物化实验报告：溶解热的测定-KCl、KNO3

1、物化实验报告：溶解热的测定-KCh KN03华南师范大学实验报告课程名称物理化学实验实验项目溶解热的测定【实验目的】1 .用量热计简单测定硝酸钾在水中的溶解热。2 .掌握贝克曼温度计的调节和使用。【实验原理】盐类的溶解往往同时进行着两个过程：一是晶格破坏，为吸热过程；二是离子 的溶剂化，为放热过程。溶解热是这两种热效应的总和。最终是吸热还是放热，则 由这两种热效应的相对大小来决定。本实验在定压、不做非体积功的绝热体系中进行时，体系的总焓保持不变, 据热平衡，即可计算过程所涉及的热效应。(3.1)Msol Hm (W1C1 W2C2) C3 TW1式中:soiHm为盐在溶液温度和浓度下的积分溶解

2、热，单位： kJ moT1;Wi为溶质的质量，单位：kg ；T为溶解过程的真实温差，单位：K;W2为水的质量，单位：kg；M为溶质的摩尔质量，单位：kg moT1;Ci、C2分别为溶质和水的比热,单位:1 1 kJ kg 1K 1 ;C3为量热计的热容(指除溶液外,使体系图3.1溶解热升高1C所需要的热量)，单位：kJ。测定装配图实验测得W、W、A T及量热计的热容后，即可按（3.1）式算出熔解热solHm。【仪器与药品】溶解热测量装置一套（如图3.1所示）;500ml量筒一个；KCI（A.R.）;KNQA.R.）【实验步骤】1. 量热计热容的测定：本实验米用氯化钾在水中的溶解热来标定量热计热

3、容 C3。为此，先在干净的量 热计中装入500ml蒸馏水，将与贝克曼温度计接好的传感器插入量热计中，放在磁力搅拌器上，启动搅拌器，保持60- 90转/分钟的搅拌速度，此时，数字显示应 在室温附近，至温度变化基本稳定后，每分钟准确记录读数一次，连续8次后，打开量热计盖，立即将称量好的10克氯化钾（准确至0.01克）迅速加入量热计中，盖 上盖，继续搅拌，每分钟记录一次读数，读取12次即可停止。然后用普通水银温度计测出量热计中溶液的温度，倒掉溶液。2. 硝酸钾溶解热的测定：用硝酸钾代替氯化钾重复上述实验，区别是称取硝酸钾的质量为7克（准确至0.01g）。完成一次实验后，溶液不倒掉。同样连续读数8次后

4、，再向溶液中加入7克硝酸钾，再读取12次温度完成第二次测量。实验结束， 倒掉溶液【数据的处理】1.各样品溶解前后温差的雷诺校正图晦酸御eg"苗礫前甘溟普的雷诺校-21.0T1'=20.918020 5 -1120,92942020 6 - T=20h567520.5 -20.3 -12'=20.217020 2 -TZ«20.202315次数:301/次202530AT = T2 Ti = 20.2023 20.9294= 0.7271 °C T = T2 T1= 19.5193- 20.4591= 0.9498C194 -19.219U T =

5、T2 Ti= 19.0872 20.1553= 1.0681 °C120.2208 6 g 91 1 HBK!硝馥钾(300:1) 盯后温差臼帝锻校正PP赳扇=T2 Ti= 18.5848 19.9837= 1.3989C硝霰押(2Q01)漕轲府后温差的备诺桂正寅敢：30s% T = T2 Ti = 18.2813- 20.3839= 2.1026C硝餓钾1100:1）緡解前后温善的雷谴校正21.5 -121.0;L更延T1=20.9390T1 =20 938320 520.0 -19 5 -13 5 -18 0 -17.5T2=16 896017 0 -T2'=16 B65

6、1n )次歎，30才次 T = T2 Ti= 16.8651 20.9383= 4.0732C19 )-一女一沮沒值T2= 8 9 802.样品质量KCIKNO3600:1500:1400:1300:1200:1100:1空称量纸0.29450.28700.20070.27370.28290.28090.2817纸+样品4.43762.16032.46603.08264.02515.898211.5174纸+剩余样品0.29460.28730.20580.27380.3275P 0.28090.2817实际加入质量4.14301.87302.26022.80883.69765.617311.2

7、357文献值：不同温度下的 KCI在水中的溶解热t/°C solH m/kJt/ C solHm/kJt/ C solH m/kJ1019.8951718.765 2417.7031119.7951818.6022517.5561219.6231918.443:26 117.4141319.5982018.2972717.2721419.2762118.1462817.1381519.1002217.9952917.004 n1618.9332317.682实验测得的温度为：17.9C,则选取18C的厶soiHm/kJ = 18.602 kJ/mol3. 结果计算 计算量热计的热容m

