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溶解热的测定

溶解热的测定. 湘南学院化学与生命科学系. 实验目的. 1. 掌握量热装置的基本组合及电热补偿法测定热效应的基本原理。 2. 用电热补偿法测定 KNO 3 在不同浓度水溶液中的积分溶解热。 3. 用作图法求 KNO 3 在水中的微分冲淡热、积分冲淡热和微分溶解热。. 实验原理. 1. 在热化学中，关于溶解过程的热效应 , 有下列几个基本概念。 溶解热 在恒温恒压下， n 2 mol 溶质溶于 n 1 mol 溶剂 ( 或溶于某浓度溶液 ) 中产生的热效应，用 Q 表示，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。

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溶解热的测定

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  1. 溶解热的测定 湘南学院化学与生命科学系

  2. 实验目的 • 1. 掌握量热装置的基本组合及电热补偿法测定热效应的基本原理。 • 2. 用电热补偿法测定KNO3在不同浓度水溶液中的积分溶解热。 • 3. 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。 黄冈师范学院化学与应用化学学院

  3. 实验原理 1. 在热化学中，关于溶解过程的热效应,有下列几个基本概念。 溶解热 在恒温恒压下，n2mol溶质溶于n1mol溶剂(或溶于某浓度溶液)中产生的热效应，用Q表示，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，1mol溶质溶于n0mol溶剂中产生的热效应，用Qs表示。 微分溶解热 在恒温恒压下，1mol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

  4. 冲淡热 在恒温恒压下，1mol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1mol溶质及n01mol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Qd表示。 • 微分冲淡热 在恒温恒压下，1mol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，简写为

  5. 2. 积分溶解热QS可由实验直接测定，其它三种热效应则通过QS-n0曲线求得。 设纯溶剂和纯溶质的摩尔焓分别为Hm(1)和Hm(2)，当溶质溶解于溶剂变成溶液后，在溶液中溶剂和溶质的偏摩尔焓分别为H1，m和H2，m，对于由n1mol溶剂和n2mol溶质组成的体系，在溶解前体系总焓为H。 H＝n1Hm(1)＋n2Hm(2) (1) 设溶液的焓为H′， H′＝n1H1，m＋n2H2，m (2) 此混合（即溶解）过程的焓变为 ΔH = H΄ – H = nA（Hm，A – H*m，A）+ nB（Hm，B – H*m，B） = nAΔHm，A + nBΔHm，B

  6. 式中，ΔHm，A即为该浓度溶液的微分稀释热，ΔHm，B即为该浓度溶液的微分溶解热。式中，ΔHm，A即为该浓度溶液的微分稀释热，ΔHm，B即为该浓度溶液的微分溶解热。 • 根据上述定义，积分溶解热QS为 故在Qs ~ n0图上，某点切线的斜率即为该浓度溶液的微分稀释热，截距即为该浓度溶液的微分溶解热。 如图所示：

  7. 对A点处的溶液，其 积分溶解热Qs = AF 微分稀释热 = AD/CD 微分溶解热 = OC 从n01到n02的积分稀释热Qd = BG – AF = BE 图2-2-1 QS—n0关系图

  8. 3. 本实验是采用绝热式测温量热计，它是一个包括杜瓦瓶、搅拌器、电加热器和测温部件等的量热系统。装置及电路图如图2-2-2所示。 图2-2-2 量热器及其电路图 1-伏特计；2-直流毫安表；3-直流稳压电源；4-测温部件5-搅拌器；6-漏斗

  9. 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Q。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Q。 • Q=I2Rt=UIt • 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)；t为通电时间(s)。 • 利用电热补偿法，测定KNO3在不同浓度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。

  10. 实验步骤 1. 将8个称量瓶编号，在台秤上称量，依次加入干燥好并在研钵中研细的KNO3，其重量分别为2.5g、1.5g、2.5g、2.5g、3.5g、4g、4g和4.5g，再用分析天平称出准确数据。称量后将称量瓶放入干燥器待用。 2. 在台秤上用杜瓦瓶直接称取200.0g蒸馏水，按图2-2-2装好量热器。连好线路(杜瓦瓶用前需干燥)。 3. 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，开动搅拌器进行搅拌，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全部掸入杜瓦瓶中，然后用塞子堵住加样口。

  11. 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8份样品全部加完为止。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8份样品全部加完为止。 • 4. 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，把量热计等器皿洗净放回原处。 • 5. 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。

  12. 实验注意事项 实验过程中要求I、U值恒定，故应随时注意调节。 实验过程中切勿把秒表按停读数，直到最后方可停表。 固体KNO3易吸水，故称量和加样动作应迅速。为确保KNO3迅速、完全溶解，在实验前务必研磨到200目左右，并在110℃烘干。 整个测量过程要尽可能保持绝热，减少热损失。因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严。

  13. 实验数据处理 1. 根据溶剂的质量和加入溶质的质量，求算溶液的浓度，以n0表示： 2. 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QS-n0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淡热，以及n0从80→100，100→200，200→300，300→400的积分冲淡热。

  14. 思考题 1. 对本实验的装置你有何改进意见？ 2. 试设计溶解热测定的其它方法。 3. 试设计一个测定强酸(HCl)与强碱(NaOH)中和反应的实验方法。如何计算弱酸(HAc)的解离热？ 4. 影响本实验结果的因素有哪些？

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