实验3溶解热的测定

1、实验3溶解热的测定实验目的1测量硝酸钾在不同浓度水溶液的溶解热，求硝酸钾在水中溶解过程的各种热效应。2掌握量热装置的基本组合及电热补偿法测定热效应的基本原理。3复习和掌握常用的测温技术。实验原理物质溶于溶剂中，一般伴随有热效应的发生。盐类的溶解通常包含着几个同时进行的 过程：晶格的破坏、离子或分子的溶剂化、分子电离（对电解质而言）等。热效应的大小和 符号决定于溶剂及溶质的性质和它们的相对量。在热化学中，关于溶解过程的热效应，需要了解以下几个基本概念。溶解热 在恒温恒压下，溶质 B溶于溶剂 A（或溶于某浓度溶液）中产生的热效应，用 -so H 表示。摩尔积分溶解热在恒温恒压下，1mol溶质溶解于

2、一定量的溶剂中形成一定浓度的溶液，整个过程产生的热效应。用=so|Hm表示。sol H m-solH(1)nB式中，nB为溶解于溶剂 A中的溶质B的物质的量。摩尔微分溶解热在恒温恒压下，1mol溶质溶于某一确定浓度的无限量的溶液中产生H- h的热效应，以（亠卫）卩片表示，简写为（二3九。ma稀释热 在恒温恒压下，一定量的溶剂A加到某浓度的溶液中使之稀释，所产生的热效应。摩尔积分稀释热在恒温恒压下，在含有 1mol溶质的溶液中加入一定量的溶剂，使之稀释成另一浓度的溶液，这个过程产生的热效应，以.：dilHm表示。dil H m sol H m2 sol H ml式中，I sol H m2、厶so

3、l H ml为两种浓度的摩尔积分溶解热。摩尔微分稀释热在恒温恒压下，1mol溶剂加入到某一浓度无限量的溶液中所发生的热效应，以（亠旦）pg表示，简写为（亠旦）nB。a在恒温恒压下，对于指定的溶剂 A和溶质B，溶解热的大小取决于 A和B的物质的量,(3)solH 二.(nA，riB)由（3）式可推导得:sol HnB(：so|HFb)T ,P,nAA HnA ( FsolH )-sol H m(:)T,P,nBnBQn a- sol H)T ,Pa令n =门人/nB , （5）改写为:-sol H m solH=no(-)T,P,nB(solHnB)T,P,nA(4)(5)(6)（6 ）式中的.

4、solHm可由实验测定，no由实验中所用的溶质和溶剂的物质的量计算得到。作出：solHm - n0曲线，见图2-3-1。曲线某点（n01）的切线的斜率为该浓度下的摩尔微分AD稀释热（即AD）,切线与纵坐标的截距，为该浓度下的摩尔微分溶解热（即OC）。显然,CDBE)。由图2-3-1可见，欲求溶解过程的各种热效应，应当测定各种浓度下的摩尔积分溶解热。 本实验采用累加的方法， 先在纯溶剂中加入溶质， 测出溶解热，然后在这溶液中再加入溶质,测出热效应，根据先后加入溶质总量可求出n，而各次热效应总和即为该浓度下的溶解热。本实验是采用绝热式测温量热计，它是一个包括杜瓦瓶、搅拌器、电加热器和测温部件等组成

5、的量热系统。装置及电路图如图2-3-2所示。因本实验测定 KNO3在水中的溶解热是一个吸热过程，热量的标定可用电热补偿法， 即先测定体系的起始温度， 溶解过程中体系温 度随吸热反应进行而降低， 再用电加热法使体系升温至起始温度， 根据所消耗电能求出热效 应Q。再由下式可求算出溶解热：soiH 二， Q = I2RT（7）T2 -T；式中，T、T2为加入溶质始末的体系的温度；Q为使体系从T2升至T；时的电热（J）; T2、T；为电加热始末的体系温度，I为电流强度（A）； R为加热器电阻（0）; T为通电加热时间（S）。本实验采用热敏电阻测温系统（详见附录温度的测量与控制），（T2 -T,）为溶解

6、过程校正后的峰高，（T2 -Ti ）为加热过程校正后的峰高。实验用品保温瓶（750ml） 1个，加样管，磁力搅拌器 1台，热敏电阻测温装置 1套，加热器， 直流稳压稳流电源，精密毫安表，秒表，容量瓶（500ml），烧杯（1000ml），温度计，研钵1只，称量瓶，分析天平（公用），高精度万用表（公用）。KNO3（ AR）实验步骤1欲使溶解热能准确测量，要求仪器装置绝热良好，体系和环境间的热交换尽量稳定并 降至最小。仪器装置如图2-3-2所示，采用保温瓶并加盖，以减少辐射、传导、对流、蒸发等热交换途径。图 2-3-2 热缺电阻测溶解熬琴置图1电鐵搅拌器.2保視瓶3.加热器，4.加祎管5.测温电桥，

