溶解熱的测定(自编).docxVIP

实验 溶解热的测定I．目的要求掌握用电热补偿法测定溶解热的实验方法；掌握用作图法求解在水中的微分稀释热、积分稀释热和微分溶解热；懂得积分溶解热、微分溶解热、积分稀释热、微分稀释热的定义及其在化学热力学运算中的运用。II．基本原理在对化学反应过程进行热力学运算时，除燃烧热，生成热外，溶解热也是重要的热化学数据之一；特别是在溶液状态下，必须知道物质的溶解热，才能准确地算出反应热。溶解热是一物质溶解于溶剂过程的热效应。它有积分溶解热和微分溶解热两种。前者指在恒温恒压下，溶质溶解在一定量（）的溶剂中时所产生的热效应，以表示。后者指在恒温恒压下，溶质溶解在无限量的一定浓度的溶液中所产生的热效应。以表示。把溶剂加到溶液中使之稀释，其热效应称为稀释热。它有积分稀释热和微分稀释热两种。前者指在恒温恒压下，把原为含溶质和物质的量为溶剂的溶液稀释到含溶剂为时的热效应，以表示。后者指在恒温恒压下，将溶剂加到无限量的某一定浓度的溶液中所产生的热效应。以表示。积分溶解热由实验直接测定，其他三种热效应可通过曲线图求解。设纯溶剂、纯溶质的摩尔焓分别为和，溶液中溶剂和溶质的偏摩尔焓分别为和，对于物质的量为的溶剂和物质的量为的溶质所组成的系统而言，在溶质溶解前： ⑴在溶质溶解后：如果连续不断地往此系统中加入和的溶剂和溶质，但保持，即保持系统的浓度不变，此时和因当为一常数，因此可将上式进行如下积分：即得到两种物质系统偏摩尔量的集合公式： 可写成： ⑵因此溶解过程的热效应为：式中为在指定浓度的溶液中溶剂与纯溶剂摩尔焓的差，即为微分稀释热；为在指定浓度的溶液中溶质与纯溶质摩尔焓的差，即为微分溶解热。根据积分溶解热的定义： ⑶⑶式中的可由实验测定，由实验中所用的溶质和溶剂的物质的量计算得到。做出曲线，如图1。不同点的切线的斜率为对应于该浓度溶液的微分稀释热，即 图1 Qs-n0 曲线图QsQd；该切线在纵坐标上的截距，即相应于该浓度溶液的微分溶解热；而在含有溶质的溶液中加入溶剂使溶剂量由物质的量增至物质的量过程的积分稀释热。欲求溶解过程的各种热效应，应当测定各种浓度下的摩尔积分溶解热。本实验采用累加的方法，先在纯溶剂中加入溶质，测出溶解热，然后在这溶液中再加入溶质，测出热效应，根据先后加入溶质总量可求出，而各次热效应总和即为该浓度下的溶解热。因本实验测定在水中的溶解热是一个吸热过程，热量的标定可用电热补偿法，即先测定体系的起始温度，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。再由下式可求算出溶解热 ⑷式中为电流强度（）；为加热器电阻（）；为加热器两端的电压（）；为通电时间（）。图2 溶解热实验装置III．仪器 试剂溶解热测定仪1套；干燥器1个；称量瓶（）8个，（）1个；小漏斗1个；毛笔1支；。IV．实验步骤将固体研磨，置于蒸发皿上在120℃烘箱中干燥2小时后转入称量瓶，放入干燥器冷却待用。将8个称量瓶编号，用天平依次分别称取约2.5g、1.5g、2.5g、3.0g、3.5g、4.0g、4.0g和4.5g的然后用电子天平准确称出样品的质量（准确至0.1mg）,把称好的样品放入干燥器中待用。擦干净杜瓦瓶，直接在天平上称取216.2g蒸馏水。打开溶解热测定仪电源（先不加补偿电流），预热10min。擦干温度传感器置于环境中，测定环境温度（即室温）。将杜瓦瓶置于测定系统中，打开搅拌器开关，调节合适搅拌速度。打开加热器开关，系统开始升温，迅速调节加热功率在2.5W左右。当系统温度升至高于环境温度（即室温）0.5℃时，按“温差置零”按钮，迅速加入第一份样品，系统温度开始下降，同时开始计时，加热期间每分钟记录电流、电压各一次，当温差升至0.0℃时，再记录时间、电流、电压各一次；然后迅速加入第二份样品，系统温度又开始下降，同时开始计时，加热期间每分钟记录电流、电压各一次，当温差又升至0.0℃时，再记录时间、电流、电压各一次；同理，依次加入并测量第三至第八份样品。V．数据处理自行设计实验数据记录表，正确记录实验数据。根据溶质和溶剂的物质的量计算出按下式计算每份样品溶解过程电流和电压的平均值 计算每份样品溶解过程中的加热时间计算出各次加入样品的热效应计算不同浓度溶液的积分溶解热（应将热效应求和后计算积分溶解热）作出曲线，通过曲线求出、、、、的、、以及n0从80→100，100→200，200→300，300→400的积分稀释热。VI．思考题能否用电热补偿法测定放热反应的热效应？根据曲线讨论逐渐变大时各种热效应的变化趋势。讨论在溶液状态下，利用溶解热数据求反应热的理论依据。 温州大学物理化学实验室编