溶解热的测定预习详细内容

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1、第 1 页 共 19 页KNO3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

2、变浓)溶解热和微分(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 表sQ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 。 1,2npt12nQ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。 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 表示。 dQ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

3、的溶液中产生的热效应，以 表示，简写为 。 2,1nptQ21nQ2.积分溶解热( )可由实验直接测定，其它三种热效应则通过 n0曲线求得。 s sQ设纯溶剂和纯溶质的摩尔焓分别为 和 ，当溶质溶解于溶剂变成溶液后，)(mH)在溶液中溶剂和溶质的偏摩尔焓分别为 和 ，对于由 摩尔溶剂和 摩尔溶质组,1,212成的体系，在溶解前体系总焓为 H。 ( 1 ) )2()1(mnH设溶液的焓为 H， ( 2 ) ,2,1/第 2 页 共 19 页因此溶解过程热效应 Q 为 )2()1(,2,1/ mmmix HnHn( 3 ) )2()1(21nmixi式中， 为微分冲淡热， 为微分溶解热。根据上述定

4、义，积分溶解热)(mixH)(mix为 sQ（4） )1()2()1(201mixmix mixiixs Hnn在恒压条件下， ，对 进行全微分 Qix（5） 上式在比值 恒定下积分，得 21n（6） 全式以 n2除之 12)(nmixQH（7） 因 （8）sQn2021n则 （9） 222 001)(nsnSnQ将(8)、(9)代入(7)得: (10） 2102nsnsQ第 3 页 共 19 页对比(3)与(6)或(4)与(10)式,微分冲淡热 可表示为)1(Hmix22 01)( nsixnmix QQH或以 对 作图，可得图-2-1 的曲线关系。 在图-2-1 中，AF 与 BG 分别为

5、将一摩尔溶SQ0n质溶于 和 摩尔溶剂时的积分溶解热 ，BE 表示在含有一摩尔溶质的溶液中加入溶12 S剂，使溶剂量由 摩尔增加到 摩尔过程的积分冲淡热 。 0102ndQ(11) EGBQsnsd 0102)()(图-2-1 中曲线 A 点的切线斜率等于该浓度溶液的微分冲淡热。 由（10）式 可知，切线在纵轴上的截距等于该浓度的微分溶解热。 图-2-1 QSn0关系图 由图-2-1 可见，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。 一般量热计由数字式精密温度计、搅拌器、杜瓦瓶、加样漏斗和加热器等组成。3.测量热效应是在“量热计”中进行。量热计的类型很多，分类方

6、法也不统一，按传热介质分有固体或液体量热计，按工作温度的范围分有高温和低温量热计等。一般可分为两类:一类是等温量热计，其本身温度在量热过程中始终不变，所测得的量为体积的变化，第 4 页 共 19 页如冰量热计等;另一类是经常采用的测温量热计，它本身的温度在量热过程中会改变，通过测量温度的变化进行量热，这种量热计又可以是外壳等温或绝热式的等。本实验是采用绝热式测温量热计，它是一个包括量热器、搅拌器、电加热器和温度计等的量热系统，如图-2-2 所示量热计直径为 8cm、容量为 1000mL 的杜瓦瓶，并加盖以减少辐射、传导、对流、蒸发等热交换。电加热器是用直径为 0.1mm 的镍铬丝，其电阻约为

7、10，装在盛有油介质的硬质薄玻璃管中，玻璃管弯成环形，加热电流一般控制在 300mA500mA。为使均匀有效地搅拌，一般用电动搅拌器，也可按捏长短不等的两支滴管使溶液混合均匀。用用数字精密温度计测量温度变化。在绝热容器中测定热效应的方法有两种: (1)先测定量热系统的热容量 C，再根据反应过程中温度变化 T 与 C 之乘积求出热效应(此法一般用于放热反应)。 (2)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。 IUtRQ2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);

