1 凝固点降低法测定萘的摩尔质量.doc

实验一 凝固点降低法测定摩尔质量【目的要求】1 用凝固点降低法测定萘的摩尔质量。2掌握精密电子温差仪的使用方法。【实验原理】非挥发性溶质二组分溶液，其稀溶液具有依数性，凝固点降低就是依数性的一种表现。根据凝固点降低的数值，可以求溶质的摩尔质量。对于稀溶液，如果溶质和溶剂不生成固溶体，固态是纯的溶剂，在一定压力下，固体溶剂与溶液成平衡的温度叫做溶液的凝固点。溶剂中加入溶质时，溶液的凝固点比纯溶剂的凝固点低。那么其凝固点降低值Tf与溶质的质量摩尔浓度b成正比。DTf = Tf0 Tf = Kfb（1）式中：Tf0 纯溶剂的凝固点；Tf 浓度为b的溶液的凝固点；Kf 溶剂的凝固点降低常数。若已知某种溶剂的凝固点降低常数 Kf ，并测得溶剂和溶质的质量分别为mA , mB的稀溶液的凝固点降低值DTf，则可通过下式计算溶质的摩尔质量MB。(2)式中Kf的单位为K kgmol-1凝固点降低值的大小，直接反映了溶液中溶质有效质点的数目。如果溶质在溶液中有离解、缔合、溶剂化和配合物生成等情况，这些均影响溶质在溶剂中的表观分子量。因此凝固点降低法也可用来研究溶液的一些性质，例如电解质的电离度、溶质的缔合度、活度和活度系数等。纯溶剂的凝固点为其液相和固相共存的平衡温度。若将液态的纯溶剂逐步冷却，在未凝固前温度将随时间均匀下降，开始凝固后因放出凝固热而补偿了热损失，体系将保持液一固两相共存的平衡温度而不变，直至全部凝固，温度再继续下降。其冷却曲线如图1中1所示。但实际过程中，当液体温度达到或稍低于其凝固点时，晶体并不析出，这就是所谓的过冷现象。此时若加以搅拌或加入晶种，促使晶核产生，则大量晶体会迅速形成，并放出凝固热，使体系温度迅速回升到稳定的平衡温度；待液体全部凝固后温度再逐渐下降。冷却曲线如图1中2。图1 纯溶剂和溶液的冷却曲线图2 外推法求纯溶剂和溶液的凝固点溶液的凝固点是该溶液与溶剂的固相共存的平衡温度，其冷却曲线与纯溶剂不同。当有溶剂凝固析出时，剩余溶液的浓度逐渐增大，因而溶液的凝固点也逐渐下降。因有凝固热放出，冷却曲线的斜率发生变化，即温度的下降速度变慢，如图1中3所示。本实验要测定已知浓度溶液的凝固点。如果溶液过冷程度不大，析出固体溶剂的量很少，对原始溶液浓度影响不大，则以过冷回升的最高温度作为该溶液的凝固点，如图1中4所示。确定凝固点的另一种方法是外推法，如图2所示，首先记录绘制纯溶剂与溶液的冷却曲线，作曲线后面部分（已经有固体析出）的趋势线并延长使其与曲线的前面部分相交，其交点就是凝固点。【仪器试剂】凝固点样品管(内管)凝固点管塞凝固点管套管(外管)小搅拌杆大搅拌杆水浴缸精密电子温差仪水浴缸盖温度计移液管25ml洗耳球天平（0.0001g）锤子毛巾冰块环己烷（A.R.）萘（A.R.）【实验步骤】可以采用步冷曲线法测得凝固点降低值Tf。图3 实验装置通过作步冷曲线测得纯溶剂和溶液的凝固点1) 准备冰块，将冰从容器中取出（如何取），用布包好，用木锤砸成碎块备用。准备冰水浴,温度控制在3以下；确保检查样品管、测温探头、移液管洁净干燥（可用少量环己烷擦拭晾干）；按图示将仪器安装好。2) 纯溶剂环己烷凝固点的测定：记录室温，取25.00ml环己烷放入凝固点样品管中，将精密温差仪的测温探头插入凝固点管中，注意测温探头应位于环己烷液体的中间位置。将凝固点管直接放入冰水浴中，均匀缓慢地搅拌，12s一次为宜。观察温度变化，当温度显示基本不变或变化缓慢时，说明此时液相中开始析出固相，也就是环己烷的近似凝固点。3) 将凝固点管从冰水浴中拿出，用毛巾擦干管外壁的水，用手温热凝固点管使结晶完全熔化，至精密温差仪显示约67，将凝固点样品管放入作为空气浴的外套管中，均匀缓慢搅拌，12s一次为宜。定时读取并记录温度，温差仪每10s鸣响一次，可依此定时读取温度值。当样品管里面液体中开始出现固体时，再继续操作、读数约10min。注意：判断样品管中是否出现固体，不是直接观察样品管里面，而是从记录的温度数据上判断，即温度由下降较快变为基本不变的转折处。重复本步骤1次。4) 溶液凝固点的测定：精确称取萘0.10000.1200g，小心加入到凝固点管中的溶剂中，注意不要让萘粘在管壁，并使其完全溶解。注意在使萘溶解时，不得取出测温探头，溶液的温度不得过高，以免超出精密温差测量仪的量程。5) 待萘完全溶解形成溶液后，将凝固点管放入作为空气浴的外套管中，均匀缓慢搅拌，12s一次为宜。定时读取记录温度，温差仪每30s鸣响一次，可依此定时读取温度值。当样品管里面液体中开始出现固体（是什么？）时，再继续操作、读数约10min。注意：判断样品管中是否出现固体，不是直接观察样品管里面，而是从记录的温度数据上判断，即温度由下降较快变为下降较慢的转折处。重复本步骤1次。6) 实验完毕，将环己烷溶液倒入回收瓶,洗净凝固点样品管，晾干。【数据处理】1) 计算室温t时环己烷的密度。计算公式 /(gcm-3)=0.7971-0.887910-3t/2) 方法二，列表记录时间温度数据，并画出纯溶剂和溶液的步冷曲线，用外推法求凝固点（如图2所示）。然后求出凝固点降低值DTf ，计算萘的摩尔质量。【注意事项】1) 测温探头擦干后再插入凝固点管。不使用时注意妥善保护测温探头。2) 加入固体样品时要小心，勿粘在壁上或撒在外面，以保