华师物化实验报告溶解热的测定
华师物化实验报告-溶解热的测定
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华南师范大学实验报告
学生姓名学号
专业年级、班级
课程名称实验项目溶解热的测定
实验类型□验证□设计■综合实验时间年月
日
实验指导老师实验评分
一、实验目的
1、设计简单量热计测定某物质在水中的积分溶解焓。
2、复习和掌握常用的量热技术与测温方法。
３、由作图法求出该物质在水中的摩尔稀释焓、微分溶解焓、微分稀释焓。
二、实验原理
溶解热，即为一定量的物质溶于一定量的溶剂中所产生的热效应。溶解热除了与溶剂量及溶质量有关外,还与体系所处的温度及压力有关。溶解热分为积分溶解热和微分溶解热。
积分溶解热即在等温等压条件下,1mol溶质溶解在一定量的溶剂中形成某指定浓度的溶液时的焓变。也即为此溶解过程的热效应。它是溶液组成的函数,若形成溶液的浓度趋近于零，积分溶解热也趋近于一定值，称为无限稀释积分溶解热。积分溶解热是溶解时所产生的热量的总和，可由实验直接测定。
微分溶解热即在等温等压下,在大量给定浓度的溶液里加入一摩尔溶质时所产生的热效应，它可表示为(ЭΔsｏlH/ЭnB)Ｔ、Ｐ、nA ，因溶液的量很大，所以尽管加入一摩尔溶质，浓度仍可视为不变。微分热难以直接测量,但可通过实验,用间接的方法求得。
溶解热的测量可通过绝热测温式量热计进行,它是在绝热恒压不作非体积功的条件下，通过测定量热系统的温度变化，而推算出该系统在等温等压下的热效应。
本实验采用标准物质法进行量热计能当量的标定。利用1ｍolＫCl溶于200moｌ水中的积分溶解热数据进行量热计的标定。当上述溶解过程在恒压绝热式量热计中进行时,可设计以下途径完成：
上述途径中：△Ｈ＝△Ｈ1+△H2 ＝０→△H２ = -△H1
△H１ = [n1Ｃp,m (ＫCＬ,Ｓ)+ n２Cp,m(H2Ｏ，l)+ Ｋ]×(Ｔ2- Ｔ1）
△Ｈ2 ＝ n１ΔsｏlHm
K = －[ｎ1Ｃp,m(ＫCＬ,Ｓ）+ n2Cp,m(Ｈ２O，l)+(n1ΔsｏlHm ）／(T2- T1)]
= -［m1Cｐ(KCＬ,S)+ m２Cp（H2Ｏ，l)+(m1ΔｓolHm ）/(M1 △T) ]
式中m1 、ｍ2 分别为溶解过程加入的KCｌ（Ｓ)和H2Ｏ（l）的质量；Cp，m 为物质的恒压比热容，既单位质量的物质的等压热容，Cp(ＫCl，Ｓ）=０.699 ｋJ/(kg·K）,C ｐ(H2O,l)= 4.18４ kJ／(ｋg·K)；M1为KＣl的摩尔质量,△T ＝(T２- Ｔ1）即为溶解前后系统温度的差值;ΔsｏlHm 为1mｏlKCｌ溶解于2００ molH2O的积分溶解热,其不同温度下的积分溶解热数值见附录。通过公式式可计算量热计的Ｋ值。
本实验测定1moｌ的KNO3溶于20０mｏl的H2Ｏ的溶解过程的积分溶解热,途径如下
ΔsoｌH = -［n1Ｃp,m （KNO3,S)＋ｎ2Ｃp,m(H2O,l)+ K ]×(T2- T１）
= -[ m1Cp(ＫNO3，Ｓ）+ ｍ2Ｃｐ(Ｈ2O,l)＋ K ]×(T２－ T1)
摩尔溶解热ΔsolH m = ΔｓｏlH/n1
同理m１，m2 ：分别为溶解过程加入的KNO３（S)和 H２O(l）的质量;Cp物质的恒压比热容，既单位质量的物质的等压热容,Cｐ（KNＯ3，Ｓ)=0.95２2KＪ．Kｇ-1.K-1,△Ｔ =（T2- T1 ):溶解前后系统温度的差值 (需经过雷诺校正) ;n１:所加入的KNO3摩尔数
通过公式，既可求得１mｏl的ＫNO3溶于2００ｍｏl的Ｈ２Ｏ的溶解过程的积分溶解热。
三、仪器与试剂
1、仪器:
广口保温瓶（1个) 磁力搅拌器(1台）贝克曼温度计（1台)?1/１0℃温度计(1支）容量瓶（２0０mｌ)(1个）停表(1个)?2、试剂
氯化钾(分析纯）硝酸钾(分析纯)
四、实验步骤
1．量热计的标定
