溶解热的测定-实验报告.docx

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1、溶解热的测定实验报告姓名/学号：何一白/2012011908班级：化22同组实验者姓名：苏剑晓实验日期：2014年12月4日提交报告日期：2014年12月10日带实验的老师姓名：王溢磊1引言（简明的实验目的/原理）实验目的1.测量硝酸钾在不同浓度水溶液的溶解热，求硝酸钾在水中溶解过程的各种热效应。2.掌握量热装置的根本组合及电热补偿法测定热效应的根本原理。3.复习和掌握常用的测温技术。1.2实验原理物质溶于溶剂中，一般伴随有热效应的发生。盐类的溶解通常包含着几个同时进行的过程：晶格的破坏、离子或分子的溶剂化、分子电离（对电解质而言）等。热效应的大小和符号决定于溶剂及溶质的性质和它们的相对量。在

2、热化学中，关于溶解过程的热效应，需要了解以下几个根本概念。溶解热在恒温恒压下，溶质B溶于溶剂A（或溶于某浓度溶液）中产生的热效应，用solH表示。摩尔积分溶解热在恒温恒压下，Imol溶质溶解于一定量的溶剂中形成一定浓度的溶液，整个过程产生的热效应。用表示。KHm=隆也%式中，%为溶解于溶剂A中的溶质B的物质的量。摩尔微分溶解热在恒温恒压下，Imol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（今血）?以“A表示，简写为（当曲）人。瓯稀释热在恒温恒压下，一定量的溶剂A加到某浓度的溶液中使之稀释，所产生的热效应。摩尔积分稀释热在恒温恒压下，在含有Imol溶质的溶液中参加一定量的溶剂，使之稀

3、释成另一浓度的溶液，这个过程产生的热效应，以而表示。dnHtn=NSOlHm2NsolHml（2）式中，AwH,2、AM/”T为两种浓度的摩尔积分溶解热。摩尔微分稀释热在恒温恒压下，Imol溶剂参加到某一浓度无限量的溶液中所发生的热效应，以（今血）?如表示，简写为（今曲）如。dnAdnA在恒温恒压下，对于指定的溶剂A和溶质B,溶解热的大小取决于A和B的物质的量，即ARH=卜%,%）由（3）式可推导得：心(T)W-或,用Hl% 加 AmB 弧令O二%/8,(5)改写为:(6)卜H=n(，&soiH)solHWK如-(加B)TRnA（6）式中的A,Rf可由实验测定，。由实验中所用的溶质和溶剂的物质

4、的量计算得到。11作出xo,Hn-n0曲线，见图231。曲线某点（叫）的切线的斜率为该浓度下的摩尔微分稀释热（即记）,切线与纵坐标的截距，为该浓度下的摩尔微分溶解热（即0C）。显然，图中?点的摩尔溶解热与点的摩尔溶解热之差为该过程的摩尔积分稀释热（即BE）。图1&。MMO图由图231可见，欲求溶解过程的各种热效应，应当测定各种浓度下的摩尔积分溶解热。本实验采用累加的方法，先在纯溶剂中参加溶质，测出溶解热，然后在这溶液中再参加溶质，测出热效应，根据先后参加溶质总量可求出w0,而各次热效应总和即为该浓度下的溶解热。本实验是采用绝热式测温量热计，它是一个包括杜瓦瓶、搅拌器、电加热器和测温部件等组成的

5、量热系统。装置及电路图如图23-2所示。因本实验测定KNO3在水中的溶解热是一个吸热过程，热量的标定可用电热补偿法，即先测定体系的起始温度，溶解过程中体系温度随吸热反响进行而降低，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。再由下式可求算出溶解热Ah=Ql,5RT2-x式中，工、笃为参加溶质始末的体系的温度；Q为使体系从4升至7；时的电热（J）；T；、7；为电加热始末的体系温度，/为电流强度（八）；R为加热器电阻（）;T为通电加热时间（三）o本实验采用热敏电阻测温系统（详见附录温度的测量与控制），（-工）为溶解过程校正后的峰高,（T-T；）为加热过程校正后的峰高。2实验操作2

6、.1 实验药品、仪器型号及测试装置示意图仪器：DH1715A-3型直流双路跟踪稳压稳流电源，78-2型双向磁力加热搅拌器，清华牌数显惠斯通电桥，无纸记录仪，DMI-Oo2型秒表，UNl-TUTS8E型万用表，保温瓶（750ml）,容量瓶（500ml）,烧杯（1000ml）,温度计，研钵1只，称量瓶，分析天平（公用）。药品：KNO3（AR）图2热敏电阻测溶解热装置图2.2 实验条件实验室温14.9C,气压：102.16kPao2.3 实验操作步骤及方法要点1、欲使溶解热能准确测量，要求仪器装置绝热良好，体系和环境间的热交换尽量稳定并降至最小。仪器装置如图2所示，采用保温瓶并加盖，以减少辐射、传导

