1溶解热的测定

溶解热的测定,实验目的,1用简单量热计测定硝酸钾的溶解热。2学习量热计热容的标定方法。3非绝热因素对实验影响的校正。4.学会使用计算机全过程管理系统。,实验原理,物质溶解于溶剂过程中的热效应成为溶解热。无机盐类的溶解，同时进行晶格的破坏（吸热）和离子的溶剂化（放热）过程。,装置示意图,溶解时存在下列热平衡：,结合上面两式：,溶解完成后，采用电标定，用电加热器，则存在下列热平衡：,实验原理,实验原理,由于在此两过程中，体系温度变化小，一般在1度左右。必须使用贝克曼温度计或精密电子温差仪，才能读到千分位，达到实验的要求。也可以使用热敏电阻作为测温元件，它作为直流电桥的一个臂。热敏电阻因温度变化而电阻发生变化，电桥即有电势输出。用自动平衡记录仪记录，或经放大后由计算机采集，用无纸记录仪记录。,实验原理,由于温度变化小，可认为电桥输出与温度变化成正比，Tl。这里的l为记录仪记录的变化值。如果以上两过程为l1和l2，可用下式计算溶解热。,由于杜瓦瓶并非真正的绝热体系，实验过程中实际有微小的热交换。必须对温差进行校正。采用外推法，从时间-温度曲线上反应前后平均温度的点引时间坐标的垂线，与反应前后温度变化的延长线相交，交点的距离即为l1和l2。,实验原理,仪器与试剂,500ml杜瓦瓶，装配有加热电炉丝和固体试样加料漏斗；贝克曼温度计或精密温差仪或测温热电阻（配置电桥）；,电磁（或电动）搅拌仪；直流稳压电源(030V，02A)；直流电流表（0.5级，01.5A）；直流电压表（0.5级，010V）；500ml量筒；停表（用记录仪记录不需要）记录仪；分析纯硝酸钾,实验步骤,杜瓦瓶中用量筒加450ml水，装置好量热计，开启搅拌。调节输出为0，开启记录仪，记录体系温度稳定过程。分析天平称取硝酸钾（前先碾成细粉，约3.3g），在量热计温度稳定35分钟后，从加料漏斗加入，记录仪记录过程温度变化。注意，加料漏斗加料前后应加盖，以减少体系与环境的热交换。待温度没有明显变化后约3分钟停止记录。电标定过程与上述溶解过程类似操作，即分为标定前期、标定期和标定后期。电标定时加热电压约68V，电流约0.60.8A（此项调节应在实验前进行，控制加热功率，使体系在23分钟内升高约1度）。记录好通电到断电的加热时间，当体系升温幅度将近溶解降温幅度时，断开电源，但记录继续进行，直到温度上升趋势与标定前期相似为止。杜瓦瓶重新装水，再作一次实验。,数据处理,用外推法得到溶解过程和标定过程的温差（记录图上表示温差的垂线长度）。由两次的结果的平均值计算溶解热。据有关资料，硝酸钾的溶解热在浓度0.073m附近，温度在12.5250C，可用下式表示：H溶解=34.99-0.157(t-25)KJ.mol-1从0.146m冲稀到0.073m的冲稀热用下式计算：H冲稀=243-8.4(t-25)J.mol-1按以上资料讨论实验误差。,用外推法得到溶解过程和标定过程的温差,1.作切线找交叉点M、N。,M,N,2.过M、N点作水平线交纵坐标于O、P点。,O,P,3.找O、P点的中点Q。过Q点作水平线交曲线与A点,Q,A,4.过A点作垂直线交两条切线于X、Y点,X,Y,5.X、Y点的温度差就是溶解过程的温差。,用外推法得到溶解过程和标定过程的温差,时间,温度,1.作切线找交叉点M、N。,M,N,2.过M、N点作水平线交纵坐标于O、P点。,O,P,3.找O、P点的中点Q。过Q点作水平线交曲线与A点,Q,A,4.过A点作垂直线交两条切线于X、Y点,X,Y,5.X、Y点的温度差就是溶解过程的温差。,实验注意事项,1、实验过程中要求I、V值恒定，故应随时注意观察。2、固体KNO3易吸水，故称量和加样动作应迅速。固体KNO3在实验前务必研磨成粉状，并在110烘干。从漏斗加入时要尽量注意均匀加入，不要造成阻塞，也不要时间太长。3、本实验应保证样品完全溶解，否则需要重做实验。4、量热器绝热性能与盖上各孔隙密封程度有关，实验过程中要注意盖好，减少热损失。5、电标定过程断电后，要等待足够长的时间，让加热器的余热完全传给溶液，否则误差会较大。,思考题,1此量热计绝热效果有限，请提出改进措施，包括量热计和操作过程。2如果不采用电标定的方法，解决量热器热容的问题，还可以使用怎样的方法来解决？3本实验装置是否适用于测定放热反应的热效应？4设计由测量溶解热的方法求CuSO4(s)+5H2O(l)=CuSO45H2O(s)的反应热。,附录实验管理系统使用,实验数据采集是使用“温度温差测量仪”代替贝克曼温度计，测定溶解过程和电标定过程的温差。温度探头为铂电阻，测量仪的输出通过串口进入计算机。准备好实验后，首先在“数据输入/基本数据”界面中输入有关的数据（温度、溶质的质量、水量等），然后进入系统的“自动采集”界面,附录实验管理系统使用,1、自动采集（1）溶解过程,确认所需记录时间和仪器号，精密温差仪置0，单击“开始”按钮，系统开始记录。3-5分钟后加入溶质，温度出现明显变化。待温度不再明显变化后3-5分钟，点击“保存数据和图形”，然后进入“数据预处理”。如果图形异常，实验失败，可选择“放弃保存”。,附录实验管理系统使用,（2）电标定过程,与溶解过程类似。注意电加热升温略低于溶解过程温差，停止加热后温度仍要上升，注意把握停止记录的时间。实验人需要手工记下加热的电压、电流和通电时间。,附录实验管理系统使用,2、数据处理,（1）数据预处理,单击“调入数据”，系统画出溶解过程温差变化曲线。,如果不能正常地显示温度曲线，可能是在采集过程中由于操作不当，个别数据超出记录面板范围的原因。这时可以使用“数据整理”，在记录文件中删除这些异常的数据，再重新“调入数据”。确定溶解（或电加热）过程及之前和之后3段的温度变化数据，以作“雷诺校正”。分别选择“前”、“中”、“后”单选钮，然后用鼠标点击相应数据范围（是指时间范围，与温差无关），每段选定后需“确定”。3段选完后“返回”，进入“温差确定”。,附录实验管理系统使用,（2）温差确定,确认仪器号，“调入数据”，点击“温差确定”，即得到温差校正“雷诺图”和温差的值。,附录实验管理系统使用,3、实验结果,溶解过程与电标定过程的数据处理完后，即进入“实验结果”界面（图2-7）。这里实验者需要输入一些有关实验数据，还需要正确输入积分溶解热的