温度滴定法测定弱酸的离解热及思考题.doc

温度滴定法测定弱酸的离解热一、实验目的1．使用温度温差仪和用医用一次性输液器作为半自动滴定装置，测定硼酸与氢氧化钠溶液的反应热，硼酸的一级电离热及其标准自由焓与熵的变化2．理解温度滴定的原理和方法3．验证用医用一次性输液器作为半自动滴定装置的可行性二、实验原理温度滴定是以反应热为依据的容量化学滴定法温度滴定不受反应类型的限制，可用于酸碱反应、沉淀反应、配位反应、氧化还原反应以及非水溶液中的反应等，因而应用范围相当广把温度滴定的结果以T-v曲线图或T—t曲线图表示，通常称之为热谱图，称热函谱图、滴定曲线图对放热反应，理想的热谱图如图所示对强碱弱酸反应，反应热ΔHr是酸碱的中和热ΔHn与弱酸的离解热ΔHd之和以NaOH与H3BO3反应为例，则H3BO3 + H2O ——> H+ + B(OH)4- ΔHdH+ + OH- ——>H2O ΔHn总反应：H3BO3 + OH-——> B(OH) 4- ΔHrΔHr= ΔHd+ΔHn上式温度滴定法求离解热的理论依据式中，中和热ΔHn与温度有关若温度为T K，推荐使用下式推算：ΔHn = -57111.6 + 209.2(T-298.2) J/mol反应热是通过实验测得反应过程的温升ΔTr，由下式计算：式中n为生成物质的量，K为量热系统热容。

K值可用已知浓度的强酸强碱的反应热，即中和热，对系统进行标定（对于强酸的稀溶液ΔHd≈0）而得 代入前式弱酸的离解热ΔHd为：若已知弱酸的离解平衡常数Ka，据下式可求得离解过程的标准自由焓与熵的变化ΔGy= -RT lnKyaΔSy=(ΔHy-ΔGy)/T三、仪器与试剂四、主要实验步骤方法一：滴定量热法1．把输液器和烧杯等仪器洗净，在输液器中加入约50 mL NaOH溶液，调节输液器速度，每分钟50滴2．用移液管取50 mL，0.01 mol/L的HCl标准液于杜瓦瓶中3．当溶液与杜瓦瓶热交换达平衡后，开启搅拌，并把温度温差仪置零，开启记录仪记录温度-时间曲线4．待系统温度稳定后（3-5分钟）缓慢、匀速用注射器注入NaOH观察过程曲线，待反应过滴定稀释期后，停止加碱5．用50 mL,0.01 mol/L的硼酸标准溶液重作实验6.重新调节流速，每分钟30和40滴，重复1-5步 方法二：直接注入量热法1. 同方法一步骤1、2、32. 待系统温度稳定后，用移液管一次性注入0.8 mL的1 mol.L−1 NaOH标准溶液3. 待系统温度再次稳定后，直接从记录仪上读得反应前后温差DTs4. 同上测量0.01 mol.L−1 H3BO3标准溶液与NaOH溶液反应时的温差DTr五、数据处理室温：286.2K 由方法二测得△Tr=0.0882 △Ts=0.106 NaOH溶液滴盐酸 NaOH溶液流速为每分钟30滴：温差为：0.0933NaOH溶液滴硼酸 NaOH溶液流速为每分钟30滴：温差：0.0800NaOH溶液滴盐酸 NaOH溶液流速为每分钟40滴：温差为：0.0800NaOH溶液滴硼酸 NaOH溶液流速为每分钟40滴：温差为：0.0667由图可知，NaOH溶液流速为每分钟30滴时，氢氧化钠与硼酸的反应热：=[-57111.6+209.2×(286.2-298.2)]×(0.0800÷0.0933)=-51.122Kj/Mol硼酸的离解热为：=[-57111.6+209.2×(286.2-298.2)]×(0.0800÷0.0933-1) =8.499 Kj/MolNaOH溶液流速为每分钟40滴时，氢氧化钠与硼酸的反应热：=[-57111.6+209.2×(286.2-298.2)]×(0.0667÷0.0800)=-49.710Kj/Mol硼酸的离解热为：=[-57111.6+209.2×(286.2-298.2)]×(0.0667÷0.0800-1) =9.912Kj/Mol方法二计算得到：氢氧化钠与硼酸的反应热：=[-57111.6+209.2×(286.2-298.2)]×(0.0882÷0.106)=-49.610Kj/Mol硼酸的离解热为：=[-57111.6+209.2×(286.2-298.2)]×(0.0882÷0.106-1) =-10.020Kj/Mo六．误差分析1．仪器本身可能存在系统误差2.在调整NaOH溶液的流速时存在操作误差3.作图和读图上的数据计算温差时存在误差4.绝热装置不可能完全达到保温的效果，有散热带来的误差七．思考题 1.实验中NaOH的浓度为什么要大于HCl和硼酸的浓度？ 答：为了避免稀释热。

2．实验中哪些非绝热因素影响实验结果？ 答：杜瓦瓶的保温效果3．比较使用输液器作为的半自动滴定装置和滴定管的特点，它们分别适用于什么样的场合？ 答：一次性输液器与滴定管相比，具有可连续滴定、易于控制滴定速度、液滴体积较小及由于在滴定过程中液位差变化较小，滴液速度比较均匀的特点能较广泛的应用于物理化学实验中需要连续滴定的场合而滴定管主要用于标定溶液的浓度4．输液器作为半自动滴定装置如何采取一些措施更好的控制滴速？ 答：在滴定过程中将输液器的瓶子挂高一点，保证液体能匀速滴定，中间不间断八．实验注意事项1、为尽可能避免稀释热，滴定液浓度应大于被滴定液的浓度50～100倍2、标定量热系统热容Κ值与测定H3BO3离解热时的实验条件必须一致，以减少实验误差3.待记录仪基线平稳3分钟后，方可滴加NaOH(或注入NaOH)。