1 实验九溶解热的测定9.1 实验目的9.1.1 了解电热补偿法测定热效应的基本原理；9.1.2. 通过用电热补偿法测定硫酸钾在水中的积分溶解热，并用作图法求出硝酸钾在水中的微分冲淡热、积分冲淡热和微分溶解热；9.1.3 掌握电热补偿法的仪器使用9.2 实验原理9.2.1 物质溶解于溶剂过程的效应称为溶解热它有积分溶解热和微分溶解热两种前者指在定温定压下把1mol 溶质溶解在 n0 mol 的溶剂中所产生的热效应，由于过程中溶液的浓度逐渐改变，因此也称为变浓溶解热以Qs表示后者指在定温定压下把1mol 溶质溶解在无限量的某一定浓度的溶液中所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(变浓)冲淡热和微分 (或定浓 )冲淡热两种通常都以对含有1mol 溶质的溶液的冲淡情况而言前者系指在定温定压下把原为含1mol 溶质和 n01mol 溶剂的溶液冲淡到含溶剂为n02mol 时的热效应亦即为某两浓度的积分溶解热之差，以Qd表示后者系指1mol 溶剂加到某一浓度的无限量溶液中所产生的热效应，以表示9.2.2 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：设纯溶剂、纯溶质的摩尔焓分别为和，溶液中的溶剂和溶质的偏摩尔焓分别为和，对于 n1摩尔溶剂和 n2摩尔溶质所组成的体系而言，在溶剂和溶质未混合前H= n1+ n2(9.1)当混合成溶液后= n1+ n2(9.2)因此溶解过程的热效应为△H=- H= n1(-)+n2(-)=n1△H1+n2△H2 (9.3) 2 式中， △H2为在指定浓度溶液中溶质与纯溶质摩尔焓的差，即为微分溶解热。
根据积分溶解热的定义：Qs=△H/n2=n1/n2△H1+△H2 =n01△H1+△H2 (9.4) 所以在 Qs~n01图上，不同 Qs点的切线斜率为对应于该浓度溶液的微分冲淡热，即=AD/CD 该切线在纵坐标上的截距 OC，即为相应于该浓度溶液的微分溶解热而在含有1mol 溶质的溶液中加入溶剂使溶剂量由n02 mol 增至 n01 mol 过程的积分冲淡热 Qd =(Qs)n01- (Qs)n02=BG- EG9.2.3 本实验测硝酸钾溶解在水中的溶解热，是一个溶解过程中温度随反应的进行而降低的吸热反应故采用电热补偿法测定先测定体系的起始温度T，当反应进行后温度不断降低时，由电加热法使体系复原至起始温度，根据所耗电能求出其热效应QQ=I2Rt=IVt/J(9.5) 式中，I 为通过电阻为 R的电阻丝加热器的电流强度(A)，V 为电阻丝两端所加的电压(V)，t 为通电时间 (s)9.3 仪器与药品定点式温差报警仪1 台，数字式直流稳流电源1 台，量热计 (包括杜瓦瓶，搅拌器，加热器 )1 套，停表 1 只，称量瓶 (20×40mm)8 只，称量瓶 (35×70mm)1只，毛笔 1 支，硝酸钾 (AR)约 26g。
9.4 实验步骤9.4.1 硝酸钾 26g已进行研磨和烘干处理 )，放入干燥器中9.4.2 将 8 个称量瓶编号， 精确称量依次加入约2.5、1.5、2.5、3.0、3.5、4.0、4.0 和 4.5g 的硝3 酸钾，再至分析天平准确称量，把称量瓶依次放入干燥器9.4.3 用量筒加 200ml 蒸馏水于杜瓦瓶内，按图Ⅱ-9-2 装置接妥线路9.4.4 经教师检查后，打开温差报警仪电源，把热敏电阻探头置于室温中数分钟，按下测量档开头，再按设定档开头，把指针调至0.5(红色刻度 )处，按下报警开头把探头放入杜瓦瓶中，注意勿与搅拌磁子接触9.4.5 开启磁力搅拌器电源 (注意不要开启加热旋钮 )，调节搅拌磁子的转速 打开稳流电源开关，调节IV=2.3 左右，并保持电流电压稳定当水温升至比室温高出 0.5K 时，(表头指针逐渐由0.5→0 靠近)，当表头指针指零时，报警仪报警，立即按动秒表开始计时， 随即从加料口加入第一份样品，并用毛笔将残留在漏斗上的少量样品全部扫入杜瓦瓶中，用塞子塞住加料口加入样品后，溶液温度很快下降，报警仪停止报警此时指针又开始偏离0 处)，随加热器加热，温度慢慢上升， (指针又逐渐接近 0 处)待升至起始温度时，报警仪又开始报警，即记下时间， (读准至 0.5s，切勿按停表 )接着加入第二份样品，如上所述继续测定，直至八份样品全部测定完毕。
