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1、实验四 溶解热的测定实验四 溶解热的测定 一、实验目的 1.用电热补偿法测定KNO3在不同浓度水溶液中的积分溶解热。 2.用作图法求KNO3在水中的微分冲淡热、积分冲淡热和微分溶解热。 二、预习要求 1.复习溶解过程热效应的几个基本概念。 2.掌握电热补偿法测定热效应的基本原理。 3.了解如何从实验所得数据求KNO3的积分溶解热及其它三种热效应。 4.了解影响本实验结果的因素有那些。 三、实验原理 1.在热化学中，关于溶解过程的热效应，引进下列几个基本概念。 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(或称变浓)溶解热和微
2、分(或称定浓)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，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，以表示，简写为。 冲淡热 在恒温恒压下，一摩尔溶剂加到某浓度的溶液中使之冲淡所产生的热效应。冲淡热也可分为积分(或变浓)冲淡热和微分(或定浓)冲淡热两种。 1 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，以表示，简写为。 2.积
3、分溶解热(QS)可由实验直接测定，其它三种热效应则通过QSn0曲线求得。 设纯溶剂和纯溶质的摩尔焓分别为Hm和Hm，当溶质溶解于溶剂变成溶液后，在溶液中溶剂和溶质的偏摩尔焓分别为H1，m和H2，m，对于由n1摩尔溶剂和n2摩尔溶质组成的体系，在溶解前体系总焓为H。 H=n1Hm(1)+n2Hm(2) (1) 设溶液的焓为H， H=n1H1，m+n2H2，m (2) 因此溶解过程热效应Q为 Q =mixH=H - H= n1H1。m Hm(1)+n2H2，m Hm(2) =n1mixHm(1)+n2mixHm(2) (3) (3)式中，mixHm (1)为微分冲淡热，mixHm (2)为微分溶解
4、热。根据上述定义，积分溶解热QS为 2 在恒压条件下，Q=mixH，对Q进行全微分 上式在比值恒定下积分，得 全式以n2除之 因 则 将(8)、(9)代入(7)得: 对比(3)与(6)或(4)与(10)式， 3 8） 9） 10） 1只; 直流伏特计(0.5级，0V2.5V5V10V)1只; 贝克曼温度计(或热敏电阻温度计等)1只; 秒表1只; 称量瓶(25mm25mm)8只; 干燥器1只; 研钵1个; 放大镜1只;同步电机1个。 2.药品 KNO3(化学纯)。 五、实验步骤 1. 稳压电源使用前在空载条件下先通电预热15min。 2. 将8个称量瓶编号，依次加入在研钵中研细的KNO3，其重量
5、分别为2.5g、1.5g、2.5g、 2.5g、3.5g、4g、4g和4.5g，放入烘箱，在110烘1.5h2h，取出放入干燥器中(在实验课前进行)。 6 3.用分析天平准确称量上面8个盛有KNO3的称量瓶，称量后将称量瓶放回干燥器中待用。 图3 电路图 4.在台称上用杜瓦瓶直接称取200.0g蒸馏水，调好贝克曼温度计，按图2装好量热 器。按图3连好线路(杜瓦瓶用前需干燥)。 5.经教师检查无误后接通电源，调节稳压电源，使加热器功率约为2.5W，保持电流稳定，开动同步电机进行搅拌，当水温慢慢上升到比室温水高出1.5时读取准确温度，按下秒表开始计时，同时从加样漏斗处加入第一份样品，并将残留在漏斗
6、上的少量KNO3全部掸入杜瓦瓶中，然后用塞子堵住加样口。记录电压和电流值，在实验过程中要一直搅拌液体，加入KNO3后，温度会很快下降，然后再慢慢上升，待上升至起始温度点时，记下时间，并立即加入第二份样品，按上述步骤继续测定，直至八份样品全部加完为止。 6.测定完毕后，切断电源，打开量热计，检查KNO3是否溶完，如未全溶，则必须重作;溶解完全，可将溶液倒入回收瓶中，把量热器等器皿洗净放回原处。 7.用分析天平称量已倒出KNO3样品的空称量瓶，求出各次加入KNO3的准确重量。 六、注意事项 7 1.实验过程中要求I、V值恒定，故应随时注意调节。 2.实验过程中切勿把秒表按停读数，直到最后方可停表。
7、 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，并在110烘干。 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。 七、数据处理 1.根据溶剂的重量和加入溶质的重量，求算溶液的浓度，以n表示 2.按Q=IUt公式计算各次溶解过程的热效应。 3.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。 4.将以上数据列表并作QSn0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80100，100200，200300，300400的积分冲淡热。 I= (A); U= (V); IU= (W) i 1 2 3 8 4 5 6 7 1.本实验的装置是否可测定放热反应的热效应？可否用来测定液体的比热、水化热、生成热及有机物的混合等热效应？ 2.对本实验的装置、线路你有何改进意见？ 9
