实验三溶解热的测定

实验三溶解热的测定第一页，共十六页，2022年，8月28日目的和要求

1.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。

2.用电热补偿法测定KN03在不同浓度水溶液中的积分溶解热。

3.用作图法求KN03在水中的微分冲淡热、积分冲淡热和微分溶解热。第二页，共十六页，2022年，8月28日实验原理1、溶解热：在恒温恒压下，n2摩尔溶质溶于n1摩尔溶剂(或溶于某浓度的溶液)中产生的热效应，用Q表示。溶解热可分为积分溶解热和微分溶解热。积分溶解热：在恒温恒压下，一摩尔溶质溶于n0摩尔溶剂中产生的热效应，由于过程中溶液的浓度逐渐改变，因此也称为变浓溶解热用Qs表示。微分溶解热：在恒温恒压下，一摩尔溶质溶于某一确定浓度的无限量的溶液中产生的热效应。由于在溶解过程中溶液浓度可实际上视为不变，因此也称为定浓溶解热。以表示。2、冲淡热：把溶剂加到溶液中使之稀释，其热效应称为冲淡热。它有积分(或变浓)冲淡热和微分(或定浓)冲淡热两种。通常都以对含有1摩尔溶质的溶液的冲淡情况而言。第三页，共十六页，2022年，8月28日实验原理积分冲淡热：在恒温恒压下，把原含一摩尔溶质及n01摩尔溶剂的溶液冲淡到含溶剂为n02时的热效应，亦即为某两浓度溶液的积分溶解热之差，以Qd表示。微分冲淡热：在恒温恒压下，一摩尔溶剂加入某一确定浓度的无限量的溶液中产生的热效应

.积分溶解热由实验直接测定，其它三种热效应则可通过Qs～n0曲线求得。第四页，共十六页，2022年，8月28日实验原理在图中，AF与BG分别为将一摩尔溶质溶于n02和n01摩尔溶剂时的积分溶解热QS，BE表示在含有一摩尔溶质的溶液中加入溶剂，使溶剂量由n02摩尔增加到n01摩尔过程的积分冲淡热Qd。图中曲线A点的切线斜率等于该浓度溶液的微分冲淡热。切线在纵轴上的截距等于该浓度的微分溶解热。欲求溶解过程的各种热效应，首先要测定各种浓度下的积分溶解热，然后作图计算。第五页，共十六页，2022年，8月28日实验原理本实验是采用绝热式测温量热计，它是一个包括杜瓦瓶、磁力搅拌器、电加热器和测温部件等的量热系统。装置及电路图如图Ⅱ-3-2所示。因本实验测定KN03在水中的溶解热是一个吸热过程，可用电热补偿法，即先测定体系的起始温度T，溶解过程中体系温度随吸热反应进行而降低，再用电热补偿法使体系升温至起始温度，根据所消耗电能求出热效应Q。

Q＝I2Rt＝UIt

式中，Ｉ为通过电阻为R的电热器的电流强度(A)；U为电阻丝两端所加电压(V)；ｔ为通电时间(s)。利用电热补偿法，测定KN03在不同浓度水溶液中的积分溶解热，并通过图解法求出其他三种热效应。第六页，共十六页，2022年，8月28日实验装置示意图图Ⅱ-3-2SWC-ZH溶解热实验装置第七页，共十六页，2022年，8月28日仪器和试剂

WLS一2数字恒流源：0.0lA和0.0lV分辨率双显示

SWC—IID精密数字温度温差仪：0.001℃分辨率；0-99秒定时

SWC-ZH量热器：功率O～20W，包括杜瓦瓶、漏斗、速度可调磁力搅拌器

干燥器研钵称量瓶KN03(A.R.)第八页，共十六页，2022年，8月28日实验步骤

1.称取216.2g蒸馏水于量热器中，按图图Ⅱ-3-2装好量热器，连好线路。

2.将量热器上加热器插头与WLS-2输出相接，将传感器与SWC—II接好并插入量热中。

3.称取2.5g、1.5g、2.5g、3.0g、3.5g、4.0g、4.0g和4.5g的硝酸钾，干燥研细，依次放入干燥器中，作出1－8编号。

4.将WLS－2粗调、细调旋钮逆时针旋到底，打开WIS－2电源，开始加热，调节WLS－2电流，使电流I和电压V的乘积P=I1V1为2.5W(初始值)左右。第九页，共十六页，2022年，8月28日

5.打开SWC—II电源和搅拌器电源，待量热器中温度加热至高于环境温度0.5℃左右，按采零键并锁定，同时将量热器加料口打开，从加样漏斗处加入编号l样品，然后用塞子堵住加样口，并开始计时.6.温差值显示为零时，加第二份样品并记下加热时间t1，待温差变为零时，再加入第三份样品，并记下加热时间t2，依次反复，直至样品加完测定完毕。7.算出溶解热Q=Pt(t为加热时间)。8.测定完毕后，切断电源，打开量热计，检查并洗净放回原处。第十页，共十六页，2022年，8月28日实验数据记录与处理

1.根据溶剂的质量和加入溶质的质量，求算溶液的浓度，以n0表示：

2.按Q＝IUt公式计算各次溶解过程的热效应。按每次累积的浓度和累积的热量，求各浓度下溶液的n0和Qs。

第十一页，共十六页，2022年，8月28日

3.将以上数据列表并作Qs－n0图，并从图中求出n０＝80，100，200，300和400处的积分溶解热和微分冲淡热以及n0从80→100，100→200，200→300，300→400的积分冲淡热。（在20℃附近，硝酸钾的热容分别为895.38J·kg-1·K-1。）

第十二页，共十六页，2022年，8月28日第十三页，共十六页，2022年，8月28日思考题

1.如果反应是放热的，则应如何进行实验？

2.何谓积分溶解热和微分溶解热？我们测的是哪一种？

3.影响本实验结果的因素有哪些？

4.温度和浓度对溶解热有无影响？

第十四页，共十六页，2022年，8月28日实验注意事项1、实验过程中要求I、V值恒定，故应随时注意调节。2、实验过程中加热时间与样品是累积的，秒表读数是累积的，切不可在实验中途将秒表停住。3、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，以确保样品充分溶解。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。第十五页，共十六页，2022年，8月28日进一步扩展设计性实验

1.测定无水硫酸铜和五水硫酸铜溶解热，并由此计算五水硫酸铜的水合热。

2．用多个硝酸钾试样重复溶解与电热操作，再以浓度为横坐标,摩尔溶解热为纵坐标作图，即得摩尔溶解热与质量摩尔浓度b的关系曲线，利