溶解熱的测定预习详细内容.docVIP

KNO3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、预习要求 1.复习溶解过程热效应的几个基本概念。 2.掌握电热补偿法测定热效应的基本原理。 3.了解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。 4.了解影响本实验结果的因素有那些。 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()可由实验直接测定，其它三种热效应则通过—n0曲线求得。 设纯溶剂和纯溶质的摩尔焓分别为和，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和，对于由摩尔溶剂和摩尔溶质组成的体系，在溶解前体系总焓为H。 ??????? ( 1 ) 设溶液的焓为H′， ?????????????? ? ( 2 ) 因此溶解过程热效应Q为 ???? ????????? ( 3 ) ????????????????????????????????????????????? 式中，为微分冲淡热，为微分溶解热。根据上述定义，积分溶解热为 （4） 在恒压条件下，，对进行全微分 ? （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,微分冲淡热 可表示为 　 以对作图，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和摩尔溶剂时的积分溶解热，BE表示在含有一摩尔溶质的溶液中加入溶剂，使溶剂量由摩尔增加到摩尔过程的积分冲淡热。 (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。 由（10）式 可知，切线在纵轴上的截距等于该浓度的微分溶解热。 图Ⅲ-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。 一般量热计由数字式精密温度计、搅拌器、杜瓦瓶、加样漏斗和加热器等组成。 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，通过测量温度的变化进行量热，这种量热计又可以是外壳等温或绝热式的等。本实验是采用绝热式测温量热计，它是一个包括量热器、搅拌器、电加热器和温度计等的量热系统，如图Ⅲ-2-2所示量热计直径为8cm、容量为1000mL的杜瓦瓶，并加盖以减少辐射、传导、对流、蒸发等热交换。电加热器是用直径为0.1mm的镍铬丝，其电阻约为10Ω，装在盛有油介质的硬质薄玻璃管中，玻璃管弯成环形，加热电流一般控制在300mA～500mA。为使均匀有效地搅拌，一般用电动搅拌器，也可按捏长短不等的