化学电池温度系数的测定.doc

实验一凝固点降低法测定摩尔质量一、实验目的 1. 了解凝固点降低法测分子量的原理，计算蔗糖的分子量 。2. 掌握溶液凝固点的测定技术。 3. 掌握贝克曼温度计的使用方法。 二、实验原理 当稀溶液凝固析出纯固体溶剂时，则溶液的凝固点低于纯溶剂的凝固点，其降低值与溶液的质量摩尔浓度成正比。即 (1)式中，为纯溶剂的凝固点，为溶液的凝固点，为溶液中溶质B的质量摩尔浓度，为溶剂的质量摩尔凝固点降低常数，它的数值仅与溶剂的性质有关。 若称取一定量的溶质 (g)和溶剂 (g)，配成稀溶液，则此溶液的质量摩尔浓度为 式中，为溶质的分子量？（摩尔质量）。将该式代入(1)式，整理得: (2) 若已知某溶剂的凝固点降低常数值，通过实验测定此溶液的凝固点降低值，即可计算溶质的分子量。 通常测凝固点的方法是将溶液逐渐冷却，但冷却到凝固点，并不析出晶体，往往成为过冷溶液。然后由于搅拌或加入晶种促使溶剂结晶，由结晶放出的凝固热，使体系温度回升，当放热与散热达到平衡时，温度不再改变，此固液两相共存的平衡温度即为溶液的凝固点。但过冷太厉害或寒剂温度过低，则凝固热抵偿不了散热，此时温度不能回升到凝固点，在温度低于凝固点时完全凝固，就得不到正确的凝固点。其形状如下图所示。从相律看，溶剂与溶液的冷却曲线形状不同。对纯溶剂两相共存时，自由度=1-2+1=0，冷却曲线出现水平线段，如图（1）所示，对溶液两相共存时，自由度=2-2+1=1，温度仍可下降，但由于溶剂凝固时放出凝固热，使温度回升，但回升到最高点又开始下降，所以冷却曲线不出现水平线段，如图(2)所示。由于溶剂析出后，剩余溶液浓度变大，显然回升的最高温度不是原浓度溶液的凝固点，严格的做法应作冷却曲线，并按图(2)中所示方法加以校正。但由于冷却曲线不易测出，而真正的平衡浓度又难于直接测定，实验总是用稀溶液，并控制条件使其晶体析出量很少，所以以起始浓度代替平衡浓度，对测定结果不会产生显著影响。本实验测纯溶剂与溶液凝固点之差，由于差值较小，所以测温需用较精密仪器，本实验使用贝克曼温度计。 三、仪器与药品 SWC-c数字贝克曼温度计, 凝固点测定仪 , 烧杯 ,普通温度计(050),移液管(25mL) , 蔗糖 , 粗盐 , 冰。 四、实验步骤 1. 溶剂凝固点的测定 凝固点降低实验装置 1.外搅拌器； 2.空气套管；3. 凝固点管； 4. 内搅拌器；5.传感器; 6.冰槽1） 仔细阅读SWC-c数字贝克曼温度计说明书后打开电源将其温度选择打向“0”，测量选择为“温差”。2) 仪器装置如右图所示。用移液管向清洁、干燥的凝固点管内加入25mL纯水，插入贝克曼温度计的探头、搅拌器（注意：探头应离开管底0.5cm左右,不应与任何物质相碰，但也要保证探头浸入水中，且拉动搅拌听不到碰壁与摩擦声）。 先将盛水的凝固点管直接插入寒剂中，上下移动搅棒(勿拉过液面)，使水的温度逐渐降低，当过冷到0.7以后，要快速搅拌(以搅棒下端擦管底)，幅度要尽可能的小，待温度回升后，恢复原来的搅拌，同时观察温度计读数，直到温度回升稳定为止，此温度即为水的近似凝固点。 取出凝固点管，用手温热，使管中固体全部融化。将凝固点管放在空气套管中，缓慢搅拌，使温度逐渐降低，当温度降至近似凝固点时，自支管加入少量晶种，并快速搅拌(在液体上部)，待温度回升后，再改为缓慢搅拌。直到温度回升到稳定为止，以手轻叩管壁，读取温度，记下稳定的温度值，重复测定三次，每次之差不超过0.006，三次平均值作为纯水的凝固点。 2. 溶液凝固点的测定 取出凝固点管，如前将管中冰溶化，用分析天平精确称取约1.4g蔗糖，其重量约使凝固点下降0.3，加入凝固点管，待全部溶解后，测定溶液的凝固点。测定方法与纯水的相同，先测近似的凝固点，再精确测定，但溶液凝固点是取回升后所达到的最高温度。重复三次，取平均值。 五、数据处理 1. 由水的密度，计算所取水的重量。 2. 将实验数据列入表中。 物质质量（g）凝固点凝固点降低值测量值 平均值水123蔗糖1233.由所得数据计算蔗糖的相对分子质量，并计算与理论值的相对误差。 六，计算示例 物质质量（g）凝固点凝固点降低值测量值 平均值水2510.0040.0040.30820.00430.004蔗糖1.41-0.3030.3042-0.3053-0.303 水的七，问题讨论实验关键点(1)搅拌速度的控制是做好本实验的关键，每次测定应按要求的速度搅拌，并且测溶剂与溶液凝固点时搅拌条件要完全一致。 (2)寒剂温度对实验结果也有很大影响，过高会导致冷却太慢，过低则测不出正确的凝固点。 (3)纯水过冷度约0.71(视搅拌快慢)，为了减少过冷度，而加入少量晶种，每次加入晶种大小应尽量一致。 (4)SWC-c数字贝克曼温度计是贵重的精密仪器，且容易损坏，实验前要了解它的性能及使用方法八，思考题1.为什么要先测近似凝固点？ 本实验的关键是控制过冷程度和搅拌速度。理论上纯溶剂体系只要两相平衡共存就可达到平衡温度。但实际上，温度不断降低到凝固点后，由于固相是逐渐析出的，此时若凝固热放出速度小于冷却所吸收的热量，则体系温度将继续不断降低，产生过冷现象。这时应控制过冷程度，采取突然搅拌的方式，使聚然析出的大量微小结晶得以保证两相的充分接触，从而测得固液两相共存的平衡温度。为判断过冷程度先测近似凝固点，为使过冷状况下大量微晶析出，本实验规定了搅拌方式。2.根据什么原则考虑加入溶质的量？太多或太少影响如何？ 溶质量的多少取决于溶剂的凝固点，冷却体系的温度和溶质的分子质量（摩尔质量）等因素。溶质量太多的话，溶剂凝固点的降低值就大，这有可能导致溶液难以凝固或很难凝固。溶质量太少的话，相反，溶剂凝固点的降低值就小，很难正确测定凝固点的降低值，