温度滴定法测定弱酸的离解热及思考题.doc

温度滴定法测定弱酸的离解热一、实验目的1使用温度温差仪和用医用一次性输液器作为半自动滴定装置，测定硼酸与氢氧化钠溶液的反应热，硼酸的一级电离热及其标准自由焓与熵的变化。2理解温度滴定的原理和方法。3验证用医用一次性输液器作为半自动滴定装置的可行性。二、实验原理温度滴定是以反应热为依据的容量化学滴定法。温度滴定不受反应类型的限制，可用于酸碱反应、沉淀反应、配位反应、氧化还原反应以及非水溶液中的反应等，因而应用范围相当广。把温度滴定的结果以T-v曲线图或Tt曲线图表示，通常称之为热谱图，称热函谱图、滴定曲线图。对放热反应，理想的热谱图如图所示。对强碱弱酸反应，反应热Hr是酸碱的中和热Hn与弱酸的离解热Hd之和。以NaOH与H3BO3反应为例，则H3BO3 + H2O H+ + B(OH)4- HdH+ + OH- H2O Hn总反应：H3BO3 + OH- B(OH) 4- HrHr= Hd+Hn上式温度滴定法求离解热的理论依据。式中，中和热Hn与温度有关。若温度为T K，推荐使用下式推算：Hn = -57111.6 + 209.2(T-298.2) J/mol反应热是通过实验测得反应过程的温升Tr，由下式计算：式中n为生成物质的量，K为量热系统热容。K值可用已知浓度的强酸强碱的反应热，即中和热，对系统进行标定（对于强酸的稀溶液Hd0）而得。 代入前式弱酸的离解热Hd为：若已知弱酸的离解平衡常数Ka，据下式可求得离解过程的标准自由焓与熵的变化。Gy= -RT lnKyaSy=(Hy-Gy)/T三、仪器与试剂四、主要实验步骤方法一：滴定量热法1把输液器和烧杯等仪器洗净，在输液器中加入约50 mL NaOH溶液，调节输液器速度，每分钟50滴。2用移液管取50 mL，0.01 mol/L的HCl标准液于杜瓦瓶中。3当溶液与杜瓦瓶热交换达平衡后，开启搅拌，并把温度温差仪置零，开启记录仪记录温度-时间曲线。4待系统温度稳定后（3-5分钟）缓慢、匀速用注射器注入NaOH。观察过程曲线，待反应过滴定稀释期后，停止加碱。5用50 mL,0.01 mol/L的硼酸标准溶液重作实验。6.重新调节流速，每分钟30和40滴，重复1-5步 方法二：直接注入量热法1. 同方法一步骤1、2、3。2. 待系统温度稳定后，用移液管一次性注入0.8 mL的1 mol.L1 NaOH标准溶液。3. 待系统温度再次稳定后，直接从记录仪上读得反应前后温差DTs4. 同上测量0.01 mol.L1 H3BO3标准溶液与NaOH溶液反应时的温差DTr五、数据处理室温：286.2K 由方法二测得Tr=0.0882 Ts=0.106 NaOH溶液滴盐酸 NaOH溶液流速为每分钟30滴：温差为：0.0933NaOH溶液滴硼酸 NaOH溶液流速为每分钟30滴：温差：0.0800NaOH溶液滴盐酸 NaOH溶液流速为每分钟40滴：温差为：0.0800NaOH溶液滴硼酸 NaOH溶液流速为每分钟40滴：温差为：0.0667由图可知，NaOH溶液流速为每分钟30滴时，氢氧化钠与硼酸的反应热：=-57111.6+209.2(286.2-298.2)(0.08000.0933)=-51.122Kj/Mol硼酸的离解热为：=-57111.6+209.2(286.2-298.2)(0.08000.0933-1) =8.499 Kj/MolNaOH溶液流速为每分钟40滴时，氢氧化钠与硼酸的反应热：=-57111.6+209.2(286.2-298.2)(0.06670.0800)=-49.710Kj/Mol硼酸的离解热为：=-57111.6+209.2(286.2-298.2)(0.06670.0800-1) =9.912Kj/Mol方法二计算得到：氢氧化钠与硼酸的反应热：=-57111.6+209.2(286.2-298.2)(0.08820.106)=-49.610Kj/Mol硼酸的离解热为：=-57111.6+209.2(286.2-298.2)(0.08820.106-1) =-10.020Kj/Mo六误差分析1仪器本身可能存在系统误差2.在调整NaOH溶液的流速时存在操作误差3.作图和读图上的数据计算温差时存在误差4.绝热装置不可能完全达到保温的效果，有散热带来的误差七思考题 1.实验中NaOH的浓度为什么要大于HCl和硼酸的浓度？ 答：为了避免稀释热。2实验中哪些非绝热因素影响实验结果？ 答：杜瓦瓶的保温效果。3比较使用输液器作为的半自动滴定装置和滴定管的特点，它们分别适用于什么样的场合？ 答：一次性输液器与滴定管相比，具有可连续滴定、易于控制滴定速度、液滴体积较小及由于在滴定过程中液位差变化较小，滴液速度比较均匀的特点。能较广泛的应用于物理化学实验中需要连续滴定的场合。而滴定管主要用于标定溶液的浓度。4输液器作为半自动滴定装置如何采取一些措施更好的控制滴速？ 答：在滴定过程中将输液器的瓶子挂高一点，保证液体能匀速滴定，中间不间断。八实验注