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1、湖 南 工 业 大 学包装工程 专业实验报告实验者：林剑忠 年级：大二 同实验者：及晨曦 江璐琳 实验一 计算机联用测定无机盐溶解热一 实验目的 1. 用量热计测定KNO3的积分溶解热。2. 掌握量热实验中温差校正方法以及与计算机联用测量溶解过程动态曲线的方法。二 实验原理 盐类的溶解过程通常包含着两个同时进行的过程：晶格的破坏和离子的溶剂化。前者为吸热过程，后者为放热过程。溶解热是这两种热效应的总和。因此，盐溶解过程最终是吸热或放热，是由这两个热效应的相对大小所决定的。常用的积分溶解热是指等温等压下，将1摩尔溶质溶解于一定量溶剂中形成一定浓度溶液的热效应。溶解热的测定可以在具有良好绝热层的量
2、热计中进行的。在恒压条件下，由于量热计为绝热系统，溶解过程所吸收的热或放出的热全部由系统温度的变化反映出来。为求KNO3溶解过程的热效应，进而求得积分溶解热（即焓变H），可以根据盖斯（ecc）定律将实际溶解过程设计成两步进行，如图2-1，量热器 + 水 + KNO3t1,p量热器 + KNO3水溶液t1,p量热器 + KNO3水溶液t2,p 图2-1 KCl溶解过程的图解 由图2-1可知，恒压下焓变H为两个过程焓变H1和H2 之和，即：H = H1 + H2 (2-1)因为量热计为绝热系统，QP=H1所以在t1温度下溶解的恒压热效应H为： H=H2=K(t1+t2)=K(t2-t1) (2-2
3、)式中K是量热计与KNO3水溶液所组成的系统的总热容量，(t2t1 )为KNO3溶解过程系统的温度变化值t溶解。设将质量为m的KNO3溶解于一定体积的水中，KNO3的摩尔质量为M，则在此浓度下KNO3的积分溶解热为： (2-3)K值可由电热法求取。即在同一实验中用电加热提供一定的热量Q，测得温升为，则。若电热丝电阻为R，电流强度为I，通电时间为, 则： （2-4）所以， （2-5）由于实验中搅拌操作提供了一定热量，而且系统也并不是严格绝热的，因此在盐溶解的过程或电加热过程中都会引入微小的额外温差。为了消除这些影响，真实的t溶解与t加热应用图2-2所示的外推法求取。图2-2表示电加热过程的温度时
4、间 (t ) 曲线。AB线和CD线的斜率分别表示在电加热前后因搅拌和散热等热交换而引起的温度变化速率。tB和tC分别为通电开始时的温度和通电后的直线段的最初温度。真实的必须在t加热必须在 tB和tC间进行校正，去掉由于搅拌和散热等所引起的温度变化值。为简便起见，设加热集中在加热前后的平均温度tE （即tB和tC的中点）下瞬间完成，在tE前后由搅拌或散热而引起的温度变化率即为AB线和CD线的斜率。所以将AB、CD直线分图2-2 求的外推法作图加热t 分别外推到与tE对应时间的垂直线上，得到G、H两交点。显然GN与PH所对应的温度差即为tE前后因搅拌和散热所引起温度变化的校正值。真实的 t加热应为
5、H与G两点所对应的温度tH与tG之差。三 试剂与仪器 试剂：干燥过的分析纯KNO3。仪器：量热计，磁力搅拌器，直流稳压电源，电流表，信号处理器， 电脑，天平。四 实验步骤 1. 用量筒量取100 mL去离子水，倒入量热计中并测量水温。2. 在干燥的试管中称取2.72.9 g干燥过的KNO3 （精确到 0.01g）。3. 先打开信号处理器，调压器，再打开电脑。自动进入实验软件，在“项目管理”中点击“打开项目”，选择“溶解热测定”，点击“打开项目”，输入自己的学号和称取样品的质量。4. 系统提示装入式样的后立即装入待测样品。5. 等待测试结果，注意数据变化。测试完毕，系统自动保存读取。五 实验数据
6、及数据处理（实验数据见附表）数据分析：（1）测得：KNO3质量m2.8g 盐溶解温差 t溶t溶解= t2-t1 = -1.865K加热升温 t热t加热= tHtG = 1.983K （2）按式K= I/t加热计算系统总热容量K。K= I/t加热=Q/t加热=977.601/1.983=492.99J/K（3）按式solHm=HM/m= -KM/m，t溶解计算KNO3的积分溶解热solHm。solHm=HM/m= -KM/m，t溶解=-492.9*101/2.8*1.865=9533.30J/molK2附表：六 思考题1. 溶解热与哪些因素有关？本实验求得的KCl溶解热所对应的温度如何确定？是溶
7、解前的温度还是溶解后的温度？还是两者的平均值？答：与溶质、溶剂性质、溶解温度及浓度有关。本实验对应的溶解温度即盐溶解前的水温。2为什么要用作图法求得如何求得？答：由于试验中搅拌操作提供了一定热量，而且系统也并不是严格绝热的，因此在盐溶解的过程或电加热过程中都会引入微小的额外温差。为了消除影响，真实的t溶解与t加热。应用上图2-2所示的外推法求取3本实验如何测定系统的总热容量K？若用先加热后加盐的方法是否可以？答：用电热法测定系统的总热容量K；不可以，因为要求的是量热计与盐溶液的热容量，而不是量热计与水的热。4在标定系统热容过程中，如果加热电流过大或加热时间过长，是否会影响实验结果的准确性？为什么？答：不会；H是状态量，与过程无关 1