7、6.白动甲衛 记最仪”工帝密安培表8.和压廈源.9宦址电阳2测量室温，取不少于500ml的去离子水，根据室温调节水的温度，使之尽量接近室温,量取500ml注入保温瓶内。这样体系温度与室温（环境）接近，减少体系与环境的热交换。 按图2-3-2将装置安装好，记录仪量程20mv，走纸速度4mm/min。3在天平上准确称量约 5g左右（已研细并烘干）的 KNO 3待用。4开动搅拌器，调节测温电桥平衡调节旋钮，使记录仪的记录笔处于记录纸的中间位置，待温度基本稳定后，记录约 4min （约记录纸的1格半）。直流稳压稳流电源调至稳流，打开 电源开始加热，同时将电流值调至 950mA左右（此后不要再调节电流）

8、，温度升高，记录笔 升至约70格左右（记录纸上的刻度），关闭电源停止加热。待记录仪记录约8min左右，加入称量好的KNO 30此时由于KNO3溶解吸热，温度降低，记录笔降低，待温度稳定后再记 录约8min左右。严格的操作应将样品装在蜡封样品管中，放在保温瓶中恒温，加样时用玻璃棒戳破管底，样品溶入溶 液。本实验采用称量瓶装样品，直接倒入。由减量法求岀样品质量5打开加热电源加热，同时打开秒表计时，待记录笔升至80格左右（加热使温度升高的格数，以下次加入 KNO3的量决定），关闭电源停止加热，同时停止计时，记下加热时间。 再记录约8min左右。整个过程如图 2-3-3所示。6按上述步骤依次加入约 6

9、、7、& 8、7和6g的KNO3。7.测量实验所用加热器的阻值R。图2-3-3记录仪记录的加热-溶解过程温度变化胎线数据处理1采用雷诺图解法（如图2-3-3所示），校正各步加热、溶解过程的峰高（详见燃烧热测定实验）。2分别计算出各次加入样品B后的热效应，按（1）式计算出摩尔积分溶解热solHm，并分别计算出对应的-nH2O / nBn0为 80 100、 100 200、3将SolHm与n列表并作图。从图中分别求出n为80、100、200、300、400处的摩尔积分溶解热、微分溶解热、微分稀释热。再从图中求出200； 300、300； 400过程的摩尔稀释热。思考题1. 如何用本装置测定液体的

10、比热？2. 如果反应是放热的如何进行实验？3. 温度和浓度对溶解热有无影响？如何从实验温度下的溶解热计算其它温度下的溶解 热？八、注意事项1. 加热时注意加热时间，不要使温度过高超过记录仪量程。加热温度的高低，以下次实 验加入样品的量决定，如下次实验样品量较大，加热温度高些，反之要低些。尽量开始温度 （环境温度）处于反应前后中间。2. 加样时要将样品全部加入反应器中，不要粘附在加样管上。3. 样品应预先研磨至 60 目以上。4. 开始时溶剂（去离子水）温度应尽量调至与室温一致。进一步的讨论1. 加热器制作 加热器电阻丝可选小功率电炉丝（ 200W 左右）或用直径约 0.1mm 的康铜丝，根据电

11、 源功率和加热电流算出阻值， 根据阻值截相应长度。 采用双绕法紧缠在玻璃棒上， 或穿入 U 型管内，加入液体石蜡。注意电阻丝尽量接近顶部，使之能够完全浸入液体内。2. 温度的测量 本实验温度测量采用热敏电阻测温系统，也可用贝克曼温度计测量，但贝克曼温度计 使用不如热敏电阻使用方便。 一般不采用热电偶测量， 因为本实验温度变化范围比较小， 热 电势太小，达不到测量精度。3. 用简易量热计除测定溶解热外，也可以测定中和热、生成热、混合热、比热容等等。 实验方法基本相同。 但要根据需要， 重新设计合适的样品管或反应池。 下面介绍几种简易的 样品容器，见图 2-3-4、图 2-3-5、图 2-3-6、

12、图 2-3-7 所示。2-3-5液徹样品曽r報样口 2.檸废斶a灌挥样命4除B.H的飙出口fS2-3 6誡休擇禺容睥2-3-7中和热闘定HI样品容器I*製肄口 2.濱怵擇品氛憑陣吹出口样品槪?.4本实验方法对吸热过程的测量比较容易。对放热过程则可用图2-3-8所示方法。图中（a）是让放热过程和电热过程连续画在记录纸上，此方法误差较大。在量热计中装一冷却管，如图中（c）,放热过程后，通入冷水将溶液温度复原，过程如图中（ b）所示，然后再 电标定仪器常数。时 Ml A(*)的(c)Itl 2-3-8敵热反亚ifi度时间曲銭和冷却管5参考数据表2-3-1某些物质的积分溶解热物质（B）nB : nAt/ C1 solHm/(kJ mol-)AICI 31:40018-325.93CaCl21:40018-75.270KF1:11015-17.196MgCI 21:800-154.7518+35.392KNO31:20025+34.899NH4CI1:200+26.4931