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1、华南师范大学实验报告课程名称物理化学实验实验项溶解热的测定【实验目的】1. 用量热计简单测定硝酸钾在水中的溶解热。2. 掌握贝克曼温度计的调节和使用。【实验原理】盐类的溶解往往同时进行着两个过程：一是晶格破坏，为吸热过程；二是离子 的溶剂化，为放热过程。溶解热是这两种热效应的总和。最终是吸热还是放热，则 由这两种热效应的相对大小来决定。本实验在定压、不做非体积功的绝热体系中进行时，体系的总焓保持不变，根(3.1)据热平衡，即可计算过程所涉及的热效应。A H 二（WC + WC ） + C -ATsol mW112231式中：A H为盐在溶液温度和浓度下的积分溶解热，单位：kjmo1-i；Sol
2、 mW为溶质的质量，单位：kg；1AT为溶解过程的真实温差，单位：K；图3.1溶解热测定装配图1.磁力搅拌器；2.搅拌磁子；3杜瓦瓶；4漏斗；5传感器；6.SWCIIC数字贝克曼温度仪度升W为水的质量，单位：kg；2M为溶质的摩尔质量，单位：kg mo1-i；C、C分别为溶质和水的比热，单位：1 2kJ - kg -1K-1 ；C为量热计的热容（指除溶液外，使体系温 3高1C所需要的热量），单位：kJ。实验测得W、W、AT及量热计的热容后，即可按(3. 1)式算出熔解热 H 。1 2 Sol m【仪器与药品 】溶解热测量装置一套(如图3.1所示)；00ml量筒一个；Cl(A.R.) ；NO (
3、A.R.)3【实验步骤】1量热计热容的测定：本实验采用氯化钾在水中的溶解热来标定量热计热容c。为此，先在干净的量3热计中装入500m 1蒸馏水，将与贝克曼温度计接好的传感器插入量热计中，放在磁 力搅拌器上，启动搅拌器, 保持6090 转分钟的搅拌速度，此时，数字显示应在 室温附近，至温度变化基本稳定后，每分钟准确记录读数一次，连续8 次后，打开 量热计盖，立即将称量好的 10 克氯化钾(准确至0.01 克)迅速加入量热计中，盖上 盖，继续搅拌，每分钟记录一次读数，读取 12次即可停止。然后用普通水银温度计 测出量热计中溶液的温度，倒掉溶液。2硝酸钾溶解热的测定：用硝酸钾代替氯化钾重复上述实验，
4、区别是称取硝酸钾的 质量为7克(准确至0.01g)。完成一次实验后，溶液不倒掉。同样连续读数8次后， 再向溶液中加入 7 克硝酸钾，再读取12次温度完成第二次测量。实验结束，倒掉溶 液【数据的处理】1.各样品溶解前后温差的雷诺校正图AT=T2T = 19.413320.5135= 1.1002C硝酸钾(600:1)溶解前后温差的雷诺様止20.620.4 -20.2-20.0-19.8 -硝酸钾容解前后退羞的雷诺校正69.T49飒数：30卽次AT=T2T1 = 19.519320.4591 = 0.9498C20V -20.220.019.819.6 -硝醸钾(4D01)溶解勺后温差的雷诺校正9
5、O.9.次熱30s/ftAT=T2T = 19.087220.1553= 1.0681C硝酸钾(300:1)溶解盯肓温差的雷诺校正T2片=18.5848 19.9837= 1.3989CX温度值1鱼啪AT=硝W(2D0：1)溶解前后温差的雷诺检正硝酸钾涪解丽后温差的雷诺校正21 21.0T1 =20.93832L1.5-20.0-19.5-T2=18 918019.U18.5-18.0 -17.5 -T2=16.896017.0-1T2=16 86511S.5 -16.0102Q20次熱3次T1 =20,9390培疋、f X XAT=T2T = 16.865120.9383=4.0732Cx蛊
6、层值2样品质量KClKNO3600:1500:1400:1300:1200:1100:1空称量纸0.29450.28700.20070.27370.28290.28090.2817纸+样品4.43762.16032.46603.08264.02515.898211.5174纸+剩余样品0.29460.28730.20580.27380.32750.28090.2817实际加入质量4.14301.87302.26022.80883.69765.617311.2357文献值：不同温度下的KC1在水中的溶解热t/CA ,H /kJt/CA ,H /kJt/CA ,H /kJ1019.8951718.
