物化实验 溶解热的测定和电导法测定醋酸的电离常数.doc

实验一 溶解热的测定一、目的1、了解电热补偿法测定热效应的基本原理及仪器使用。2、测定硝酸钾在水中的积分溶解热，并用作图法求得其微分稀释热、积分稀释热和微分溶解热。3、初步了解计算机采集处理实验数据、控制化学实验的方法和途径。二、基本原理1、物质溶解于溶剂过程的热效应称为溶解热。它有积分（或变浓）溶解热和微分（或定浓）溶解热两种。前者是1 mol溶质溶解在n0 mol溶剂中时所产生的热效应，以Qs表示。后者是1 mol溶质溶解在无限量某一定浓度溶液中时所产生的热效应，即。溶剂加到溶液中使之稀释时所产生的热效应称为稀释热。它也有积分（或变浓）稀释热和微分（或定浓）稀释热两种。前者是把原含1 mol溶质和n01 mol溶剂的溶液稀释到含溶剂n02 mol时所产生的热效应，以Qd表示，显然，Qd = Qs，n02 Qs，n01。后者是1 mol溶剂加到无限量某一定浓度溶液中时所产生的热效应，即。2、积分溶解热由实验直接测定，其它三种热效应则需通过作图来求：设纯溶剂、纯溶质的摩尔焓分别为H*m，A和H*m，B，一定浓度溶液中溶剂和溶质的偏摩尔焓分别为Hm，A和Hm，B，若由nA mol溶剂和nB mol溶质混合形成溶液，则混合前的总焓为 H = nAH*m，A + nBH*m，B混合后的总焓为 H = nAHm，A + nBHm，B此混合（即溶解）过程的焓变为 H = H H = nA（Hm，A H*m，A）+ nB（Hm，B H*m，B） = nAHm，A + nBHm，B根据定义，Hm，A即为该浓度溶液的微分稀释热，Hm，B即为该浓度溶液的微分溶解热，积分溶解热则为： 故在Qs n0图上，某点切线的斜率即为该浓度溶液的微分稀释热，截距即为该浓度溶液的微分溶解热。如图所示：Qs B 对A点处的溶液，其 A E 积分溶解热Qs = AF 微分稀释热 = AD/CD C D 微分溶解热 = OC 从n01到n02的积分稀释热Qd = BG AF = BE F G O n01 n02 n03、本实验系统可视为绝热，硝酸钾在水中溶解是吸热过程，故系统温度下降，通过电加热法使系统恢复至起始温度，根据所耗电能求得其溶解热：Q = IVt = I2Rt 。本实验数据的采集和处理均由计算机自动完成。三、仪器和试剂量热计（包括杜瓦瓶、电加热器、磁力搅拌器）1套，反应热数据采集接口装置1台，精密稳流电源1台，计算机1台，打印机1台，电子天平1台，台天平1台；硝酸钾（A.R.）约25.5g，蒸馏水216.2g。四、操作步骤1、按照仪器说明书正确安装连接实验装置，如图。 2、在电子天平上依次称取八份质量分别 1 约为2.5、1.5、2.5、3.0、3.5、4.0、4.0、4.5 g 的硝酸钾（应预先研磨并烘干），记下准确数 据并编号。 数据采集接口装置 3、在台天平上称取216.2 g蒸馏水于杜瓦 2 3 4 及精密稳流电源 瓶内。 4、打开数据采集接口装置电源，温度探 头置于空气中预热3 min，电加热器置于盛有 计算机及打印机 自来水的小烧杯中。 开关 搅速旋钮 5、打开计算机，运行“SV溶解热”程序，磁力搅拌器 点击“开始实验”，并根据提示一步步完成实 1.加样口；2.杜瓦瓶；3.电加热器；4.温度传感器 验（先是测当前室温，此时可打开恒流源及搅拌器电源，调节搅拌速度，调节恒流源电流，使加热器功率在2.25 2.30 W之间，然后将加热器及温度探头移至已装好蒸馏水的杜瓦瓶中，按回车，开始测水温，等水温升至比室温高0.5时按提示及时加入第一份样品，并根据提示依次加完八份样品。实验完成后，退出，进入“数据处理”，输入水及八份样品的质量，点击“按当前数据处理”，打印结果）。 五、数据记录和处理（本实验数据处理由计算机自动完成）1、 记录水的质量、八份硝酸钾样品的质量及相应的通电时间。2、 计算n（H2O）。3、 计算每次加入硝酸钾后的累计质量m（KNO3）和累计通电时间t 。