凝固点降低法测摩尔质量.ppt

实验目的 了解并掌握溶液凝固点的测定技术。 用凝固点降低法测定萘的摩尔质量。 通过实验进一步理解溶液理论。 实验原理 实验原理 仪器与药品 实验步骤 结果处理 注意事项 思考与讨论 * * 物理化学实验 凝固点降低法测摩尔质量 主讲教师: 方冉 2011 03 01 溶液的凝固点通常指溶剂和溶质不生成固溶体的情况下，固态纯溶剂和液态溶液平衡时的温度。 稀溶液中溶剂遵守拉乌尔定律： PA = PA*xB。根据拉乌尔定律，一定温度下溶液中溶剂的蒸气压 PA小于纯溶剂的蒸气压 PA*，因此溶液的凝固点通常低于纯溶剂的凝固点，如图所示： 液态纯溶剂 PA*-T 曲线与固态纯溶剂 PAs-T 曲线相交于A点 ( T =Tf* ) 。在此温度下，液态纯溶剂和固态纯溶剂的蒸气压均为 PA*，化学势相等，平衡可逆。Tf* 即为纯溶剂的凝固点。 当稀溶液凝固析出纯固体溶剂时，则溶液的凝固点低于纯溶剂的凝固点，其降低值与溶液的质量摩尔浓度成正比。即 ΔTf ＝Tf* － Tf ＝ Kf mB 式中，ΔTf 为凝固点降低值，Tf*为纯溶剂的凝固点，Tf为溶液的凝固点，mB为溶液中溶质B的质量摩尔浓度，Kf为溶剂的质量摩尔凝固点降低常数，它的数值仅与溶剂的性质有关。 若称取一定量的溶质WB(g)和溶剂WA(g)，配成稀溶液，则此溶液的质量摩尔浓度为 式中，MB为溶质的分子量。将该式代入(1)式，整理得： （1） （2） 若已知某溶剂的凝固点降低常数Kf值，通过实验测定此溶液的凝固点降低值ΔTf，即可根据(2)式计算溶质的分子量MB。 f 通常测凝固点的方法是将溶液逐渐冷却，但冷却到凝固点，并不析出晶体，往往成为过冷溶液。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，当放热与散热达到平衡时，温度不再改变。此固液两相共存的平衡温度即为溶液的凝固点。但过冷太厉害或寒剂温度过低，则凝固热抵偿不了散热，此时温度不能回升到凝固点，在温度低于凝固点时完全凝固，就得不到正确的凝固点。从相律看，溶剂与溶液的冷却曲线形状不同。对纯溶剂两相共存时，自由度f*=1-2+1=0，冷却曲线出现水平线段，其形状如下图所示。 从对溶液两相共存时，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，但回升到最高点又开始下降，所以冷却曲线不出现水平线段，如下图所示。由于溶剂析出后，剩余溶液浓度变大，显然回升的最高温度不是原浓度溶液的凝固点，严格的做法应作冷却曲线，并按下右图中所示方法加以校正。但由于冷却曲线不易测出，而真正的平衡浓度又难于直接测定，实验总是用稀溶液，并控制条件使其晶体析出量很少，所以以起始浓度代替平衡浓度，对测定结果不会产生显著影响。 本实验测纯溶剂与溶液凝固点之差，由于差值较小，所以本实验是通过测定溶液的热敏电阻的阻值R 对时间t 作步冷曲线 热敏电阻与温度的关系为： 过冷法就是将已知浓度的溶液逐渐冷却成过冷溶液，然后促使溶剂结晶。液体在凝固前温度随时间均匀下降，当到凝固点时，生成晶体放出凝固热，会使体系回温。当放热与散热平衡时温度恒定，直到全部凝固后温度再均匀下降. 凝固点测定装置 1套， 数字万用表 1台 电磁搅拌器 1台， 移液管25 ml 1只， 吸耳球 １个， 奈管 2支 砝码 一盒 ， 热敏电阻 1支， 环己烷， 萘，碎冰块。 25ml环己烷 配有磁子、热敏电阻的凝固点管 粗测 直接放入冰水烧杯 冷却 晶体析出 记录近似凝 固点阻值 取出摇动 晶体溶解 连同套管放 入冰水烧杯 精测 阻值上升后，隔0.5min记录 出现极值或变化 率明显变小后， 再记录5个点 第一份萘 搅拌溶解 第二份萘 搅拌溶解 1 数据记录 纯溶剂电阻 .5 … … R (ΚΩ) 0 时(min) 加入第一份萘的电阻 .5 … … R (ΚΩ) 0 时(min) 加入第二份萘的电阻 .5 … … R (ΚΩ) 0 时(min) 2 数据处理 已知: R水= 6.207 ΚΩ, RNa2SO4.10H2O = 1.596 ΚΩ 相变温度: T水 =273.15K, TNa2SO4.10H2O = 32.38+273.15 = 305.53K 代入: β 代入下式 环己烷的密度公式 做三张曲线 R0, R f1, Rf2 环己烷的质量: 萘的质量: M萘=128.17 计算相对误差 测定的相对误差= 计