溶解热的测定

姓名:肖池池序号:31周次:第十周指导老师:张老师溶解热的测定一、实验目的1.了解电热补偿法测定热效应的基本原理及仪器使用。2.测定硝酸钾在水中的积分溶解热，并用作图法求得其微分稀释热、积分稀释热和微分溶解热。二、基本原理1.物质溶解于溶剂过程的热效应称为溶解热。它有积分（或变浓）溶解热和微分（或定浓）溶解热两种。前者是1mol溶质溶解在n0mol溶剂中时所产生的热效应，以Qs表示。后者是1mol溶质溶解在无限量某一定浓度溶液中时所产生的热效应，即。溶剂加到溶液中使之稀释时所产生的热效应称为稀释热。它也有积分（或变浓）稀释热和微分（或定浓）稀释热两种。前者是把原含1mol溶质和n01mol溶剂的溶液稀释到含溶剂n02mol时所产生的热效应，以Qd表示，显然。后者是1mol溶剂加到无限量某一定浓度溶液中时所产生的热效应，即。2.积分溶解热由实验直接测定，其它三种热效应则需通过作图来求：设纯溶剂、纯溶质的摩尔焓分别为H*m，A和H*m，B，一定浓度溶液中溶剂和溶质的偏摩尔焓分别为Hm，A和Hm，B，若由nAmol溶剂和nBmol溶质混合形成溶液，则混合前的总焓为H=nAH*m，A+nBH*m，B(1)混合后的总焓为H΄=nAHm，A+nBHm，B(2)此混合（即溶解）过程的焓变为ΔH=H΄–H=nA（Hm，A–H*m，A）+nB（Hm，B–H*m，B）=nAΔHm，A+nBΔHm，B（3）根据定义，ΔHm，A即为该浓度溶液的微分稀释热，ΔHm，B即为该浓度溶液的微分溶解热，积分溶解热则为：故在Qs~n0图上，某点切线的斜率即为该浓度溶液的微分稀释热，截距即为该浓度溶液的微分溶解热。如图所示：3.本实验系统可视为绝热，硝酸钾在水中溶解是吸热过程，故系统温度下降，通过电加热法使系统恢复至起始温度，根据所耗电能求得其溶解热：Q=IVt=I2Rt。三、实验仪器与用品量热计（包括杜瓦瓶、电加热器、磁力搅拌器）1套，精密稳流电源1台，电子天平1台，硝酸钾（A.R.）约25.5g，蒸馏水216.2g。四、操作步骤1.在电子天平上依次称取八份质量分别约为2.5、1.5、2.5、3.0、3.5、4.0、4.0、4.5g的硝酸钾（应预先研磨并烘干），记下准确数据并编号。2.在用量筒量取217mL蒸馏水于杜瓦瓶内。3.将搅拌小磁棒放入杜瓦瓶内，调节搅拌旋钮使小磁棒在杜瓦瓶内均匀搅拌。然后盖上杜瓦瓶的盖子。4.几分钟后，当数字显示上的温度稳定，按置零按钮将温度置零。接通电源，调节电流旋钮使电流为0.5A，加热杜瓦瓶内的水。5.当温度上升到0.5K时，开始计时，并加入第一份硝酸钾样品，当温度再次升到0.5K时，记下时间并加入第二份酸钾样品。重复上述操作，直到加完八份样品。五、数据记录与处理m水=216.2gn水=12.0mol电流I=0.5A电阻R=12.4Ωm(KNO3)/gt/minn(KNO3)/moln0Q/JQs/J2.5064.230.025484.18787317454.0096.510.04302.61211305336.51410.380.064186.251931299669.52814.830.094127.3327582926813.03419.90.12993.0837012871117.04925.480.16971.1647392810321.05230.830.20857.6357342753925.55335.880.25347.48667426404以Qs对n0作图得01002003004005002.62.72.82.93.03.13.2Qs×104n0Y=1337.41*ln(X-36.85)+23323.03R=0.9957进行拟合得Y=1337.41*ln(X-36.85)+23323.03由于微分稀释热为斜率，积分溶解热为Y值，可算得n080100200300400微分稀释热/J30.99421.1788.1975.0823.683积分溶解热/J2835828867301363077631206微分溶解热/J2587826749284972925129733n080→100100→200200→300300→400积分稀释热5091269639431六、实验注意事项1．仪器要先预热，以保证系统的稳定性。在实验过程中要求I、V也即加热功率保持稳定。2．加样要及时并注意不要碰到杜瓦瓶，加入样品时速度要加以注意，防止样品进入杜瓦瓶过速，致使磁子陷住不能正常搅拌，也要防止样品加得太慢，可用小勺帮助样品从漏斗加入。搅拌速度要适宜，不要太快，以免磁子碰损电加热器、温度探头或杜瓦瓶，但也不能太慢，以免因水的传热性差而导致Qs值偏低，甚至使Qs~n0图变形。样品要先研细，以确保其充分溶解，实验结束后，杜瓦瓶中不应有未溶解的硝酸钾固体。3．电加热丝不可从其玻璃套管中往外拉，以免功率不稳甚至短路。4．配套软件还不够完善，不能在实验过程中随意点击按钮（如不能点击“最小化”）。5．先称好蒸馏水和前两份KNO3样品，后几份KNO3样品可边做边称。七、思考题1．本实验装置是否适用于放热反应的热效应的测定？答：不适合，因为本实验使用补偿法，硝酸钾在水中溶解吸热，通过电加热法使系统恢复起始的温度，根据所消耗的电能来求其溶解热。所以不能应用于放热反应中。2．本实验产生温差的主要原因有哪几方面？如何修正？答：本实验产生温差的原因：（1）电流电压不稳定；（2）加入样品速度太快堵住搅拌棒或加样速度太慢；（3）样品颗粒太大，溶解速度太慢；（4）装置绝热密闭性差，与外界有热交换。修正：（1）仪器先预热，使实验室电流电压比较稳定；（2）加样速度适中；（3）将颗粒尽量研磨细。