(1)在称量瓶中准确称取4.１413克的ＫCl, 并记下装有KCL的称量瓶的总重量。
(2) 用容量瓶准确量取200ｍＬ室温下的蒸馏水(密度为ρ＝1Kg.dm-3),倒入广口保温杯中。
(3）按图３－1所示，组装好简单绝热测温式量热计,并调节好贝克曼温度计。
(4) 开动磁力搅拌器,保持一定的搅拌速率,观察贝克曼温度计读数的变化，待温度变化率基本稳定后(既单位时间温度的变化值基本相同)后,每隔一分钟记录一次温度,连续记录六次,作为溶解的前期温度。
(5)打开量热计盖子，将称好的KCｌ迅速倒入量热计并盖好盖子，保持与溶解前相同的搅拌
速率，继续每分钟记录一次温度,直到温度不再变化时，再连续记录六个温度变化率稳定的点,此六个点作为溶解的后期温度。
（6)读取１/10℃温度计的读数,根据此温度从附表中查出相应的K ＣL 的积分溶解热。 （7）称量已倒出ＫCl 的空称量瓶质量，准确计算已溶解的ＫCL 的质量。 2、 KNO3 积分溶解热的测定
(1)在称量瓶中准确称取５.6161克的ＫＮO3 ,并记下装KNO3 的称量瓶的总重量。?(２) 用容量瓶准确量取200m Ｌ室温下的蒸馏水(密度ρ＝1Ｋg ．dm-3)，倒如广口保温杯中,以下操作按上述中的(4)、(５)、(7）。
五、数据记录 室温: 22．２０°C 大气压: 102.055K ｐa 氯化钾（第一次) m ＝4.16１０ｇ t=２２.5℃
t/ｍin
1
2
３
4
5
6
７
8
9
10
１1
1２
Ｔ/°C 22.924 22.933 ２2.934 ２2.9３7 ２２．93９ ２２.941 ２2．850 ２2．４41 22.０１9 21.922 21.８７
6 21.854 t/ｍin
8
1９
20
21
2２
23
２4
T/°C 21.８41 ２1.８3２ 2１.828 2１.８27 2１.827 21.827 ２1.８3７ 2１．８48 21.859 ２1.8７
２1.880
氯化钾(第二次) ｍ=3.７992ｇ t=221．90℃
ｔ/min
１
2
3
4
5
６
7
8
９
10
11
12
T/°C 22.546 22.５51 2２.５5４ ２2.559 ２2.５6４ 2１.988 21.862 21.662 ２1.57７ 21．533 2１．５
10 21．488
t/min
8
１9
20
21
22
２3
24 Ｔ／°C ２1.479 ２1.475 ２1.４75 21.４74 2１．475 2１．47８ ２１.４９0 21.49９ 2１.51
８
21.530 21．543
氯化钾(第三次) m=４.1791g ｔ＝22.80℃
t/ｍｉｎ
１
2
3
４
5
６
7
8
9
１０
11
T/°Ｃ 2３.0７1 2３.07３ 2３.075 23.０７８ 2３.０8１ ２2．9６3 ２2．44
４ ２2.259 22.14４ 22.063 22.0２4
t ／min
1２
8
1９
20
２1
22
T ／°C 2１.99４ 2１.98２ 21.97３ 21.968 21.966 21.966 ２1.969 21．99２ ２2.0０５ 22.0１6
２2.０
２7
硝酸钾(第一次) m=5.6662ｇ t=22.20℃
ｔ/min
1
2
3
4
5
6
７
8
9
10
11
Ｔ/°C 22.764 2２.769 22.７76 22.７82 2２.78９ 22.73８ 2２．150 21.43７ 2１.1７8 20.867 2０.7７
7
t/ｍin
1２ ８ 19 ２0 ２1 2２
T ／°C 20．714 20.680 2０.659 20.65０ 20.６51 20.66５ ２0．68
５
20.726 20.74６ 20.7４6 20.76３
硝酸钾(第二次) m=５.6035g t=22．80℃
t/min
1
2
3
4
5
6
7
8
9
１0
11
