试验九溶解热的测定

实验九实验九溶解热的测定溶解热的测定 9.19.1 实验目的实验目的 9.1.1 了解电热补偿法测定热效应的基本原理； 9.1.2. 通过用电热补偿法测定硫酸钾在水中的积分溶解热，并用作图法求出硝酸 钾在水中的微分冲淡热、积分冲淡热和微分溶解热； 9.1.3 掌握电热补偿法的仪器使用。 9.29.2 实验原理实验原理 9.2.1 物质溶解于溶剂过程的效应称为溶解热。它有积分溶解热和微分溶解热两 种。前者指在定温定压下把 1mol 溶质溶解在 n0mol 的溶剂中所产生的热效应， 由于过程中溶液的浓度逐渐改变，因此也称为变浓溶解热以 Qs表示。后者指在 定温定压下把 1mol 溶质溶解在无限量的某一定浓度的溶液中所产生的热效应。 由于在溶解过程中溶液浓度可实际上视为不变，因此也称为定浓溶解热，以 表示。 把溶剂加到溶液中使之稀释，其热效应称为冲淡热。它有积分(变浓)冲淡热 和微分(或定浓)冲淡热两种。通常都以对含有1mol 溶质的溶液的冲淡情况而言。 前者系指在定温定压下把原为含1mol溶质和n01mol溶剂的溶液冲淡到含溶剂为 n02mol 时的热效应。亦即为某两浓度的积分溶解热之差，以 Qd表示。后者系指 1mol 溶剂加到某一浓度的无限量溶液中所产生的热效应，以表示。 9.2.2 积分溶解热由实验直接测定，其它三种热效应则可通过 Qs~n0曲线求得： 设纯溶剂、 纯溶质的摩尔焓分别为和， 溶液中的溶剂和溶质的偏摩尔焓 分别为和，对于 n1摩尔溶剂和 n2摩尔溶质所组成的体系而言，在溶剂和溶 质未混合前 H= n1 + n2 当混合成溶液后 = n1+ n2(9.2) 因此溶解过程的热效应为 (9.1) △H=- H= n1(-)+n2(-)=n1△H1+n2△H2(9.3) 1 式中，△H2为在指定浓度溶液中溶质与纯溶质摩尔焓的差，即为微分溶解热。 根据积分溶解热的定义： Qs=△H/n2=n1/n2△H1+△H2=n01△H1+△H2(9.4) 所以在 Qs~n01图上，不同 Qs点的切线斜 率为对应于该浓度溶液的微分冲淡热，即 =AD/CD。 该切线在纵坐标上的截 距 OC，即为相应于该浓度溶液的微分溶 解热。而在含有 1mol 溶质的溶液中加入 溶剂使溶剂量由 n02mol 增至 n01 mol 过程 的积分冲淡热 Qd=(Qs)n 01-(Qs)n02=BG- EG。 9.2.3 本实验测硝酸钾溶解在水中的溶解 热，是一个溶解过程中温度随反应的进行而降低的吸热反应。故采用电热补偿法 测定。 先测定体系的起始温度 T，当反应进行后温度不断降低时，由电加热法使体 系复原至起始温度，根据所耗电能求出其热效应 Q。 Q=I2Rt=IVt/J(9.5) 式中，I 为通过电阻为 R 的电阻丝加热器的电流强度(A)，V 为电阻丝两端所加的 电压(V)，t 为通电时间(s)。 9.39.3 仪器与药品仪器与药品 定点式温差报警仪 1 台，数字式直流稳流电源 1 台，量热计(包括杜瓦瓶， 搅拌器，加热器)1 套，停表 1 只，称量瓶(20×40mm)8 只，称量瓶(35×70mm)1 只，毛笔 1 支，硝酸钾(AR)约 26g。 9.49.4 实验步骤实验步骤 9.4.1 硝酸钾 26g。(已进行研磨和烘干处理)，放 入干燥器中。 9.4.2 将 8 个称量瓶编号，精确称量。依次加入约 2.5、1.5、2.5、3.0、3.5、4.0、4.0 和 4.5g 的硝 2 酸钾，再至分析天平准确称量，把称量瓶依次放入干燥器。 