凝固点降低法测物质分子量.doc

实验二 凝固点降低法测定物质的相对分子质量一实验目的1. 用凝固点降低法测定萘的相对摩尔质量；2. 掌握溶液凝固点测定技术；3. 通过实验加深对稀溶液依数性质的理解。2 实验原理1. 稀溶液的依数性（1）、溶液的蒸气压下降：p = poxB poMAbB = KbB（2）、溶液的沸点升高：Tb = kbbB（3）、溶液的凝固点降低：Tf = kfbB（4）、溶液的渗透压力： = cBRT 利用溶液的沸点升高和凝固点降低都可以测定溶质的相对分子质量，但通常都用凝固点降低法。原因：Kf Kb ， Tb Tf2. 凝固点降低原理 含非挥发性溶质的二组分稀溶液（当溶剂与溶质不生成固溶体时）的凝固点将低于纯溶剂的凝固点。这是稀溶液的依数性质之一，当指定了溶剂的种类和数量后，凝固点降低值取决于所含溶质分子的数目，即溶剂的凝固点降低值与溶液的浓度成正比： 这就是稀溶液的凝固点降低公式。 式中：T0为溶剂的凝固点；T为溶液的凝固点；Kf为质量摩尔凝固点降低常数，简称为凝固点降低常数；m 为溶质的质量摩尔浓度。上式又可整理为： 式中：M为溶质的摩尔质量（单位为gmol-1）；g和W分别表示溶质和溶剂的质量（单位为g）。3. 实验测量原理 如已知溶剂的凝固点值，则可通过实验求出T值，利用（2）式求溶质的相对分子质量。需要注意，如溶质在溶液中发生解离或缔合等情况，则不能简单地应用公式（2）加以计算。浓度稍高时，已不是稀溶液，致使测得的相对分子质量随浓度的不同而变化。为了获得比较准确的分子量数据，常用外推法，即以（2）式中所求得的相对分子质量为纵坐标，以溶液浓度为横坐标作图，外推至浓度为零而求得较准确的相对分子质量数值。 通常测凝固点的方法是将已知浓度的溶液(或溶剂)逐步冷却，记录一定时刻体系的温度，并绘出冷却曲线。纯溶剂的凝固点是它的液相和固相共存时的平衡温度，在冷却曲线上为水平线所处之温度。但将在实际冷却过程中，常发生过冷现象，在开始析出固体后温度才回升并会稳定一段时间，在冷却曲线水平线段的左端出现一向下弯曲的曲线。溶液的凝固点是该溶液的液相和溶剂的固相共存时的平衡温度。若将溶液逐步冷却，随着溶剂固体的析出，冷却曲线出现转折点，若适当控制冷却速率(如 控制寒剂的温度或搅拌速度等)，使得过冷现象不严重，可得到较好的实验结果，否则实验结果将偏低。3 仪器与试剂仪器：冷冻管，空气套管，大烧杯，贝克曼温度计，25ml移液管，水银温度计，搅拌棒等。药品：环己烷，萘，冰块。4 实验步骤： 1将中的内管洗净烘干; 2冰槽中放入适量的冰和冷水，在实验过程中用搅拌棒经常搅拌并间断地补充少量的冰，使寒剂的温度保持恒定。将外管插入冰浴中。 3 将电阻温度计插入搅拌器，打开数字贝克曼温度计和凝固点测定仪的电源，预热数分钟。记录数字贝克曼温度计上显示的室温。 4用移液管取25ml环己烷注入内管，放入凝固点测定仪的外管中，并插入带有电阻温度计的搅拌器。打开搅拌器电源开关； 5.待温度显示为9左右时开始记录数据。一般为20秒记一次，直至温度稳定。取出内管，用手温热环已烷晶体，使之熔化，再插入外管中，重复上述数据记录步骤。重复测定23次，要求溶剂凝固点的绝对平均误差小于0.01； 6取出内管，用手温热环己烷晶体，使之熔化。准确称0.15克左右的萘，自支管H中加入内管中，搅拌使其全部溶解。然后按照测定环己烷凝固点的操作方法(步骤5)测定萘溶液的凝固点。5 实验结果与数据处理表一：环己烷冷却温度时间：20S12345678第一组温度：8.37.997.77.417.197.016.816.65第二组温度：8.37.997.697.427.156.886.666.54第三组温度：8.348.047.747.477.26.956.726.54时间：20S910111213141516第一组温度：6.66.66.66.66.596.596.596.59第二组温度：6.596.596.596.596.59第三组温度：6.586.596.596.596.59时间：20S17181920第一组温度：6.586.586.596.61表二：环己烷加奈后溶液冷却温度时间：20S12345678加奈冷凝温度76.796.576.366.155.965.775.58时间：20S910111213141516加奈冷凝温度5.395.215.044.894.734.594.474.34时间：20S1718192021222324加奈冷凝温度4.254.264.254.234.214.194.174.15 1. 作出环己烷冷却曲线。2.作出加奈冷却曲线 纯环己烷的凝固点：， 加奈溶液的凝固点：， 则，, 环己烷的密度： =0.7850kg/m3(室温为12），则 ， 萘的质量：M=0.2883g, 环己烷凝固点降低常数：， 代入公式即可得实验测得萘的分子量为：M=126.80g/mol, 萘的分子量的理论值为：M。=128.17 g/mol 相对误差为：E=1.07% 在允许范围之内。6 注意事项 1. 实验所有的内套管必须结晶干燥。调好贝克曼温度计一定还要先擦去水银球上的水，然后再插入已经冷却的内套管。 2. 最好用压片或整块的样品，如用粉状物，要防止黏在冷冻管壁上。 3. 贝克曼温度计取出时，应垫高上端放在盒子里，防止水银柱与贮汞槽水银相接。七思考题 1.精确测量的因素有哪些？ 答：称量误差、测量误差；控制过冷程度、搅拌速率，溶剂苯的纯度、温度计读数等。 2.当溶质在溶液中有解离、缔合和生成络合物时，