0,p,nsTnQ实验七：溶解热的测定一、实验目的1、掌握电热补偿法测定热效应的基本原理；2、通过用电热补偿法测定KNO3 在水中的积分溶解热，并用作图法求KNO3 在水中的微分冲淡热、积分冲淡热和微分溶解热；3、掌握电热补偿法的仪器使用 二、实验原理 1、溶解热在恒温恒压下，1 摩尔溶质溶于n0 摩尔溶剂中产生的热效应，溶解热可分为积分 (或称变浓 )溶解热和微分 (或称定浓 )溶解热积分溶解热在恒温恒压下，1 摩尔溶质溶于n0 摩尔溶剂中产生的热效应，用Qs 表示,(浓度改变 )微 分 溶 解 热在恒温恒压下， 1 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 ,以表示冲淡热把溶剂加到溶液中使之稀释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 )冲淡热两种积分稀释热在恒温恒压下， 把原含 1 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，即为某两浓度溶液的积分溶解热之差，以Qd 表示微 分 稀 释 热在恒温恒压下，1 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2.积分溶解热 (QS) 可由实验直接测定， 其它三种热效应由QS—n0 曲线求得。
设纯溶剂、纯溶质的摩尔焓分别为和，溶液中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（4.1 ）当混合成溶液后（4.2 ）因此溶解过程的热效应为（4.3 ）式中△ H1为溶剂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：（4.4 ）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0,p ,sTnQn，该切线在纵坐标的截距OC,即为相应于该浓度溶液的微分溶解热 . 而在含有 1 摩尔溶质的溶液中加入溶剂使溶剂量由n02摩尔增至n01摩尔过程的 积分冲淡热Qd=(Qs)n01一(Qs)n02= BG—EG 图一Qs～n0图图 2 量热器及其电路图3.、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，装置及电路图如图2 所示，因本实验测定KNO3 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QQ=Pt 这种方法称为电热补偿法。
三、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，称量瓶8 只, 毛笔 1 支，硝酸钾 (A．R．) 四、实验步骤1、称取硝酸钾，( 已进行研磨和烘干处理) ，放入干燥器中将8 个称量瓶编号在台称上称量，依次加入约2.5 、1.5 、 2.5 、3.0 、3.5 、4.0 、4.0 和 4.5g 的硝酸钾，再至分析天平称出准确数据，把称量瓶依次放入干燥器中待用2、在台天平上称取216.2g 蒸馏水于杜瓦瓶内，放入磁子，拧紧瓶盖，并放到反应架上3、打开电源开关，确保磁子旋转，仪器处于待机状态4、把热敏电阻探头置于杜瓦瓶中，按下“状态转换”，使实验装置处于测试状态调节加热功率为 2.30W 保持不变，使体系的温度高于环境0.5K 左右5、当水温升至比室温高出0.5K 时，从加料口加入第一份样品加入样品后， 溶液温度很快下降，随着加热器加热，温度慢慢上升，待升至起始温度为零时，记下此时显示的时间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6、把热功率调到最小，关闭电源开关，拆去实验装置，检查硝酸钾是否溶完，如未全溶，则必须重做；溶解完全，将溶液倒入回收瓶中五、实验注意事项1、本实验过程中要求I、V 保持稳定，如有不稳需随时校正。
2、 本实验应保证样品完全溶解，否则需要重做实验实验时需有合适的搅拌速度，加入样品时速度要加以注意，防止样品进入杜瓦瓶过速，至使磁子陷住不能正常搅拌.