8、 t 为通电时间(s). 这种方法称为电热补偿法。 本实验采用电热补偿法，测定 KNO3在水溶液中的积分溶解热，并通过图解法求出其它三种热效应。四、仪器药品 1.仪器 中和热量热装置 1 套; 精密直流稳压电源(1A，0V30V)1 台; 数字式精密温度计 1 台; 秒表 1 只（用手机替代）; 200ml 容量瓶 1 个； 称量瓶(25mm25mm) 8 只; 干燥器 1 只; 研钵 1 个。 2.药品 KNO3(分析纯)。 3.试验装置第 5 页 共 19 页五、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

9、，其重量分别为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)。 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。 4.在杜瓦瓶中装入 200ml 蒸馏水，调好数字式精密贝温度计，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，开动搅拌按扭，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，并将残留在漏斗上的少量 KNO3全部掸入杜

10、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（读准至秒，注意此时切勿把秒表按停），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 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

11、到实验最后结束方可停表。 第 6 页 共 19 页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 1.02.18320 累WdVnOHKNOH2.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

12、淡热，以及 n0从 80100，100200，200300，300400 的积分冲淡热。 I= (A); U= (V); IU= (W) i giWgwist JQ1-smol. 0n1 2 3 4 5 6 7 8 【思考问题】 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？swc-D 型数字式精密温度计的使用方法SWC-D 智能数字恒温控制器使用方法：1、将传感器置于介质中，电源开关置于“开”。观察显示屏上温度与温差的读数。2、当温度与温差的读数达到平衡的时候，按下采零键，当温差的读数显示为

13、 0.000的时候，按下锁定键。第 7 页 共 19 页3、时间的设定。按下向上箭头，使读数为 15 秒。松开按纽，读数开始倒记时。当到达 0 时，蜂鸣器鸣叫，温差读数保持 2 秒不变，此时记下读数即可。SWC-C 数字式精密温度计使用方法一.使用方法1.操作实验前的准备.(1)将仪器后面板的电源线插入 220V 电源.(2)检查探头编号,并将其和后盖的“Rt”端子对应连接紧.(3)将探头插入被测物中深度应大于 50mm,打开电源开关.2.温度测量(1)将面板“温度-温差”按钮置于“温度”位置，此时显示器最末尾显示“ C”表 明仪器处于温度测量测量状态(2)将面板“测量保持”按钮置于测量位置。

14、.温差测量(1)将面板“温度-温差”按钮置于“温差”位置，此时显示器最末尾显示“ ”，表明仪器处于温差测量测量状态(2)将面板“测量保持”按钮置于测量位置。(3)按被测物的实际温度调节“基温选择”，使读数的绝对值尽可能小，记下数字 T1(4)显示器动态显示的数字为相对于 的温度变化T。二.注意事项(1)本仪器仅适用于 220V 电源。(2)作温差测量时，“基温选择”在一次测量中不允许换档。(3)仪器数字不变，可检查仪器是否处于“保持”状态。第 8 页 共 19 页燃烧热的测定、目的要求(1) 掌握燃烧热的定义，N N 了解恒压燃烧热与恒容燃烧热的差别及相互关系； (2) 熟悉热量计中主要部件的

15、原理和作用，p p 掌握氧弹热量计的实验技术； (3) 用氧弹热量计测定苯甲酸和萘的燃烧热； (4) 学会雷诺图解法校正温度改变值。、s 基本原理一、 燃烧与量热根据热化学的定义，o 1mol 物质完全氧化时的反应热称作燃烧热。所谓完全氧化，对燃烧产物有明确的规定。譬如，s 有机化合物中的碳氧化成一氧化碳不能认为是完全氧化，只有氧化成二氧化碳才可认为是完全氧化。燃烧热的测定， 除了有其实际应用价值外，还可以用于求算化合物的生成热、键能等。量热法是热力学的一个基本实验方法。f f 在恒容或恒压条件下，可以分别测得恒容燃烧热 Qv 和恒压燃烧热 Qp。由热力学第一定律可知，Qv 等于体系内能变化 U；Qp 等于焓变H。若 把参加反应的气体和反应生成的气体都作为理想气体处理，则它们之间存在以下关系：H=U+(pV) (-4-1a/) Qp=Qv+nRT (-4-1b)式中，