7、7652417.7031119.7951818.6022517.5561219.6231918.4432617.4141319.5982018.2972717.2721419.2762118.1462817.1381519.1002217.9952917.0041618.9332317.682实验测得的温度为：17.9C，则选取18C的A lH /kJ =18.602 kJ/molsol m3.结果计算K = -m C (KCl,s) + m C(H 0,1)+ 叭 仏sH i p22m -AT1计算量热计的热容(U430 x10-3 x 0699 + 200 x10-3 x 418丄 7：5
8、狀：100& 讪993 吨计算硝酸钾在水中溶解的溶解焓根据公式：A H = -m 7C (KNO ,s) + m /C(H 0,1) + K + T / - T /1 Msol m1 p32221 m1 = -(n 7 x 0.9522 + 200x 10-3 x 4.184 + 0.0993)T / - T /1101.10121 m1绘制UHmno曲线I根据公式：n m / Mn = =水水一m x M水 KNO3200g x 101.10g/mol18 g / mol x m各浓度的 n0 值 。kno3600:1500:1400:1300:1200:1100:1加入质量（g）1.873
9、02.26022.80883.69765.617311.2357n0599.7508497.0062399.9335303.8007199.977499.9789校正后温差 0.72710.9498 1.0681 1.39892.10264.0732溶解焓 4olHm (kJ/mol)36.809236.628636.091435.939435.626834.70120 n m / M KNO KNO KNO333m x MKNO水3KNO3在Excel中绘制A Hn关系曲线，并使用多种类型的函数对曲线拟合得曲线方程。 sol 0对比上面四种(二项式、指数、乘幂、对数)拟合曲线图，使用对数函数
10、拟合出的A soiHm n0曲线最为理想，故拟合得曲线方程为：Y=1.1335 ln(x)+29.502R2=0.97634积分熔解焓，积分稀释焓，微分熔解焓，微分稀释焓的求算将n0=lOO、200、300、400、500、600代入3中的曲线方程，求出溶液在这几点处的积分溶解 焓。n0100200300400500600A H (KJ/mol)sol m34.722035.507635.967236.293336.546336.7529A H (KJ/mol)sol34.722035.507635.967236.293336.546336.7529将所得曲线方程对n求导，将上述几个n值代入所
11、得的导函数，求出这几个点上的切线斜率,即为溶液 n 在这几点处的微分稀释焓： 00求得一阶导数方程为：yxn0100200300400500600微分稀释焓（KJ/mol）0.0113350.0056680.0037780.0028340.0022670.001889利用一元函数的点斜式公式求截距，可得溶液在这几点处的微分溶解焓。n0100200300400500600微分溶解焓（KJ/mol）33.588534.374134.833735.159835.412835.6194最后，计算溶液n为100-200, 200-300,300-400, 400-500, 500-600时的积分稀释焓。
12、 0n0100-200200-300300-400400-500500-600积分溶解焓（KJ/mol）0.78560.45960.32610.25300.2066实验讨论】1. 根据积分溶解热的定义，可知随着n增大，A H应该不断增大的，且增大的速率逐渐变慢。图0 sol中拟合的二次曲线并不是与此严格相符的，在n =700左右有下降趋势。所以，该拟合曲线线只能概0括实验进行范围内的A Hn的关系。若要得到更大范围内的关系曲线，需要增加实验组数，获得 sol 0更全面的数据 另外，拟合函数的选择也不是唯一的。对于多项式拟合，次数越高，相关度越好。当本实验用2次拟合，相关度已经有0.998，无需
13、再选择更高次的曲线方 程。当然，也可以用指数，对数等函 数进行拟合。所得到的拟合曲线，均是A H与n的经验关系。sol 02. 硝酸钾溶解在水中吸热，这是破坏硝酸钾的晶格能，硝酸钾的电离能以及溶剂化热等能量的综合效应。从实验结果看出，溶剂的量n越多，吸热也越多，这可能是与溶剂化热有关，溶剂的量不0同，会影响K+,NO -周围的水合离子数。33. 溶剂量的影响随着溶剂量的增多而逐渐减弱，反映在图中曲线的斜率减少上。当溶剂很多时， 加入少量的溶剂，浓度的变化甚小。这些体现在微分稀释热上。微分稀释热定义为1mol溶质溶解 在无限量一定浓度溶液中产生的热效应。按此定义，在定温定压下它为一定值。实验处理得到的微 分稀释热是不断变小的，这是因为溶液量并不是无限的。当溶剂量很大时，认为溶液浓度不再变化， 这时得到的微分稀释热便趋于稳定了。A Hn最终应为一线性关系。sol4. 在不同温度压力下，硝酸钾
