溶解熱常數(shù)測定().doc

制藥09 -1BF 硝 酸 鉀 溶 解 熱 的 測 定硝酸鉀溶解熱的測定賈 毅 （湖南理工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院 制藥09-1BF湖南省 岳陽市 413000）【摘 要】 本實(shí)驗(yàn)采用絕熱式測溫量熱計(jì)測定KNO3在溶解過程中所引起的熱力學(xué)溫度變化來測定其溶解熱?！娟P(guān)鍵詞】 溶解熱 溶解吸熱 硝酸鉀 溫度變化 熱效應(yīng) 【前 言】 溶解熱指的是在一定溫度以及壓力下，一摩爾的溶質(zhì)溶解在大體積的溶劑時所發(fā)出或吸收的熱量。鹽類的溶解往往同時進(jìn)行著兩個過程：一是晶格破壞，為吸熱過程；二是離子的溶劑化，為放熱過程。溶解熱是這兩種熱效應(yīng)的總和。 本實(shí)驗(yàn)為KNO3在定壓、不做非體積功的近似絕熱體系中進(jìn)行，體系的總的總焓保持不變，根據(jù)熱平衡，即可計(jì)算過程所涉及的熱效應(yīng)?！緦?shí)驗(yàn)部分】1、實(shí)驗(yàn)原理1.1 本實(shí)驗(yàn)測定KNO3溶解在水中的積分溶解熱。本實(shí)驗(yàn)采用絕熱是測溫量熱計(jì)，它是一個包括量熱器、攪拌器、電加熱器和溫度計(jì)等的量熱系統(tǒng)，采用的量熱計(jì)時為一杜瓦瓶，并加以蓋以減少輻射、傳導(dǎo)、對流、蒸發(fā)等熱交換。亦為本實(shí)驗(yàn)所用裝置。電加熱器為鎳鉻絲加熱絲，裝有盛有油介質(zhì)的硬質(zhì)玻璃管中。為使得均勻有效的攪拌，采用電磁攪拌。用數(shù)學(xué)溫度計(jì)測量溫度的變化。1.2 本實(shí)驗(yàn)測定KNO3在水中的溶解是一個吸熱過程，可用電熱補(bǔ)償法，即先測定體系的起始溫度T，溶解過程中體系溫度隨吸熱反應(yīng)進(jìn)行而降低，再用電熱補(bǔ)償法使體系溫度升高的過程。根據(jù)所消耗的電能求出熱效應(yīng)Q。 1.3 相關(guān)公式： Q = I2Rt = UIt 式中：Q為熱效應(yīng)（J）I為通過電阻R的電流強(qiáng)度（A）; U為所加電壓值（V）; T為通電時間（s）.2、實(shí)驗(yàn)儀器與試劑2.1實(shí)驗(yàn)儀器杜瓦瓶 數(shù)字溫度計(jì)2.2實(shí)驗(yàn)試劑 硝酸鉀（AR） 水3、實(shí)驗(yàn)步驟3.1 開啟數(shù)字溫度溫差儀預(yù)熱15min；3.2 將所稱取的一定量的硝酸鉀固體放在杜瓦瓶的加料管中； 3.3 用量筒量取500ml蒸餾水裝入杜瓦瓶中，接好數(shù)字溫度顯示儀，放入磁石，并啟動磁力攪拌器，保持60-90轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌速度，加熱使溫度上升0.5，停止加熱；3.4 待溫度基本穩(wěn)定后，開始記錄溫度，調(diào)節(jié)時間為每分鐘一次，共計(jì)量8次溫度；3.5 打開杜瓦瓶蓋，將一定量的硝酸鉀固體迅速加入量熱計(jì)中，蓋上蓋，繼續(xù)攪拌，改變時間為每半分鐘一次，繼續(xù)記錄溫度。當(dāng)溫度不在下降而且平衡后，改變時間為每分鐘一次，繼續(xù)記錄8個數(shù)據(jù)。 3.6 啟動加熱電源，在恒定電壓下繼續(xù)加熱，繼續(xù)記錄溫度，使得溫度上升到開始溫度時停止加熱。記錄溫度一直到平衡后再記錄8個溫度。 3.7 關(guān)閉電源，打開蓋子，清洗實(shí)驗(yàn)器材等 。4、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及處理 4.1 常規(guī)數(shù)據(jù)記錄室溫：20.07 氣壓：101.7kpa 硝酸鉀的質(zhì)量：6.42g 水：500ml 電功率：2W 開始溫度：20.144.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄 表 41 加入硝酸鉀之前的數(shù)據(jù)每分鐘一次1234567820.7120.7120.7220.7220.7320.7320.7320.73表 42 加入硝酸鉀后的數(shù)據(jù)每半分鐘一次12345620.6619.7219.7319.7019.7019.70表 43 穩(wěn)定之后的數(shù)據(jù)每分鐘一次1234567819.7119.7219.7319.7419.7519.7519.7619.77表 44 啟動電源后的數(shù)據(jù)每分鐘一次1234567819.8319.9420.0320.1320.2120.2120.2220.22表 45 穩(wěn)定之后的數(shù)據(jù)每分鐘一次1234567820.2220.2220.2320.2320.2420.2520.2520.254.3 數(shù)據(jù)分析由 表 41、2、3做圖由 表 43、4、5 做圖4.4數(shù)據(jù)計(jì)算Te = 20.18-19.84 = 0.34 Ts = 19.65-20.45 = 0.8 = 3.229103 (-0.8)101/6.42 = -40.639 kJ/mol查表知：25時硝酸鉀的溶解熱是-8.28 kJ/mol，所有硝酸鹽溶于水都吸熱。5、結(jié)果討論5.1 )由于杜瓦瓶并不是嚴(yán)格的絕熱體系，因此，在鹽溶解過程中體系和環(huán)境仍會有微小的熱交換。5.2 實(shí)驗(yàn)開始時體系的設(shè)定溫度比環(huán)境溫度高0.5是為了體系在實(shí)驗(yàn)過程中能更接近絕熱條件，減小熱損耗。 5.3 本實(shí)驗(yàn)裝置除測定溶解熱外，還可用來測定液體的比熱，水化熱，生成熱及液態(tài)有機(jī)物的混合熱等熱效應(yīng)。5.4 本實(shí)驗(yàn)用電熱補(bǔ)償法測量溶解熱時，整個實(shí)驗(yàn)過程要注意電熱功率的檢測準(zhǔn)確，但實(shí)驗(yàn)過程中電壓V則常在變化，很難得到一個準(zhǔn)確值。本實(shí)驗(yàn)裝置使用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，采用傳感器收集數(shù)據(jù)，使整個實(shí)驗(yàn)自動化完成，則可以提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度。參考文獻(xiàn)1. 南京大學(xué)物