8、 1 sol H mM 1 T4.1430 10 3 0.699 200 10 34.1844.1430 18.60274.551.10020.09993 kJ/KK m1Cp(KCl, s) m2C(H 2O, l) 计算硝酸钾在水中溶解的溶解焓根据公式:7sol H mm 1Cp(KNO3,s) m2/C(H 2O, l) KT2/ T1/Mm1m1' 0.9522200 10 3 4.1840.0993T2/ T1/101.10m1 绘制 solH m n0曲线根据公式:n。n kno3m水/ M水m KNO3 / M KNO 3m 水M KNO3m kno3 M 水200g 1

9、01.10g/mol18g/mol mKNo3各浓度的no值KNO 3600:1500:1400:1300:1200:1100:1加入质量（g）1.87302.26022.80883.6976r 5.617311.2357r0599.7508497.0062399.9335303.8007199.977499.9789校正后温差0.72710.94981.0681匚 1.3989二 2.10264.0732溶解焓soiHm (kJ/mol)36.809236.628636.091435.939435.626834.7012在Excel中绘制 soiHro关系曲线，并使用多种类型的函数对曲线拟合

10、得曲线方程。使用二项式函数拟合的厶soiHn曲线s0100200300400500600700r0使用指数函数拟合的 sol Hn n曲线00100 200300400500600700r0使用乘幂函数拟合的sol Hm n曲线m-os 37.536.535.56335343736nlos A36534.100 200300400n。500600700使用对数函数拟合的soiHmn曲线100 200300400500600700n0对比上面四种(二项式、指数、乘幕、对数)拟合曲线图，使用对数函数拟合出的solHmn0曲线最为理想，故拟合得曲线方程为：2Y =1.1335 In (x)+29.5

11、02 R =0.97634. 积分熔解焓，积分稀释焓，微分熔解焓，微分稀释焓的求算将n0=100、200、300、400、500、600代入3中的曲线方程，求出溶液在这几点处的积分溶解 焓。no100200300400500600 solHm (KJ/mol)34.722035.507635.967236.293336.546336.7529 solH (KJ/mol)34.722035.507635.967236.293336.546336.7529将所得曲线方程对no求导，将上述几个no值代入所得的导函数，求出这几个点上的切线斜率, 即为溶液no在这几点处的微分稀释焓：n010020030

12、0400500600微分稀释焓（KJ/mol）0.0113350.0056680.0037780.0028340.0022670.001889x求得一阶导数方程为：y 1.1335利用一元函数的点斜式公式求截距，可得溶液在这几点处的微分溶解焓。n0100200300400500600微分溶解焓（KJ/mol）33.588534.374134.833735.159835.412835.6194 最后，计算溶液no为100200, 200300, 300400, 400 500, 500 600时的积分稀释焓。n。100200200300300400400500500(500积分溶解焓（KJ/mo

13、l）0.78560.45960.32610.25300.2066【实验讨论】1 .根据积分溶解热的定义，可知随着 n0增大，日应该不断增大的，且增大的速率逐渐变慢。丿07sol丿图中拟合的二次曲线并不是与此严格相符的，在n0=700左右有下降趋势。所以，该拟合曲线线只能概括实验进行范围内的厶solH n0的关系。若要得到更大范围内的关系曲线，需要增加实验组数， 获得更全面的数据另外，拟合函数的选择也不是唯一的。对于多项式拟合，次数越高，相关度越好。当本实验用2次拟合，相关度已经有0.998，无需再选择更高次的曲线方 程。当然，也可以用指数，对数等 函数进行拟合。所得到的拟合曲线，均是 solH

14、与 n0的经验关系。2 .硝酸钾溶解在水中吸热，这是破坏硝酸钾的晶格能，硝酸钾的电离能以及溶剂化热等能量的综合效应。从实验结果看出，溶剂的量n°越多，吸热也越多，这可能是与溶剂化热有关，溶剂的量 不同，会影响K,NO3周围的水合离子数。3. 溶剂量的影响随着溶剂量的增多而逐渐减弱，反映在图中曲线的斜率减少上。当溶剂很多时，加入少量的溶剂，浓度的变化甚小。这些体现在微分稀释热上。微分稀释热定义为1mol溶质溶解在无限量一定浓度溶液中产生的热效应。按此定义，在定温定压下它为一定值。实验处理得到的 微分稀释热是不断变小的，这是因为溶液量并不是无限的。当溶剂量很大时，认为溶液浓度不再 变化，

15、这时得到的微分稀释热便趋于稳定了。 solHn最终应为一线性关系。4. 在不同温度压力下，硝酸钾的溶解热是不同的，尤其是温度的影响更大。当温度改变时，由 van' tHoff等温式知，溶解平衡常数和溶解焓均会发生变化。故实验时需要注明环境的温度、压 强。5. 硝酸钾加入快慢的控制，是实验成败的关键。加得太快，会使得温差过大，体系与环境的热交换加快，测得的溶解热偏低。加得太慢，一旦温度升到一个较高的值，即使加入所有硝酸钾也无法使温差回到零度以下，导致实验失败。一般T控制在-0.3 C左右为宜，最低不要超过-0.5 C,但要始终为负值。实验中要时刻注意温差的变化，掌握好加料的时间和量。在每次组实 验完后，温差回升到0C以上，此时升温较快，需要及时加入较多的