PDF《实验十七 积分溶解热的测定》

实验十七 积分溶解热的测定 实验目的 用量热法测定KNO 的积分溶解热,掌握量热法的基本测量方法.

3 实验原理 物质溶解时常伴随有热效应发生,此热效应称为该物质的溶解热. 物质的溶解通常包括溶质晶格的破坏和溶质分子或离子的溶剂化. 其中, 晶格的破坏常 为吸热过程,溶剂化常为放热过程.溶解热即为这两个过程的热量的总和,而最终是吸热或 放热由这两个热量的相对大小所决定. 温度、压力以及溶质和溶剂的性质、用量,是影响溶解热的显著因素.根据物质在溶解 过程中溶液浓度的变化, 溶解热分为变浓溶解热和定浓溶解热. 变浓溶解热又称积分溶解热, 为等温定压条件下一摩尔物质溶于一定量的溶剂形成某浓度的溶液时,吸收或放出的热量. 定浓溶解热又称微分溶解热, 为等温定压条件下一摩尔物质溶于大量某浓度的溶液时, 产生 的热量.两者的单位都是J・mol-1 .但在溶解过程中,前者的溶液浓度持续变化,而后者只有 微小的变化或视为不变. 积分溶解热可用量热法直接测得,微分溶解热可从积分溶解热间接求得.方法是,先求 出在定量溶剂中加入不同溶质时的积分溶解热, 然后以热效应为纵坐标, 以溶质物质的量为 横坐标绘成曲线,曲线上任一点的斜率即为该浓度时的微分溶解热. 量热法测定积分溶解热, 通常在被认为是绝热的量热计中进行. 首先标定该量热体系的 热容量, 然后通过精确测量物质溶解前后因吸热或放热引起量热体系温度的变化, 来计算溶 解过程的热效应,并据此计算物质在该溶液温度、浓度下的积分溶解热. 1. 量热系统热容量的标定 用一已知积分溶解热的标准物质, 在量热计中进行溶解, 测出溶解前后量热系统的温度 变化值ΔT标,则量热系统的热容为: 标标标标TMHWCΔ?Δ?=(17-1) 式中:W标、M标分别为标准物质的质量(克)和摩尔质量;

ΔH标为标准物质在某溶液温度及 浓度下的积分溶解热, 此值可从手册上查得;

C为量热系统包括量热计装置和溶液的总热容. 2. 积分溶解热的测定 将(17-1)式用于待测物质即得: W T CM H Δ = Δ 溶解 (17-2) 式中:W、M 分别为待测物质的质量(克)和摩尔质量;

ΔT 为待测物质溶解前后量热系统 的温度变化值;

C 为已标定的量热系统的热容,这里假设了各种水溶液的热容都相同. (17-1)及(17-2)式都忽略了热传导对ΔT标及ΔT的影响.因此本实验要求量热系统与 室温的温差应尽可能的小,量热计的绝热应良好,并要求搅拌缓慢、匀速,避免引入较大的 搅拌热. 仪器、试剂和材料 溶解热测定装置(图17-1) ;

数字式温度测量仪(1 台) ;

秒表;

干燥器;

量筒(500mL) ;

1 称量瓶(20mL)2 个,KCl(分析纯) ;

KNO (分析纯) .

3 实验内容 1. 安装实验装置 如图 17-1 所示安装实验装置.1 为500 毫升杜瓦瓶,可用一只内盛保温物质的木箱作 其支架(图上未画出) ;

2 为短颈小玻璃漏斗,外径约 2cm,溶质由此加入,不加溶质时则 取去漏斗,其孔用一橡皮塞塞严;

3 为水银温度计,用以测量溶液的温度;

4 是一只玻璃或 塑料的搅拌器,要求有很好的化学稳定性和良好的绝热性;

5 为数字式温度测量仪的温度传 感器,用以测量量热系统的温度变化.整个装置要求洗净、干燥.

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4 2 2. 测定量热系统的热容 本实验采用已知溶解热的 KCl 作为标准物质来标定 量热系统的热容. 不同温度下一摩尔 KCl 溶于