溶解热的测定-物化实验报告

溶解热的测定

2 实验操作

2.1 仪器药品、仪器型号及测试装置示意图

保温瓶，磁力搅拌器1台，热敏电阻测温装置1套，加热器，直流稳压稳流电源，精密毫安表，秒表，容量瓶（500ml），烧杯（1000ml），温度计，研钵1只，称量瓶，分析天平（公用），高精度万用表（公用）。

KNO3（AR）

图1 热敏电阻测溶解热装置图

2.2 实验条件

室温：20.5 ℃

湿度：58%

大气压：992.8 hPa

2.3 实验操作步骤及方法要点

(1）搭装置，要求装置绝热性能良好。

(2）量取500 mL去离子水注入保温瓶中。开动搅拌器。用电加热方法调节水温，使之尽量接近室温，输出温度基本保持不变。调节惠斯通电桥的调节旋钮，使输出温度为5 度。

待温度基本稳定后，记录约4 min。

(3）打开电源开关，设定电源输出的电压值（20 V以上）和电流值（0.95 A）。

(4）按下电源的“输出”按键，开始加热，温度上升至7度时（以无纸记录仪上显示的数值为准）停止加热。待温度稳定后再记录一段时间。

(5）在保温瓶中加入5 g研细的KNO3。由于KNO3溶解吸热，温度降低，待温度稳定后再记录8 min左右。

(6）本实验采用称量瓶装样品，直接倒入。由减量法求出样品质量。天平为公用，每次使用前请务必归零。

(7）按下电源的“输出”按键，开始加热，同时打开秒表计时。输出电压升至多少时停止加热，应根据下次加入KNO3的量估算，原则是：尽量保证环境温度处在最高温度与最低

温度中间。停止加热，同时停止计时，记下加热时间。待温度稳定后再记录一段时间。 (8） 按上述步骤依次加入约6 g 、7 g 、8 g 、8 g 、7 g 和6 g KNO 3。 (9） 测量实验所用加热器的阻值R 。

3 结果与讨论

3.1 原始实验数据

加热电流I =0.95 A ，加热电压U=21.7 V ，加热电阻R=16.73 Ω 初始加入水的体积=500 mL 原始数据如下表。

表1 原始数据记录表

序号 硝酸钾质量/g 加热时间/s 1 5.3207 126.691 2 5.9365 128.413 3 6.9239 159.506 4 7.9308 166.412 5 7.9321 151.312 6 7.0205 131.753 7

6.0079

114.095

3.2计算的数据、结果

（1）作∆sol H m ~n 0曲线

由于体系与环境之间不可避免地存在热交换，所以对实验数据进行雷诺校正，图解求吃醋加入溶质前后体系的温度T 1、T 2，电加热前后体系的温度T 1’、T 2’。校正图如图2，结果如下表。

图2 雷诺校正（黑线为记录的度数，红线为雷诺校正，蓝线是辅助线）

2000

4000

6000

8000

135790246

810读数

时间/s

表2 雷诺校正结果

序号T1T2T1’T2’

1 7.705 3.123 3.454 7.889

2 7.929 2.972 3.329 7.825

3 7.848 2.241 2.639 8.217

4 8.233 2.007 2.447 8.260

5 8.278 2.284 2.687 7.999

6 8.013 2.82

7 3.212 7.814

7 7.841 3.517 3.834 7.814 注：表中温度是相对值，数值并不等于摄氏温度值。

加热过程中产生的电热

Q=I2Rt

其中I，R，t分别为加热电流、加热电阻、加热时间

则溶解热由下式求出

∆sol H=Q T2−T1 T2′−T1′

根据上式计算出每次加溶质过程的Q和∆sol H，对应溶质的量n B=每次加入硝酸钾的质量/g

101.102 g/mol

，结果如下表。

表3 每次加入溶质的热效应

序号n B/mol Q/J ∆sol H/J

1 0.0526 1912.9 1976.3

2 0.111

3 1938.9 2138.0

3 0.1798 2408.

4 2421.0

4 0.2583 2512.6 2690.7

5 0.3367 2284.

6 2577.7

6 0.4062 1989.3 2241.8

7 0.4656 1722.7 1871.6

下面绘制∆sol H m~n0曲线。

n0=n A

n B ，其中溶剂（水）的物质的量n A=500 mL×0.998 g/mL

18.02 g/mol

=27.7 mol

∆sol H m=∆sol H

n B

，n B为加入溶质的总物质的量（不是本次加入溶质的量！）

计算结果见表4、图3。

表4 ∆sol H m~n0列表

序号n0∆sol H m(kJ/mol)

1 526.3 37.55

2 248.7 36.95

3 154.0 36.34

4 107.2 35.72

5 82.25 35.05

6 68.19 34.58

7

59.49 34.19

图3 ∆sol H m ~n 0图

（2）求一些热效应 由B A sol sol sol m 0T,P,n T,P,n A B

H H

H =n (

)()n n ∂∆∂∆∆+∂∂可知，∆sol H m ~n 0图中某点切线斜率即为微分稀释热，截距即为微分溶解热。

在图中找到n 0为80、100、200、300、400的点，读出纵坐标即为摩尔积分溶解热∆sol H m ，作切线求出相应的微分稀释热、微分溶解热。

表5 摩尔积分溶解热、微分溶解热及微分稀释热

n 0 摩尔积分溶解热/(kJ/mol)

微分稀释热/(J/mol)

微分溶解热(kJ/mol)

80 34.99 31.6 32.47 100 35.58 24.6 33.12 200 36.73 6.5 35.43 300 37.09 2.4 36.37 400

37.30

2.1

36.48

计算n 0从80到100的摩尔稀释热，也就是n 0=100与n 0=80对应的纵坐标∆sol H m 的差。其他几个过程的计算方法类似。结果如表6。

表6 摩尔稀释热

n 0变化过程 摩尔稀释热/(J/mol)

80→100 652 100→200 2316 200→300 936 300→400

109

△H m / k J ·

m o l -1n 0