溶解热的测定(精).docx

实验四溶解热的测定一、实验目的1•用电热补偿法测定kno3在不同浓度水溶液中的积分溶解热2. 用作图法求KNO3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KNO3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n1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）溶解热积分溶解热在恒温恒压下，一摩尔溶质溶于n0摩尔溶剂中产生的热效应, 用 Qs 表示s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的热效应，以表示，简写为冲淡热 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）冲淡热两种积分冲淡热 在恒温恒压下，把原含一摩尔溶质及 n01 摩尔溶剂的溶液冲淡 到含溶剂为n02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中产生的热效应，表示,简写为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QS—n0曲线求 得设纯溶剂和纯溶质的摩尔焓分别为H (1)和H (2)，当溶质溶解于溶剂 m m变成溶液后，在溶液中溶剂和溶质的偏摩尔焓分别为比 和H2 ，对于由n.1， 2， 1摩尔溶剂和n2摩尔溶质组成的体系，在溶解前体系总焓为HH=n1H (1)+n2H (2) (1)1 2设溶液的焓为H ，(2)(3)H =n.H.，m+n2H2, m因此溶解过程热效应 Q 为Q =UH=H - H= n】［竹 m- Hm(l)］ +“2^2』-^⑵］=nA . H ⑴+nA . H (2)1 mix m 2 mix m(3)式中，J H (1)为微分冲淡热，J H (2)为微分溶解热 mix m mix m根据上述定义，积分溶解热QS为4)& = —= ZE =卜肿袈(2)+ —(1)旳 ”2 起2-卜 R ) + 灼心 mix^m W在恒压条件下，Q=A.H，对Q进行全微分5)上式在比值 生恒定下积分，得旳+6)全式以n2除之2 =生+•飙＞7)将(8)、(9)代入(7)得:ADCD10)对比(3)与(6)或(4)与(10)式，字］孰wMi)』型以QS对n0作图，可得图1的曲线关 系。

在图1中，AF与BG分别为将一摩尔溶质溶于n01和n02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n01摩尔 增加到n02摩尔过 程的积分冲淡热QdQd=(Qs)n°2-鸟％=站 田G (11)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，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、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QQ=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;直流稳压电源(1A, 0V〜30V)1 台;直流毫安表(0.5级， 250mA〜500mA〜1000mA)1 只; 直流伏特计(0.5级， 0V〜2.5V〜5V〜10V)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(25mmx25mm)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KNO3（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 15min2. 将8个称量瓶编号，依次加入在研钵中研细的KNO3,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 110°C烘 1.5h〜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 1.5C 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kno3全部掸入杜瓦瓶中，然后用塞子堵住加样口记录电 压和电流值，在实验过程中要一直搅拌液体，加入kno3后，温度会很快下降， 然后再慢慢上升，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 KNO3 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KNO3样品的空称量瓶，求出各次加入KNO3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KNO3易吸水，故称量和加样动作应迅速固体KNO3在实验前务必 研磨成粉状，并在110°C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w _ ”比口 _ 200.0 % _ 11222. 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n0和QS4.将以上数据列表并作QS—n0图，并从图中求出n0=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, 300-400的积分冲淡热I= —— (A); U= —— (V); IU= —— (W)【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？。