9.5 实验注意事项9.5.1 实验过程中要求 I、V 值保持稳定，如有不稳需随时校正9.5.2 固体 KNO3易吸水，故称量和加样动作应迅速本实验应确保样品充分溶解，因此固体 KNO3在实验前务必研磨成粉状，并在110℃烘干从漏斗加入时要尽量注意均匀加入，不要造成阻塞，防止样品进入杜瓦瓶过速， 至使磁子陷住不能正常搅拌，但样品加入太慢也会引起实验的故障9.5.3 搅拌速度不适宜时， 还会因水的传热性差而导致Qs值偏低，甚至会使 Qs~n0图变形9.5.4 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9.5.5 实验过程中加热时间与样品的量是累计的，因而秒表的读数也是累计的，切不可在中途把秒表卡停9.5.6 实验结束后，杜瓦瓶中不应存在硝酸钾的固体，否则需要重做实验9.6 实验数据记录及处理9.6.1 数据记录及处理4 表 1. 硝酸钾溶解热的测定实验日期：2013.10.26 ；室温：12.50 ℃；大气压：98.74 kPa 样品编号1#2#3#4#5#6#7#8#样品质量 /g2.5066 1.5004 2.5182 3.0416 3.5034 4.003 4.029 4.5014 通电时间 t/s387 226 361 418 460 525 513 554 累计样品质量 /g2.5066 4.007 6.5252 9.5668 13.0702 17.0732 21.1022 25.6036 累计通电时间t/s387 613 974 1392 1852 2377 2890 3444 室温 t=12.50℃，加热功率N=2.232W，Q=N t/J累计 Q/J863.784 1368.22 2173.97 3106.94 4133.66 5305.46 6450.48 7687.01 nKNO3=mKNO3/MKNO3，MKNO3=101.1g/mol累计 nKNO3/10-2mol2.4793 3.9634 6.4542 9.4627 12.9280 16.8874 20.8726 25.3250 Qs= Q/nKNO3累计 Qss/kJ.mol-134839.4 34521.2 33683.0 32833.6 31974.5 31416.6 30904.1 30353.4 n0= nH2O/nKNO3，nH2O=216.2/18.02=11.998 mol累计 n0483.921 302.720 185.894 126.792 92.806 71.047 57.482 47.376 图 1. Qs~n0关系曲线图npTnQs,,0=7044.48/103.7861e-n0/103.786 npTnQ snpTnQssnQ,,0,,00Qd=Qs(n0,1)-Qs(n0,2) 表 2. 硝酸钾各种热效应的计算n080 100 200 300 400 积分溶解热Qs/J.mol-131637.2 32208.4 33870.7 34504.9 34746.9 微分溶解热/J.mol-126207.2 25420.9 20295.6 14142.4 7596.9 微分冲淡热/J.mol-131.401 25.895 9.881 3.770 1.438 n0,2→n0,180→100 100→200 200→300 300→400 积分冲淡热Qd/J.mol-1571.22 1662.28 634.24 241.99 npTnQs,,00,,npTnQs0100200300400500300003100032000330003400035000Qs/Jsn0Qs=34896.18-7044.48e-n0/103.7865 9.7、思考题9.7.1 本实验装置是否适用于放热反应求测？答：不适用。
因为电热补偿法只能用于测定吸热过程的热效应9.7.2 设计由测定溶解热的方法求：CaCl2(s) + 6H2O(l)==CaCl2.6H 2O(s)的反应热解：CaCl2(s) + nH2O(l)== CaCl2(aq) △H1=Qs1先测定 1mol CaCl(s)的溶解热 Qs1CaCl2.6H 2O(s) + (n-6) H2O(l)== CaCl2(aq) △H2=Qs2 再测定 1mol CaCl2.6H2O (s)的溶解热 Qs2CaCl2(s) + 6H2O(l)==CaCl2.6H 2O(s) △H= Qs1- Qs2。