溶解热的测定

实验七溶解热的测定一实验目的和要求掌握量热技术及电热补偿法测定热效应的基本原理。用电热补偿法测定KNO3在不同浓度水溶液中的积分溶解热。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。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1,,2nQnPT12nQn二实验原理冲淡热：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，以2,,1nQnPT表示，简写为21nQn二实验原理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曲线求得。0snQQs-n0关系图在图中，AB与FG分别为一摩尔溶质溶于n01和n02摩尔溶剂时的积分溶解热QS，FE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Qd。二实验原理（1）曲线A点的切线斜率等于该浓度溶液的微分冲淡热=AD/CD。（2）切线在纵轴上的截距等于该浓度的微分溶解热。可见，欲求溶解过程的各种热效应，首先要测定各种浓度下的积分溶解热，然后作图计算。Qs-n0关系图二实验原理３．测量热效应是在“量热计”中进行。本实验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，装置及电路图如图所示。1、直流伏特计；2.直流毫安表；3.直流稳压电源；4.测温部件；5.搅拌器；6、加样漏斗量热器及其电路图二实验原理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Q。IUtRtIQ2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。三仪器试剂实验装置1套（包括杜瓦瓶、搅拌器、加热器、测温部件、加样漏斗）;直流稳压电源1台;电子分析天平1台；直流毫安表1只;直流伏特计1只;秒表1只;称量瓶8个;干燥器1只;研钵1个。KNO3(化学纯)（研细，在110℃烘干，保存于干燥器中）四实验步骤1.将8个称量瓶编号，在台秤上称量，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，再用分析天平称出准确数据，称量后将称量瓶放入放入干燥器中待用。2.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)。四实验步骤3.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，开动搅拌器进行搅拌，当水温慢慢上升到比室温水高出1.5℃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。四实验步骤4.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。5.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。五注意事项实验过程中要求I、V值恒定，故应随时注意调节。磁子的搅拌速度是实验成败的关键，磁子的转速不可过快。实验过程中切勿把秒表按停读数，直到最后方可停表。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℃烘干。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。六数据处理1、根据溶剂的重量和加入溶质的重量，求算溶液的浓度，以n0表示：2、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Qs。累累WWnnnKNOOH98.12121.10102.182.216320六数据处理4．将以上数据列表并作QS—n0图，并从图中求出n0=80，100，200，300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。七实验讨论1.本实验装置除测定溶解热外，还可以用来测定中和热、水化热、生成热及液态有机物的混合热等总效应，但要根据需要，设计合适的反应热，如中和热的测定，可将溶解热装置的漏斗部分换成一个碱贮存器，以便将碱液加入（酸液可以直接从瓶口加入），碱贮存器下端为一胶塞，混合时用玻璃棒捅破，也可以为涂凡士林的毛细管，混合时可用吸耳球吹气压出。在溶解热的精密测量实验中，也可以采用合适的样品容器将样品加入。七实验讨论2.本实验用电热补偿法测量溶解热时，整个实验过程要注意电热功率的检测准确，但由于实验过程中电压波动的关系，很难得到一个准确值。如果实验装置使用计算机控制技术，采用传感器收集数据，使整个实验自动化完成，则可以提高实验的准确度。1、对本实验的装置你有何改进意见？2、试设计溶解热测定的其他方法。3、试设计一个测定强酸(HCl)与强碱(NaOH)中和反应热的实验方法？4、影响本实验结果的因素有哪些？八思考题本实验请同学们参考其它学校的视频文件具体操作：鼠标放在上面任何字上面即可观看