溶解热的测定实验-实验报告-所用仪器南大万和NDRH-2S溶解热测定一体化实验装置

产品型号：NDRH-2S

产品编号：NDRH-2S

溶解热的测定

一.    实验目的

   1. 掌握用电热补偿法测定KNO₃的积分溶解热。

   2. 用作图法求KNO₃的积分冲淡溶解热。

二.    实验原理

    物质溶解过程的热效应称为溶解热,溶解热可以分为积分溶解热和微分溶解热两种。积分溶解热系指在定温定压条件下把1摩尔溶质溶解在n₀摩尔的溶剂中时所产生的热效应。由于过程中溶液的浓度逐渐改变,因此积分溶解热也称变浓溶解热,以Qs表示。微分溶解热系指在定温条件下把1摩尔溶质溶解在无的某一定浓度的溶液中时所产生的热效应,以 表示。这种

热效应也可视为定温定压条件下在定量的该浓度的溶液中加入dn摩尔溶质时所产生的热效应dQ,两者之间的比值。由于过程中溶液的浓度实际上可视为不变,因此也称为定浓溶解热。

把溶剂加到溶液中,使之冲淡,其热效应称为冲淡热。冲淡热也分为积分冲淡热和微分冲淡热两种,通常都以对含有1摩尔溶质溶液的冲淡热而言。积分冲淡热系指在定温定压下把含1摩尔溶质及n₀摩尔溶剂的溶液冲淡到含溶剂为n₀₂时的热效应。微分冲淡热则指在含1摩尔溶质及n₀₁摩尔溶剂的无溶液中加入1摩尔溶剂的热效应,以 表示。

积分溶解热可以由实验直接测定,微分溶解热则可根据图形计算得到,如下图:

图中,AF与BG分别为将1摩尔溶质溶于n₀₁及n₀₂摩尔溶剂时的积分溶解热Qs;BE表示在含有1摩尔溶质的溶液中加入溶剂使溶剂量由n₀₁摩尔变到n₀₂摩尔过程中的积分冲淡热Q_d。

             Q_d=(Qs)n₀₂-(Qs)n₀₁=BG-AF

曲线在A点的斜率等于该浓度溶液的微分冲淡热。

              =AD/DC

在绝热容器中测定热效应的方法有四种:

1.     先测出量热系统的热容C,再根据反应过程中测得的温度变化ΔT,由ΔT和C之积求出热效应之值。

2.     先测出体系的起始温度T₀,当溶解过程中温度随反应进行而降低,再用电热法使体系温度恢复到起始温度,根据所消耗电能求出热效应Q。

        Q=I²Rt=IVt   (焦尔)

式中I为通过电阻丝加热器的电流强度(安培),V为电阻丝的两端所加的电压(伏特),t为通电时间(秒)。这种方法称为电热补偿法。

本实验采用后一种方法测定KNO₃在水中的积分溶解热,然后作Qs-n₀图,在计算其它热效应。

三.    仪器与试剂（NDRH-2S溶解热测定装置）详见/pd.jsp?id=235#_jcp=3_22‍

杜瓦瓶量热器   一只     电磁搅拌器   一台

精密温度计     一支     直流稳压器   一台

直流伏特计     一只     直流安培表   一只   

滑线电阻       一只     停表         一块   

称量瓶         八只     毛笔         一支

KNO₃           C.P.

四. 实验步骤

1.     取KNO₃约26克置于研钵中磨细,放入烘箱在110℃下烘1.5-2小时,然后取出放入干燥器中待用。

2.     将8个称量瓶编号,并依次加入约2.5,1.5,2.5,2.5,3.5,4,4,4.5克KNO₃,称量至毫克,称量完毕,仍将称量瓶放入干燥器中待用。

图2 加热装置     

在台称上称取216.2克的蒸馏水注入杜瓦瓶中,按图2装置量热器。

3.     按图3接好线路,经教师检查后,接通电源,调节滑线电阻,使IV等于2.2(伏特.安培)左右,保持电流和电压稳定。开启搅拌器,当水温慢慢上升到比室温高出0.5℃后,读取并记录准确温度,立即将已称好的份KNO₃从加料漏斗中加入量热器中,同时用停表开始记录时间,(漏斗要干燥,用毛笔将残留在漏斗上的KNO₃全部掸入量热器,然后用塞子塞住加料口)。读取电流电压值并记录(在实验过程中应随时注意电流和电压之值有否改变,若有微小变化,应随时调整)。加入KNO₃后,溶液温度会很快下降,然后慢慢上升,直到温度上升到原温度时,记续测定,(测定必须连续进行,不能脱节),直至把份样品全部加完为止。

4.     称量空的称量瓶,算出各次所加入的KNO₃的重量。

5.     测定完毕后,切断电源,将溶液倒入回收瓶中,将所用杜瓦瓶量热器冲淡洗干净。

五. 数据处理

   1. 计算水物质的量

   2. 计算每次加入KNO₃后的总重量W_KNO3和通电的总时间。

   3. 计算各次溶解过程的热效应。

       Q=IVt=Kt     (K=IV 焦尔/秒)

   4. 将上述所算各数据分别换算,求出当把1摩尔KNO₃溶于n₀摩尔水中时的积分溶解热Qs。

   5. 将上数据列表作图,并从图中求得n₀=80,100,200,300和400摩尔处的积分溶解热和微分冲淡热;

   6. 计算n₀从80 ─→100,100─→200,200─→300,300─→400的积分冲淡热。

六.思考题

1. 图3是一种电热补偿线路,你还能设计其它的电热补偿线路吗?但不论采用何种线路所得之IV值总是有一定的近似,若要精确知道I,V值,则又如何测定?

2. 本实验的装置是否适应于求放热反应的热效应?为什么?

3. 温度和浓度对溶解热有无影响?

参考文献：南京大学出版社 物理化学实验   复旦大学出版社 物理化学教学实验   山东大学 物理化学教学实验   南京南大万和科技有限公司网站