7、、对流、蒸发等热交换途径。2、测量室温，取不少于500ml的去离子水，根据室温调节水的温度，使之尽量接近室温，量取50OmI注入保温瓶内。这样体系温度与室温（环境）接近，减少体系与环境的热交换。使用无纸记录仪记录电势大小。3、在天平上准确称量约5g左右（已研细并烘干）的KNO3待用。4、开动搅拌器，调节测温电桥平衡调节旋钮，使记录仪的记录笔处于记录纸的中间位置，待温度根本稳定后，记录约4mino直流稳压稳流电源调至稳流，翻开电源开始加热，同时将电流值调至95OmA左右（此后不要再调节电流），温度升高，记录笔升至16mV左右，关闭电源停止加热。待记录仪记录约8min左右，参加称量好的KNo3。此

8、时由于KNO3溶解吸热，温度降低，记录笔降低，待温度稳定后再记录约8min左右。5、严格的操作应将样品装在蜡封样品管中，放在保温瓶中恒温，加样时用玻璃棒戳破管底，样品溶入溶液。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。6、翻开加热电源加热，同时翻开秒表计时，待记录笔升至18mV左右（加热使温度升高的幅度，以下次参加KNo3的量决定），关闭电源停止加热，同时停止计时，记下加热时间。再记录约8min左右。整个过程如图3所示。7、按上述步骤依次参加约6、7、8、8、7和6g的KNO3。8、测量实验所用加热器的阻值R。图3记录仪记录的加热-溶解过程温度变化曲线3结果与讨论3.1 原始实验

9、数据溶解过程原始数据表1溶解过程原始数据实验序KNo3参加质量加热时间加热电流号奄min/mA15.94882,07,1394526.82912,50,9494537.28182,51,3894548.31913O5O794558.33272,50,1894567.22922,1,O394575.958547,75945作出电势随时间变化的曲线如下列图4：图4电势-时间曲线3.1.2 加热器阻值万用表测量得到R=15.323.1.3 文献值查阅水的摩尔质量为18.015gmol,14.9时水的密度为999.126kgm硝酸钾的摩尔质量为101.10g/molo-3.2计算的数据、结果3.2.1

10、 计算T1,T2,T1,T2采用雷诺图解法，计算出T,T2,TiTrf的值如下：表2各次溶解、加热过程T,T2,T,T2值序号TiT2Ti2,-2T1-T2118.13836.419216.57957.725511.71918.854216.71304.72841735825.572011.984611.7862317.6()595.537018.02565.895212.068912.13()4418.09954.782517.89145.236813.31712.6546518.00855.273917.56255.653312.734611.9092617.63437.137816.18

11、846.864410.49659.324716.18827.737214.94337.58048.4517.3629以第一组为例，说明T,T2J,T2等的计算方法:如下列图5,首先对图中开始阶段、参加硝酸钾之后的阶段、电加热之后阶段用Origin分别进行直线拟合（图中红色线段所示）得到直线拟合公式中a和b的值如图，然后根据数据点分别找出反响阶段和升温阶段的基点所对应的时间数据，对于第一组为2525s时和4441s,过中点作两条直线的垂线，四个交点计算出来即为Ti,T2,Ti,T2o也就是说分别把基点对应的2525s和4441s代入到两个直线方程中，得到的y值即TbT2,TjT晨其他组亦同，最终

12、得到表2结果。图5第一组雷诺作图法求解过程3.2.2 计算ASOIHm和no每步的电能产热Q=I2Rt溶解过程的热效应T2-T1s。IH=Q京书nAPAVAMBn0=-bMAmB那么ASOIHASoIHm=nB其中WHIb为各次的累加。计算结果如下表：表3AolHm和小对应计算值序号Q/JsoHBASOIHjn11o11739.2842302.1050.05884139124.33471.27222338.6552378.0220.12638937029.62219.402532344.6742332.7870.19841435344.78139.75842531.9692664.5040.2

13、80734475.9898.7886452328.2572489.6230.36312133506.8876.365861792.642018.0660.43462632637.4963.8019671474.1431691.9940.49356332168.3556.183333.2.3求摩尔积分溶解热、微分溶解热、微分稀释热、摩尔稀释热用Origin作出散点图并拟合得到：图6ASOlHmn0关系图进行指数拟合得到关系式为ASOIHm=39465.6-10470X(0.99311n)直接代入即可求出摩尔积分溶解热，求出某点切线的斜率和截距即得微分溶解热和微分稀释热，结果如下表：表4特定点的摩

14、尔积分溶解热、微分溶解热、微分稀释热no摩尔积分溶解热(kJmol)微分稀释热(Jmol)微分溶解热(kJmol)8033.44441.63530.11310034.22136.25830.59620036.83918.16133.20730038.1509.09635.42240038.8074.55636.984特定过程的摩尔积分稀释热由两种浓度的摩尔积分溶解热相减得到，结果如下表:表5特定过程摩尔积分稀释热no摩尔积分稀释热AdiIHm/(HmoH)80-I(X)().777100-2002.618200-3001.311300-4000.6573.3讨论分析1、查阅文献可知硝酸钾在no=2OO时，18度时ASOlHm=35.392kJmol,25度时=34.8990/mol,因此估计在实验进行条件下，14.9度时4m=35.610kJmol,与实验值AoiHm=36.83