凝固点降低法测定摩尔质量预习报告.docVIP

凝固点降低法测定摩尔质量 实验目的 1．用凝固点降低法测定尿素的摩尔质量； 2．掌握固点降低法测摩尔质量的原理； 3. 理解、绘制冷却曲线，并通过冷却曲线校正凝固点。 实验原理 假设溶质在溶液中不发生缔合和分解，也不与固态纯溶剂生成固溶体，则由热力学理论出发，可以导出理想稀薄溶液的凝固点降低值?Tf（即纯溶剂和溶液的凝固点之差）与溶质质量摩尔浓度bB之间的关系： （1）由此可导出计算溶质摩尔质量MB的公式： （2）以上各式中：分别为纯溶剂、溶液的凝固点，单位K；mA、mB分别为溶剂、溶质的质量，单位kg；Kf为溶剂的凝固点降低常数，与溶剂性质有关，单位K·kg·mol-1；若已知溶剂的Kf值，通过实验测得?Tf，便可用式(2)求得MB。也可由式(1)通过?Tf－mB的关系，线性回归以斜率求得MB。 通常测定凝固点的方法是将溶液逐渐冷却，使其结晶。但是，实际上溶液冷却到凝固点，往往并不析出晶体，这是因为新相形成需要一定的能量，故结晶并不析出，这就是所谓过冷现象。然后由于搅拌或加入晶种促使溶剂结晶，由结晶放出的凝固热，使体系温度回升。从相律看，溶剂与溶液的冷却曲线形状不同。对纯溶剂，固－液两相共存时，自由度f=1-2+1=0，冷却曲线出现水平线段，其形状如图1(1)所示。对溶液，固－液两相共存时，自由度f=2-2+1=1，温度仍可下降，但由于溶剂凝固时放出凝固热，使温度回升，回升到最高点又开始下降，所以冷却曲线不出现水平线段此时应按图1(3)所示方法加以校正。 （1）理想状态下的溶剂 （2）有过冷的溶剂 （3）有过冷的溶液 仪器和试剂 凝固点测定仪，精密电子温差测量仪，电子天平，移液管(50mL)，蒸馏水，尿素，粗盐，冰 操作步骤 1．准备冷浴 冰水浴槽中装入三分之二的冰和三分之一的水，将温度传感器插入冷浴中，取适量粗盐与冰水混合，使冷浴温度达到-2℃～-3℃，将电子温差测量仪采零、锁定，将定时时间间隔为设10s。 2．溶剂冷却曲线的测定 用移液管向清洁、干燥的凝固点管内加入50mL纯水，插入洁净的搅拌环和温度传感器，不断搅拌，观察水温的变化，当水温接近1℃时，开始记录“温差”值，并加快搅拌速度，待温度回升后，恢复原来的搅拌，如此可以减少数据的组数。通常水温的变化规律为“下降→上升→稳定”，即有过冷现象。当温度达到稳定段后，在稳定段再读数5～7组，即可结束读数。取出凝固点管，用手捂住管壁片刻，同时不断搅拌，使管中固体全部融化，重复测定溶剂温度随时间的变化关系，共三次，每次的稳定段读数之差不超过0.006℃，三次平均值作为纯水的凝固点。 3．溶液冷却曲线的测定 用电子天平称量约0.4g的尿素。如前将凝固点管中的冰融化，将准确称量的尿素加入管中（若在步骤2的搅拌时带出较多的水，可重新移取50ml），待其溶解后，同步骤2测定溶液的温度随时间的变化关系，共三次。 数据的记录和处理 各取一组合理数据，在坐标纸上绘制纯溶剂和溶液的冷却曲线，分别找出纯溶剂和溶液的凝固点，并求出凝固点降低值?Tf，用相关公式计算出尿素的摩尔质量，并与理论值进行比较。 时间/s 纯水 尿素 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 六．注意事项 1．实验所用的凝固点管必须洁净、干燥。 2．冷却过程中的搅拌要充分，但不可使搅拌桨超出液面，以免把样品溅在器壁上。 3．结晶必须完全融化后才能进行下一次的测量。 4．凝固点测定仪经“清零”、“锁定”后，其电源就不能关闭。