1凝固点降低法测定摩尔质量.doc

实验一 凝固点降低法测定摩尔质量 【目的要求】 2．掌握精密电子温差仪的使用方法。 【实验原理】 (Tf = Tf0 －Tf = Kfb （1） 式中：Tf0 纯溶剂的凝固点； Tf 浓度为b的溶液的凝固点； Kf 溶剂的凝固点降低常数。 若已知某种溶剂的凝固点降低常数 Kf ，并测得溶剂和溶质的质量分别为mA , mB的稀溶液的凝固点降低值(Tf，则可通过下式计算溶质的摩尔质量MB。 (2) 式中Kf的单位为K· kg·mol-1 凝固点降低值的大小，直接反映了溶液中溶质有效质点的数目。如果溶质在溶液中有离解、缔合、溶剂化和配合物生成等情况，这些均影响溶质在溶剂中的表观分子量。因此凝固点降低法也可用来研究溶液的一些性质，例如电解质的电离度、溶质的缔合度、活度和活度系数等。 纯溶剂的凝固点为其液相和固相共存的平衡温度。若将液态的纯溶剂逐步冷却，在未凝固前温度将随时间均匀下降，开始凝固后因放出凝固热而补偿了热损失，体系将保持液一固两相共存的平衡温度而不变，直至全部凝固，温度再继续下降。其冷却曲线如图1中1所示。但实际过程中，当液体温度达到或稍低于其凝固点时，晶体并不析出，这就是所谓的过冷现象。此时若加以搅拌或加入晶种，促使晶核产生，则大量晶体会迅速形成，并放出凝固热，使体系温度迅速回升到稳定的平衡温度；待液体全部凝固后温度再逐渐下降。冷却曲线如图1中2。 图1 纯溶剂和溶液的冷却曲线 图2 外推法求纯溶剂和溶液的凝固点 溶液的凝固点是该溶液与溶剂的固相共存的平衡温度，其冷却曲线与纯溶剂不同。当有溶剂凝固析出时，剩余溶液的浓度逐渐增大，因而溶液的凝固点也逐渐下降。因有凝固热放出，冷却曲线的斜率发生变化，即温度的下降速度变慢，如图1中3所示。本实验要测定已知浓度溶液的凝固点。如果溶液过冷程度不大，析出固体溶剂的量很少，对原始溶液浓度影响不大，则以过冷回升的最高温度作为该溶液的凝固点，如图1中4所示。 确定凝固点的另一种方法是外推法，如图2所示，首先记录绘制纯溶剂与溶液的冷却曲线，作曲线后面部分（已经有固体析出）的趋势线并延长使其与曲线的前面部分相交，其交点就是凝固点。 【仪器】25ml 洗耳球 天平（0.0001g） 锤子 毛巾 滤纸 冰块 环己烷（A.R.） 萘（A.R.） 【实验步骤】Tf。 图3 实验装置 方法一：通过观察温度回升的最高点，确定纯溶剂和溶液的凝固点 1）参见本书B1-5部分，熟悉精密电子温差仪的使用方法。 2）安装实验装置。实验装置如图C6.3所示，检查测温探头，要求洁净，可以用环己烷清洗测温探头并晾干。冰水浴槽中准备好冰和水，温度最好控制在3.5℃左右。用移液管取25.00ml（或用0.01g精度的天平称量20.00g左右）分析纯的环己烷注入已洗净干燥的凝固点管中。注意冰水浴高度要超过凝固点管中环己烷的液面，将精密电子温差仪的测温探头擦干、插入凝固点管中，注意测温探头应位于环己烷的中间位置，检查搅拌杆，使之能顺利上下搅动，不与测温探头和管壁接触摩擦。 3）环己烷凝固点的测定。先粗测凝固点，将凝固点管直接浸入冰水浴中，平稳搅拌使之冷却，当开始有晶体析出时，放入外套管中继续缓慢搅拌，待温度较稳定温差仪的示值变化不大时，按温差仪的“设定”按钮。此时温差仪显示为“0.000”，也就是环己烷的近似凝固点。取出凝固点管，用手微热，使结晶完全熔化（不要加热太快太高）。然后将凝固点管放入冰水浴中，均匀搅拌。当温度降到比近似凝固点高0.5K时，迅速将凝固点管从冰水浴中拿出，擦干，放入外套管中继续冷却到比近似凝固点低0.2～0.3K，开始轻轻搅拌，此时过冷液体因结晶放热而使温度回升，此稳定的最高温度即为纯环己烷的凝固点。使结晶熔化，重复操作，直到取得三个偏差不超过士0.005K的数据为止。 4）溶液凝固点的测定。用分析天平称量压成片状的萘0.10(0.12g，小心地从凝固点支管加入凝固点管中，搅拌使之全部溶解。同上法先测定溶液的近似凝固点，再准确测量精确凝固点，注意最高点出现的时间很短，需仔细观察。测定过程中冷度不得超过0. 2K，偏差不得超过0. 005K。 方法二：通过作步冷曲线测得纯溶剂和溶液的凝固点 检查测温探头，要求洁净，可以用环己烷清洗测温探头并晾干。准备冰块，将冰从容器中取出（如何取），用布包好，用木锤砸成碎块备用。准备冰水浴。按图示将仪器安装好。 纯溶剂环己烷凝固点的测定：记录此时室温，取25.00ml环己烷放入洗净干燥的凝固点管中，将精密温差仪的测温探头插入凝固点管中，注意测温探头应位于环己烷液体的中间位置。将凝固点管直接放入冰水浴中，均匀缓慢地搅拌，1～2s一次为宜。观察温度变化，当温度显示基本不变或变化缓慢时，说明此时液相中开始析出固相，按精密温差仪的“设定”按钮，此时温差仪显示为“0.000”