上述步骤继续测定，直至八份样品全 部加完为止。6 测定完毕后，切断电源，打开量热计，检查 KN0 3是否溶完，如未全溶，则必须重作；溶解完全，可将溶液倒入回收瓶中，把量热器等器皿洗净放回原处。7 用分析天平称量已倒出 KN0 3样品的空称量瓶，求出各次加入 KN03的准 确重量。六、注意事项 1 实验过程中要求 I、V 值恒定，故应随时注意调节。2 实验过程中切勿把秒表按停读数，直到最后方可停表。3.固体 KN0

17、3易吸水，故称量和加样动作应迅速。固体 KN03在实验前务必 研磨成粉状，并在 110C烘干。4 量热器绝热性能与盖上各孔隙密封程度有关，实验过程中要注意盖好，减 少热损失。七、数据处理 1 根据溶剂的重量和加入溶质的重量，求算溶液的浓度，以 n 表示 _ 0 _ 200.0 _ 1122 2.按 Q=IUt 公式计算各次溶解过程的热效应。3.按每次累积的浓度和累积的热量，求各浓度下溶液的 no和 Qs。淡热积分冲淡热和微分溶解热二预习要求复习溶解过程热效应的几个基本概念掌握电热补偿法测定热效应的基本原理了解如何从实验所得数据求的积分溶解热及其它三种热效应了解影响本实验结果的因素有那些三实验原

18、理在热化学中产生的热效应用表示溶解热可分为积分或称变浓溶解热和微分或称定浓溶解热积分溶解热在恒温恒压下一摩尔溶质溶于摩尔溶剂中产生的热效应用表示微分溶解热在恒温恒压下一摩尔溶质溶于某一确定浓度的无限量的溶液中产生积分或变浓冲淡热和微分或定浓冲淡热两种积分冲淡热在恒温恒压下把原含一摩尔溶质及摩尔溶剂的溶液冲淡到含溶剂为时的热效应亦即为某两浓度溶液的积分溶解热之差以表示微分冲淡热在恒温恒压下一摩尔溶剂加入某一确定浓4 将以上数据列表并作 Qs no图，并从图中求出 no=8O,100,200,300 和 400处的积分溶解热和微分冲淡热，以及 n0从 80-100,100-200,200-300,

19、300 400的积分冲淡热。1=（A）;U=（V）;IU=（W）i g g 1 S Q J 2 J.mol-1 1 2 3 4 5 6 7 【思考问题】1 本实验的装置是否可测定放热反应的热效应？可否用来测定液体的比热、水化热、生成热及有机物的混合等热效应？2 对本实验的装置、线路你有何改进意见？淡热积分冲淡热和微分溶解热二预习要求复习溶解过程热效应的几个基本概念掌握电热补偿法测定热效应的基本原理了解如何从实验所得数据求的积分溶解热及其它三种热效应了解影响本实验结果的因素有那些三实验原理在热化学中产生的热效应用表示溶解热可分为积分或称变浓溶解热和微分或称定浓溶解热积分溶解热在恒温恒压下一摩尔溶质溶于摩尔溶剂中产生的热效应用表示微分溶解热在恒温恒压下一摩尔溶质溶于某一确定浓度的无限量的溶液中产生积分或变浓冲淡热和微分或定浓冲淡热两种积分冲淡热在恒温恒压下把原含一摩尔溶质及摩尔溶剂的溶液冲淡到含溶剂为时的热效应亦即为某两浓度溶液的积分溶解热之差以表示微分冲淡热在恒温恒压下一摩尔溶剂加入某一确定浓