9.4.3 用量筒加 200ml 蒸馏水于杜瓦瓶内，按图Ⅱ-9-2 装置接妥线路。 9.4.4 经教师检查后，打开温差报警仪电源，把热敏电阻探头置于室温中数分钟， 按下测量档开头，再按设定档开头，把指针调至 0.5(红色刻度)处，按下报警开 头。把探头放入杜瓦瓶中，注意勿与搅拌磁子接触。 9.4.5 开启磁力搅拌器电源(注意不要开启加热旋钮)，调节搅拌磁子的转速。打开 稳流电源开关，调节 IV=2.3 左右，并保持电流电压稳定。当水温升至比室温高 出 0.5K 时，(表头指针逐渐由 0.5→0 靠近)，当表头指针指零时，报警仪报警， 立即按动秒表开始计时，随即从加料口加入第一份样品，并用毛笔将残留在漏斗 上的少量样品全部扫入杜瓦瓶中，用塞子塞住加料口。加入样品后， 溶液温度很 快下降，报警仪停止报警。(此时指针又开始偏离 0 处)，随加热器加热，温度慢 慢上升，(指针又逐渐接近 0 处)待升至起始温度时，报警仪又开始报警，即记下 时间，(读准至 0.5s，切勿按停表)接着加入第二份样品，如上所述继续测定，直 至八份样品全部测定完毕。 9.59.5 实验注意事项实验注意事项 9.5.1 实验过程中要求 I、V 值保持稳定，如有不稳需随时校正。 9.5.2 固体 KNO3易吸水，故称量和加样动作应迅速。本实验应确保样品充分溶 解，因此固体 KNO3在实验前务必研磨成粉状，并在 110℃烘干。从漏斗加入时 要尽量注意均匀加入，不要造成阻塞， 防止样品进入杜瓦瓶过速，至使磁子陷住 不能正常搅拌，但样品加入太慢也会引起实验的故障。 9.5.3 搅拌速度不适宜时， 还会因水的传热性差而导致 Qs值偏低， 甚至会使 Qs~n0 图变形。 9.5.4 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。 9.5.5 实验过程中加热时间与样品的量是累计的，因而秒表的读数也是累计的， 切不可在中途把秒表卡停。 9.5.6 实验结束后，杜瓦瓶中不应存在硝酸钾的固体，否则需要重做实验。 9.69.6 实验数据记录及处理实验数据记录及处理 9.6.19.6.1 数据记录及处理数据记录及处理 3 表表 1. 1. 硝酸钾溶解热的测定硝酸钾溶解热的测定 实验日期：实验日期： 2013.10.262013.10.26；；室温：室温： 12.5012.50 ℃；大气压：℃；大气压： 98.74 kPa98.74 kPa 样品编号 样品质量/g 通电时间 t/s 累计样品质量/g 累计通电时间 t/s 1# 2.5066 387 2.5066 387 2# 1.5004 226 4.007 613 3# 2.5182 361 6.5252 974 4# 3.0416 418 9.5668 1392 5# 3.5034 460 13.0702 1852 6# 4.003 525 17.0732 2377 7# 4.029 513 21.1022 2890 8# 4.5014 554 25.6036 3444 室温 t=12.50℃，加热功率 N=2.232W，Q=N t/J 累计 Q/J 累计nKNO 3/10 -2mol 累计 Qss/kJ.mol-1 累计 n0 863.7841368.222173.973106.944133.665305.466450.487687.01 nKNO 3=mKNO3/MKNO3，MKNO3=101.1g/mol 2.47933.96346.45429.462712.928016.887420.872625.3250 Qs= Q/nKNO 3 34839.4