T/°C 23.251 23.2４9 2３.2４9 ２3.２49 2３．250 ２３.2１7 22.３41 ２2.0９1 ２１.4
４５ ２1.３30 21.２16
ｔ/m
ｉｎ
12
8
19
２０
21
22
T/°C 21.１53 ２１．128 2１.１04 2１.09２ 21.089 2１．088 21．089 ２1.０89 ２1.10５ 21.14１
２
１.158
硝酸钾(第三次) m=５．6421g ｔ=2２．１0℃
ｔ／min
1
2
3
4
５
６
７
8
9
1０
１１
Ｔ/°C 2２．６9２ 22．6９５ ２2.698 22.７０2 2２.7０6 ２2．6５４ ２2.368 ２１.1４9 ２0．９
30 20.83７ ２0.686
t/mi ｎ
12
8
19
20
２1
22
Ｔ/°C 20.６42 ２0.613 ２0.58９ 2０.５75 20.569 ２0.5６8 2０．５89 20．600 ２０.619 ２0.６38 ２0.65
５
六、数据处理与计算 1、雷诺校正：
2、
氯化钾(１)
m ＝4.１610g t=２2.5℃
校正后 △T ＝１．1６５５℃
氯化钾（2)
m=3.７992ｇ
ｔ＝2２１.9０℃
校正后
△Ｔ＝1.171２℃
氯化钾(3)
m=4.1７９1g
ｔ=２2.80℃
校正后
△Ｔ＝１.2０
7９℃
硝酸钾(1)
m=5.66６2g
t=22．２０℃
校正后
△Ｔ=２.30２０℃
硝酸钾(２)
ｍ=5．6０３5ｇ
t=2２.80℃
校正后
△T=2.2１6６℃
硝酸钾(3)
m=5.６421ｇ
t＝22.10℃
校正后
△T=２.２835℃
2、量热计的K值计算
由图得:氯化钾(1）△T＝1．1６5５℃
氯化钾(2)△T=1.1712℃
氯化钾(３)△T=1.2０７9℃
分别代入Ｋ＝ -[ｍ1Cp(ＫCL,S）+ m2Cp（H2Ｏ，l）+(ｍ1ΔsolＨm )/（M1 △T]
求得：K1=0．０１4５６3３6４kJ/K K2=-０.０5６449269kJ/Ｋ K３=-0．0191１3618ｋJ ／K
由于（2）中数据偏差较大,故舍去，取(1)(3）平均值K=-0．00227５12７
３、１ｍｏl的ＫNO3溶于20０mol的H2Ｏ的溶解过程的积分溶解热
ΔｓolH ＝ -[n1Ｃp,m （KNO3,S）+ n2Cp,m（H2Ｏ,l）＋Ｋ ]×（Ｔ2－ T1)
= -［ m1Cp（KＮO3，S)+ m2Ｃp(Ｈ2O，l）+ K ]×（T2- T1)
ΔsolＨ m = ΔsolH/n1
分别代入求得Hm1=3４.4９87（kJ/moｌ)Hｍ2＝３3.5882(kＪ／mol）Hｍ３=３4．３667(ｋ
J/mol）
取平均值得Hm＝3４．１51（kJ/mｏl)参考文献值Hm=３4．７3(kＪ／mol）
相对误差为: 0.666%
七、分析与讨论
1、本次实验中,在加入样品进行量热后,由于温度下降速度较快,温度读数往往来不及,导致部分读数点缺失或有偏差,在进行雷诺校正时难以做出平滑曲线，是误差来源之一。
2、由于单次实验的温度并不完全一致,在不同温度下样品的溶解速率有差别，因此是误差来源之一,但在温度差别范围之内影响不大，可以忽略。
3、在实验过程中,对应于第(2)组氯化钾，由于实验操作不当导致部分样品撒落,样品质量偏小,误差较大,故在数据处理中舍弃,未参与处理,故无影响。
4、实验仪器，保温瓶的绝热性能一般,兼之样品为开盖式加热,不可避免有较多的热交换,故,因此温度差值偏小，这是实验误差主要来源。与参考文献比对,与事实情况接近。
5、实验为了加速溶解充分，使用了磁子搅拌器,属于机械搅拌。在此过程中会时保温瓶内温度会不断升高,导致温度差值偏小，这也是主要误差来源。
九、参考文献
[1]傅献彩 ,沈文霞，姚天扬 .物理化学第五版上册 [M].北京 :高等教育出版社
[2]华南师范大学化学实验教学中心组织等编.物理化学实验 [Ｍ］．化学工业出版社