溶解熱的测定1.docVIP

实验一、溶解热的测定 一、实验目的 1.用电热补偿法测定KNO3在不同浓度水溶液中的积分溶解热； 2.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。 二、重点与难点 1.四种熔解热的概念及其与摩尔焓、偏摩尔焓的关系 2.电热补偿法测定热效应的基本原理； 3.如何从实验所得数据求KNO3的积分溶解热及其它三种热效应； ?三、实验原理 1.在热化学中，关于溶解过程的热效应，引进下列几个基本概念。 溶解热 在恒温恒压下，n2摩尔溶质溶于n1摩尔溶剂(或溶于某浓度的溶液)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，一摩尔溶质溶于n0摩尔溶剂中产生的热效应，用Qs表示。 微分溶解热 在恒温恒压下，一摩尔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 。 冲淡热 在恒温恒压下，一摩尔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，把原含一摩尔溶质及n01摩尔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，一摩尔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 。 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n1摩尔溶剂和n2摩尔溶质组成的体系，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) 因此溶解过程热效应Q为 Q =ΔmixH=H - H= n1［H1。m – Hm(1)］+n2［H2，m – Hm(2)］ =n1ΔmixHm(1)+n2ΔmixHm(2) (3) 式中，ΔmixHm (1)为微分冲淡热，ΔmixHm (2)为微分溶解热。根据上述定义，积分溶解热QS为 ? （4） 在恒压条件下，Q=ΔmixH，对Q进行全微分 （5） 上式在比值 恒定下积分，得 ???? ?? （6） 全式以n2除之 （7） ? 因 （8） 则 （9） 将(8)、(9)代入(7)得: ???????? ???? （10） 对比(3)与(6)或(4)与(10)式， ? 以QS对n0作图，可得图Ⅲ-2-1的曲线关系。 在图Ⅲ-2-1中，AF与BG分别为将一摩尔溶质溶于n01和n02摩尔溶剂时的积分溶解 热QS，BE表示在含有一摩尔溶质的溶液中加入溶剂，使溶剂量由n01摩尔增加到n02摩尔过 程的积分冲淡热Qd。 Qd=(QS)n02 - (QS)n01=BG – EG (11) 图Ⅲ-2-1中曲线A点的切线斜率等于该浓度溶液的微分冲淡热。 切线在纵轴上的截距等于该浓度的微分溶解热。 图1-2-1 QS—n0关系图 由图Ⅲ-2-1可见，欲求溶解过程的各种热效应，首先要测定各种浓度下的积分溶解热，然后作图计算。 图1-2-2 量热器示意图 1.数字温度计；2.搅拌器；3.杜瓦瓶；4.加样漏斗；5.加热器。 3.测量热效应是在“量热计”中进行。量热计的类型很多，分类方法也不统一，按传热介质分有固体或液体量热计，按工作温度的范围分有高温和低温量热计等。一般可分为两类:一类是等温量热计，其本身温度在量热过程中始终不变，所测得的量为体积的变化，如冰量热计等;另一类是经常采用的测温量热计，它本身的温度在量热过程中会改变，通过测量温度的变