搅拌速度不适宜时，还会因水的传热性差而导致Q 值偏低甚至会使 Q～n3、实验过程中加热时间与样品的量是累计的，切不可在中途停止实验4、实验结束后，杜瓦瓶中不应存在硝酸钾的固体，否则需重做实验5、放样品速度也不宜过慢，因为如果过于慢，温度达不到0°C 以下，则补偿法失败，需要重新进行实验六、实验数据记录及处理：1、初始数据：室温为 17.7 ℃加热功率为 2.33W杜瓦瓶中水的质量： 2()216.2HOmg，222()()()216.212.00 18.01HOH OHOm nmol M2、实验数据：样品序号1 2 3 4 5 6 7 8 称量瓶 +样品/g8.9514 7.8218 11.3473 11.7085 12.8092 13.0681 12.6057 13.4641 实验结束后称量瓶/g 6.3983 6.2848 8.811 8.714 9.6124 9.0309 8.6077 8.9136 样品重 /g 2.5531 1.537 2.5363 2.9945 3.1968 4.0372 3.998 4.5505 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 33320KNOKNOKNO1213/101.1molmol0.012n mmnnOH样品序号12345678/ gm2.5531 4.0901 6.6264 9.6209 12.8177 16.8549 20.8529 25.4034 n0475.11 296.57 183.06 126.08 94.63 71.97 58.17 47.75 t/s 541 818 1255 1681 2119 2644 3137 3654 Pt/J 1260.21 1905.14 2924.58 3916.66 4938.12 6161.02 7309.42 8513.39 Qs/KJ/mol 49.90 47.09 44.62 41.1577 38.95 36.96 35.44 33.88 将以上数据列表并作QS—n0图，3333101.1t/K N OK NOK N OK N OQPtP Q s nmMm01002003004005003234363840424446485052BPolynomial Fit of Data1_BQs/kJ/moln0等压绝热过程 Qp = H，由软件进行多项式拟合曲线，得到ΔsolH—n0的关系：Y = A + B1*X + B2*X^2 + B3*X^3 (A=27.35008 ，B1=0.16126 ， B2=-4.51116E-4 ，B3=4.45394E-7 ）将 n0=80，100，200，300 和 400 带入曲线方程，得到的积分溶解热将曲线 Y 求导得到Y'=B1+2B2*X+3B3*X^2，再将 n0=80，100，200，300 和 400 带入 Y'，得到该点的切线斜率即为微分稀释热；进而得到该点的切线方程，根据切线方程求得直线截距即为该店的微分溶解热：0n积分溶解热△solH/(kJ/mol) 微分稀释热（△solH/ n)T ,p,n0/(kJ*mol--2) 微分溶解热（△solH/ n0)T,p,n/(kJ*mol--2) 80 37.59 0.09763 29.78 100 39.41 0.08440 30.97 200 45.12 0.03426 38.27 300 47.15 0.0108 43.90 400 48.18 0.01416 42.52 最后计算n0从 80→100，100→200，200→ 300，300→400 的积分稀释热：80100100200200300300400积分稀释热ΔsolH(n02)- △solH(n01)(kJ/mol) 1.82 5.71 2.03 1.03 八、实验分析与思考：1、实验误差分析：（1）本实验用电热补偿法测量溶解热时，整个实验过程要注意电热功率的检测准确，但实验过程中电热功率则在变化，很难得到一个准确值。
如在实验进行仅2100s 左右时， 观察到加热功率由2.31W 变化到 2.32W，570s 左右变化到2.33W，之后没怎么变 实验数据处理时，采用全程2.33W 来求算补偿热 考虑到， 若本实验装置使用计算机控制技术，采用传感器收集数据，使整个实验自动化完成，则可以提高实验的准确度2）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，而实验中并没有将样品进行烘干，故而带来误差3）本实验的关键是确保样品充分溶解，因此实验前应将样品充分研磨，实验时需有合适的搅拌速度， 加入样品时速度要加以注意，防止样品进入杜瓦瓶过速，至使磁子陷住不能正常搅拌 .搅拌速度不适宜时，还会因水的传热性差而导致Q 值偏低4）加药品时，加料口上沾有一定量的药品，使实际加入的药品少于称量的药品导致Q偏低5）实验开始时为了体系在实验过程中能更接近绝热条件，减小热损耗，体系的设定温度应该比环境温度高0.5 ℃但是实验中实验室的温度越为17.7 ℃，且在不断变化， 而体系设定温度为19.21 ℃，导致实验液体温度太高，与外界发生热交换，造成误差2、通过实验，应该注意的有：（1）实验第一次因为疏忽，热补偿时间过长导致溶液，加入样品不能使体系温度降到零下，故而实验失败。
所以，放样品速度也不宜过慢，否则补偿法失败，需要重新进行实验2）本实验过程中要求P 保持稳定，如有不稳需随时校正3）实验中应尽量保证样品完全溶解，否则需要重做实验；实验过程中加热时间与样品的量是累计的，切不可在中途停止实验。