溶解热的测定(KNO3溶解热的测定)

1、KNO3溶解热的测定一、实验目的1 .在不同浓度的水溶液中用电热补偿法测定KNO3的积分溶解热。2 .作为图法求KNO3在水中的微分稀薄热、积分稀薄热和微分溶解热。二、预习要求1、复习溶解过程热效应的几个基本概念。2 .掌握用电热补偿法测量热效应的基本原理。3 .从实验得到的数据知道KNO3的积分溶解热和其它三种热效应的方法。4 .理解影响本实验结果的因素。三、实验原理1 .在热化学中，就溶解过程的热效应，引入以下几个基本概念。溶解热：在恒温恒定电压下，n2摩尔溶质溶解于n1摩尔溶剂(或溶解于某浓度的溶液)所产生的热效应用q表示，溶解热可以分为积分(或浓缩)溶解热和微分(或浓缩)溶解热。积分溶

2、解热：以表示在恒温恒电压下，1摩尔溶质溶解于n0摩尔溶剂所产生的热效应。微分溶解热：将在恒温定电压下溶质溶解于某一定浓度无限量的溶液所产生的热效应简称为。稀释热：恒温定电压下，在某浓度的溶液中加入1摩尔溶剂稀释的热效应。 薄热可以分为积分(或变浓)薄热和微分(或变浓)薄热两种。积分减热：在恒温恒电压下，将含有溶质和n01摩尔溶剂的溶液减热表示为溶剂为n02时的热效应，即某2浓度溶液的积分减热之差。微分浓淡热：表示在一定的恒定电压下，在一定浓度的无限量溶液中加入溶剂后的热效应，简称为。2 .积分溶解热()可以通过实验直接测定，其他三种热效应以-n0曲线求出。分别将纯溶剂和纯溶质的摩尔焓设为和，溶

3、质溶解于溶剂形成溶液后，在溶液中分别将溶剂和溶质的偏摩尔焓设为和，在由摩尔溶剂和摩尔溶质构成的体系中，在溶解前的体系中将总焓设为h。(1)如果将溶液焓设为h的话(2)因此，溶解过程的热效应q(3)式中，微分熔解热、微分熔解热。 根据上述定义，积分溶解热(4)在恒压条件下，对进行全微分(5)上式是比一定积分得到的(6)公式除以n2(7)因(8)规则(9)将(8)、(9)代入(7)中而得到：(十)如果比较(3)和(6)或(4)和(10 )式，则微分浓淡热通过对图，可以得到图iii-2-1的曲线关系。 在图iii21中，AF和BG分别是将溶质溶解在摩尔溶剂中时的积分溶解热，BE是将溶质加入摩尔溶剂并

4、使溶剂量从摩尔增加到摩尔时的积分溶解热。(十一)图iii-2-1中曲线a点的切线的斜率与该浓度溶液的微分浓淡热相等。由(10 )式可知，切线纵轴上的切片与其浓度的微分溶解热相等。图iii-2-1qs-n0关系图从图iii-2-1可以看出，求出溶解过程的各种热效应，首先测定在各浓度的积分溶解热，并进行制图计算。一般的热量计由数字精密温度计、搅拌机、杜瓦瓶、样品漏斗和加热器等组成。3 .热效应的测定用“热量计”进行。 热量计的类型很多，分类方法也不统一，按热介质有固体或液体的热量计，按工作温度范围有高温和低温的热量计等。 一般来说，可以分类为两种：的是等温热量计，其自身的温度在热量过程中不变，测定

5、的量是体积变化，例如冰热量计等，另一种是常用的测温热量计，其自身的温度在热量过程中变化，通过测定温度的变化来进行热量。 该热量计也可以是壳体等温或隔热式等。 本实验采用隔热式测温热量计，包括热量计、混频器、电加热器、温度计等热量系统，如图iii-2-2所示，盖上热量计直径8cm、容量1000mL的杜瓦瓶，减少辐射、传导、对流、蒸发等热交换。 电加热器是直径0.1mm的镍铬合金线，电阻约为10，放入装有油介质的硬质的薄玻璃管中，玻璃管弯曲成环状，加热电流一般控制在300mA500mA。 为了均匀高效地搅拌，一般也可以使用电动搅拌机捏着长度不同的两根吸管，将溶液均匀混合。 用数字精密温度计测量温度

