凝固点降低法测摩尔质量.doc

实验四 凝固点降低法测摩尔质量一、目的要求1. 用凝固点降低法测定萘的摩尔质量。2. 通过实验掌握凝固点降低法测定摩尔质量的原理，加深对稀溶液依数性质的理解。二、原理稀溶液具有依数性，凝固点降低是依数性的一种表现。稀溶液的凝固点降低与溶液成分关系的公式为：式中，Tf为凝固点降低值；Tf*为纯溶剂A的凝固点；fHm(A)为纯溶剂A的摩尔凝固热；XB为溶液中溶质的摩尔分数；MA是溶剂A的摩尔质量；bB是溶质的质量摩尔浓度，是指每1千克溶剂中所含溶质的摩尔数，单位为molkg-1；Kf称质量摩尔凝固点降低常数，其数值只与溶剂的性质有关，单位为Kkgmol-1，下表给出部分溶剂的常数值： 溶剂水醋酸苯环己烷环己醇纯溶剂凝固点Tf* /K273.15289.75278.65279.65297.05凝固点降低常数Kf/KKgmol-11.863.905.1220.239.3若已知某种溶剂的凝固点降低常数Kf ，并测得该溶液的凝固点降低值 ，以及溶剂和溶质的质量WA，WB，就可以由上式推得如下的计算溶质B的摩尔质量的式子：MB=KfWB/TfWA(2)纯溶剂的凝固点是其液固共存的平衡温度。将纯溶剂逐步冷却时，在未凝固之前温度将随时间均匀下降，开始凝固后由于放出凝固热而补偿了热损失，体系将保持液固两相共存的平衡温度不变，直到全部凝固，再继续均匀下降（见图41a）。但在实际过程中经常发生过冷现象，其冷却曲线（如图41b）所示。对溶液来说除温度外，尚有溶液的浓度问题。与凝固点相应的溶液浓度，应该是平衡浓度，当有溶剂凝固析出时，剩下溶液的浓度逐渐增大，因而溶液的凝固点也逐渐下降（见图41c），考虑到溶剂较多，通过控制过冷程度，使析出的晶体很少，就可以以过冷回升的温度作凝固点，用起始浓度代替平衡浓度，一般不会产生大的误差。（见图41d）。如果过冷太甚，凝固的溶剂过多，溶液的浓度变化过大，则出现图41e的情况，这样就会使凝固点的测定结果偏低，但可采用外推法进行校正，如图41（f）。 图4-1 冷却曲线图 图4-2 凝固点降低实验装置图三、仪器和试剂凝固点测定装置和数显贝克曼温度计各一套（见图11）；纯萘丸；环己烷（分析纯）；硫酸纸两片，25ml移液管一支，碎冰或颗粒冰。 四、实验步骤 1按图42将凝固点测定装置安装、摆放好，并插好数显贝克曼温度计的感温探头，注意插入的深度要留有一点余地，以免将玻璃管捅破。 2调节冰浴的温度为3.5左右。一般来讲，冬天宜水多于冰，夏天宜冰、水各半，至于具体多少，要视当时的室内气温进行调节。 3测定纯溶剂的凝固点。抽出数显贝克曼温度计的感温探头（留心记下插入的深度记号），用移液管取25ml环己烷加入口径小些的内凝固管中（在它的外围已套有一个空气套管），将装有内管的外管直接浸入冰浴中，插回贝克曼温度计的感温探头。开启搅拌按钮、开启贝克曼温度计的电源和读数按钮，降温、控制冷却速度，选择恰当的时刻开始计时读数（如有条件，可两组使用一台电脑和显示器，用该实验配套的软件进行机器自动读数和生成图形），不要停止搅拌。若温度不再下降，反而略有回升，说明此时晶体已开始析出，直到温度升至最高恒定一会儿时间，记下最低时的温度和恒定温度。用手温热凝固管，使环己烷晶体全部熔化，重新置凝固管于冰浴中，如上法操作重复进行三次。如果在测量过程中过冷现象比较严重，可加入少量环己烷的晶种，促使其晶体析出，温度回升（也可采用留晶种的方法，即在晶体熔化时，留一点晶体在管壁上不让其全部熔化，待体系冷至粗测的最低温度时，再将其拨下）。4用分析天平和指定的硫酸纸准确称量萘丸片（约0.2g），投入凝固管内，用玻璃棒捣碎、搅拌，使其溶解，注意：不要将萘随便洒落、遗弃在台面和地上（升华熏人！）。同上法测该溶液的凝固点，重复测定三次。五、实验注意事项注意控制过冷过程和搅拌速度； 注意冰水混合物不要积累得太多而从上面溢出； 高温、高湿季节不宜做此实验，因为水蒸气易进入体系中，造成测量结果偏低；不要使环己烷在管壁结成块状晶体。较简便的方法是将外套管从冰浴中交替地(速度较快)取出和浸入。六、数据处理1用t(g.cm-3)0.79710.887910-3t计算室温t时环己烷的密度，然后算出所取的环己烷的质量WA。2由测定的纯溶剂、溶液凝固点Tf*、Tf ，计算萘的摩尔质量。【实验测定扩展】Kf值和MB值的测定：配置一系列不同bB的稀溶液，测定一系列Tf 值，代入(1)或(2)式，计算出一系列Kf，然后作Kf-bB图。外推至bB=0的那个纵坐标就是准确的Kf值。反过来，若已知Kf，则测定了Tf就可求出溶质的摩尔质量。也可由四个以上的实测值Tf算出MB，然后再作MB对bB的图，外推至 bB= 0的那个纵坐标就为 的准确值。还可配制一系列不同浓度CB的稀溶液（CB 的单位为 kgm-3）, 测定该稀溶液的透渗压（适当测定高分子化合物的平均摩尔质量），用/CB对CB作图得一直线，将直线外推到CB= 0的那个纵坐标就是 。沸点升高常数