4、 计算每次溶解过程中的热效应Q：Q = IVt = I2Rt 5、 将算出的Q值进行换算，求出当把1 mol硝酸钾溶于n0 mol水中时的积分溶解热Qs： 6、将以上数据列表并作Qs n0图，从图中求出n0 = 80，100，200，300，400处的积分溶解热、微分稀释热、微分溶解热，以及n0从80100，100200，200300，300400的积分稀释热。六、注意事项1、 仪器要先预热，以保证系统的稳定性。在实验过程中要求I、V也即加热功率保持稳定。2、 加样要及时并注意不要碰到杜瓦瓶，加入样品时速度要加以注意，防止样品进入杜瓦瓶过速，致使磁子陷住不能正常搅拌，也要防止样品加得太慢，可用小勺帮助样品从漏斗加入。搅拌速度要适宜，不要太快，以免磁子碰损电加热器、温度探头或杜瓦瓶，但也不能太慢，以免因水的传热性差而导致Qs值偏低，甚至使Qs n0图变形。样品要先研细，以确保其充分溶解，实验结束后，杜瓦瓶中不应有未溶解的硝酸钾固体。3、 电加热丝不可从其玻璃套管中往外拉，以免功率不稳甚至短路。4、 配套软件还不够完善，不能在实验过程中随意点击按钮（如不能点击“最小化”）。5、 先称好蒸馏水和前两份KNO3样品，后几份KNO3样品可边做边称。七、思考讨论1、 本实验装置是否适用于放热反应的热效应的测定？2、 设计由测定溶解热的方法求 CaCl2(s) + 6H2O(l) = CaCl26H2O(s) 的反应热。3、 实验开始时系统的设定温度比环境温度高0.5是为了系统在实验过程中能更接近绝热条件，减少热损耗。4、 本实验装置还可用来测定液体的热容，水化热，生成热及液态有机物的混合热等。5、 如无磁力搅拌器，亦可用长短两支滴管插入液体中，不断地鼓泡来代替。实验二 电导的测定及其应用一、目的1、 了解溶液的电导、电导率和摩尔电导率的概念。2、 测量弱电解质溶液的摩尔电导率，并计算其电离度和电离常数。3、 掌握电导率仪的使用方法。二、基本原理电解质溶液是靠正、负离子的迁移来传递电流的。在弱电解质溶液中，只有已电离部分才能承担传递电量的任务。在无限稀溶液中可认为弱电解质已全部电离，此时，溶液的摩尔电导率为极限摩尔电导率m ，它可由离子极限摩尔电导率相加而得到。一定浓度下的摩尔电导率 m与无限稀溶液的摩尔电导率m是有区别的。这由两个因素造成：一是电解质溶液的不完全离解，二是离子间存在着相互作用力。故 m又称为表观摩尔电导率。 若，则 式中，为电离度。 1 1型弱电解质在溶液中电离达到平衡时，电离平衡常数K c，浓度c（以moldm 3 为单位），电离度有如下关系： 根据离子独立移动定律，m可以从离子的极限摩尔电导率计算出来， m则可以从电导率的测定求得，从而求得电离度及电离平衡常数K c 。三、仪器和试剂DDS-11A（T）型电导率仪1台，恒温槽1套；0.1000 moldm 3醋酸溶液。四、操作步骤1、 调整恒温槽温度为25.0 0.3。2、 用洗净、烘干的乂形管1支，加入20 mL、0.1000 moldm 3的醋酸溶液，测定其电导率。3、 用吸取醋酸的移液管从电导池中吸出10 mL溶液弃去，用另一支移液管取10 mL电导水注入电导池，混合均匀，等温度恒定后，测其电导率。如此操作，共稀释4次。4、 倒去醋酸，洗净电导池，最后用电导水淋洗。注入20 mL电导水，测其电导率。五、数据记录和处理1、 记录各浓度醋酸溶液的电导率及电导水的电导率。2、 已知298.15 K时，无限稀溶液中离子的极限摩尔电导率m（H+）= 0.034982 1 m 2 mol 1 ，m（Ac）= 0.00409 1 m 2 mol 1 ，计算醋酸的m 。3、 计算各浓度醋酸的摩尔电导率 m、电离度及电离平衡常数K c 。六、注意事项1、 本实验配制溶液时，均需用电导水。2、 温度对电导有较大影响，所以整个实验必须在同一温度下进行。每次用电导水稀释溶液时，需温度相同，故可预先把电导水装入锥形瓶，置于恒温槽中恒温。七、思考讨论1、 本实验为何要测水的电导率？2、 实验中为何用镀铂黑电极？使用时应注意什么？3、 温度升高一度，电导平均增加1.9%，即 4