6、变化。 用隔热容器测定热效应的方法有两种：(1)测量热量系统的热容量c，由反应过程中的温度变化t和c的乘积求出热效应(该方法一般用于发热反应)。(2)首先测量系统开始温度t，溶解过程中系统温度随着吸热反应的进行而下降，用电加热法将系统升温到开始温度，从消耗电力求出热效应q。式中，I是通过电阻r加热器的电流强度(a) u是施加在电阻线两端的电压(v) t是通电时间(s ) .本实验采用电热补偿法，测定KNO3在水溶液中的积分溶解热，并图解求出其他三种热效应。四、器械药品1 .设备中和热的装置1套精密直流稳定电源(1A，0V30V)1台数字精密温度计1台秒表1个(用手机代替) 200ml容量瓶子1

7、个； 8个计量瓶(25毫米25毫米)； 一个吹风机，一个乳钵。2 .药品KNO3(分析纯)。3 .试验装置五、实验程序1 .在使用稳定电源之前，无负载通电15min进行预热。2 .将8个计量瓶编号依次放入用乳钵详细调查的KNO3中，重量分别为2.5g、1.5g、2.5g、3.5g、4g、4.5g，放入烤箱中，在110下烧1.5h2h，取出到干燥器中(在实验课前进行)。用分析天秤正确称量8个装了KNO3的计量瓶，将测量后的计量瓶返回干燥器中待机。4 .在杜瓦瓶中加入200ml蒸馏水，调整数字精密贝温度计，连接线路(杜瓦瓶用前需要干燥)。5 .教师检查时一定要接通电源，调节稳定电源，使加热器的功率

8、约为2.5W，稳定电流，启动搅拌按钮，水温逐渐比室温的水高1.5时读取正确的温度，按秒表开始计时，同时样品记录电压和电流值，在实验中继续搅拌液体，加入KNO3后，马上温度下降后，慢慢上升到第一个温度点为止的时间记录(读至秒，注意，不要按秒表)，马上进入第二个样品6 .测定完毕后，切断电源，打开热量计检查KNO3是否溶化，如果没有溶化，必须重新溶解完毕后，可以把溶液放入回收瓶中，洗净热量计等器皿返回原来的位置。7 .用分析天平测量注入kno3样品的空计量瓶，求出每次装kno3的正确重量。六、注意事项1 .实验中要求I、v的值一定，所以必须随时注意调节。2 .在实验中按秒表不要停止阅读，直到实验结

9、束前不要停止钟表。3 .固体KNO3容易吸水，所以称量和采样动作必须迅速。 固体KNO3在实验前一定要研磨成粉状，在110下干燥。4 .热量计的隔热性能与各空隙的密封程度有关，在实验过程中要注意盖好，减少热损失。七、数据处理1 .由溶剂的重量和加入了溶质的重量求出溶液的浓度，用n表示用Q=IUt式计算各溶解过程的热效应。3 .用每次累积的浓度和累积的热量，在各浓度下求出溶液的n0和QS。4 .以上数据列表为QSn0图，从图中求出n0=80、100、200、300和400的点溶解热和微分稀热，及n0为80100、100200、200300、300400的点稀热。I=(A) U=(V) IU=(W

10、 )。12345678【思考问题】1 .本实验的装置能测定发热反应的热效应吗？ 可以用于测量液体的比热、水热、生成热和有机物的混合等热效应吗？2 .关于本实验的装置、线路，有什么样的改善意见？swc-D型数字精密温度计的使用方法SWC-D智能数字恒温控制器的使用方法：1 .把传感器放在媒体上，把电源开关打开。 观察显示器的温度和温差的测量值。2 .温度和温度差的读数平衡后，按零键，温度差的读数显示0.000后，按锁键。3 .时间的设定。 按向上箭头，使读数为15秒。 放开按钮，读取值开始反转时。 达到0时蜂鸣器响，温度差的值2秒钟不变化，所以在那个时候记录值就可以了。SWC-C数字精密温度计的使用方法1 .使用方法1 .操作实验前的准备(1)将设备背面板的电源线插入220V电源(2)检查探针编号，与后盖的“Rt”端子相对应地连接。(3)将探针插入被测量物的深度设为50mm以上，接通电源开关2 .温度测量(1)如果将面板的“温度-温度差”按钮置于“温度”的位置，则显示器的最后显示为“0C”，表示设备处于温度测定状态.(2)将面板“测量-保持”按钮置于测量位置。3 .温差测定(1)当将面板的“温度-温度差”按钮置于“温度差”的位置时，显示器的最后显示“0”，表示处于温度差测定状态.(2)