溶解熱的測(cè)定

1、溶解熱的測(cè)定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 用簡(jiǎn)單絕熱式量熱計(jì)測(cè)定KCI的積分溶解熱。2. 掌握量熱實(shí)驗(yàn)中溫差校正方法。3. 了解計(jì)算機(jī)在線檢測(cè)溫度、溫差的原理及在溶解熱實(shí)驗(yàn)中的實(shí)際應(yīng)用二、實(shí)驗(yàn)原理溶解過程的溫度變化用數(shù)字式貝克曼溫度計(jì)測(cè)定，量熱法測(cè)定積分溶解焓， 通常是在具有良好絕熱層的熱量計(jì)中進(jìn)行。 在恒壓條件下，由于熱量計(jì)是絕熱系 統(tǒng)，溶解過程中所吸收或放出的熱全部由系統(tǒng)溫度變化反映出來。在熱量計(jì)內(nèi)， 將某種鹽類溶解于一定量的水中時(shí)，若測(cè)得溶解過程的溫度變化厶T,則該物質(zhì)的溶解焓為：TMsoiHm(miCi m2C2)Cm2式中soiHm為鹽在溶液溫度及濃度下的積分溶解焓； m，m2分別為溶劑水和溶

2、質(zhì)的質(zhì)量；M為溶質(zhì)的摩爾質(zhì)量；Ci C2分別為溶劑水、溶質(zhì)的熱容， T為溶 解過程的真實(shí)溫差，C為熱量計(jì)的熱容。鹽類的溶解過程通常包含兩個(gè)同時(shí)進(jìn)行的過程：晶格的破壞和離子的溶劑化。前者為吸熱過程，后者為放熱過程，溶解熱時(shí)這兩種熱效應(yīng)的總和。因此， 鹽溶解過程吸熱還是放熱，由這兩個(gè)熱效應(yīng)得相對(duì)大小決定。溶解熱的測(cè)定在絕熱式量熱計(jì)中進(jìn)行。 為恒壓條件下，過程中吸收或放出的 熱全部由系統(tǒng)的溫度變化反映出來。 為求KCI溶于水過程的熱效應(yīng)，可根據(jù)蓋斯 定律，將實(shí)際過程分解成兩步進(jìn)行。在恒壓下，溶解過程放出的熱Qp （即焓變 H ）為上述設(shè)計(jì)的兩個(gè)過程焓變（Hi和H2 ）之和，即H Hi H2（ 1）因

3、為量熱計(jì)為絕熱系統(tǒng)，Qp HO，所以在ti c下KCI溶解的恒壓熱效應(yīng)Hi為H1 H 2 K2(t2ti)(2)式中K是量熱計(jì)與KCI水溶液所組成體系得總熱容，(t2 tl)為KCI溶解過程系統(tǒng)的溫度變化值 t溶解。常用的積分溶解熱是指等溫等壓下， 將一摩爾溶質(zhì)溶解于一定量溶劑中形成一定濃度溶液的熱效應(yīng)。設(shè)將質(zhì)量為 m的KCI溶解于一定體積的水中，KCI的摩爾質(zhì)量為M則在此濃度下KCI的積分溶解熱為：soI H mH,MmKM 4 t溶解 m(3)K值可由電極法求取。即在同一實(shí)驗(yàn)中用電加熱提供一定的熱量Q從貝克曼溫度計(jì)上測(cè)得溫升t加熱，貝y k t溶解=Q若電熱絲電阻為 R,電流強(qiáng)度I,通電時(shí)

4、間為，則:Kg t加熱1 R所以K蟲t加熱(4)由于實(shí)驗(yàn)中攪拌操作提供了一定熱量， 而且系統(tǒng)也并不是嚴(yán)格絕熱的,因此在鹽溶解的過程或電加熱過程中都會(huì)引人微小的額外溫差。為了消除這些影響,真實(shí)的t溶解與t加熱應(yīng)用下圖所示的外推法求取。三、試劑和儀器溶解熱測(cè)定儀一臺(tái)，電子分析天平一臺(tái)，1000ml移液管一支，蒸餾水,KCI(A.R.)四、實(shí)驗(yàn)步驟熱量計(jì)常數(shù)C的測(cè)定:1. 將儀器打開，預(yù)熱15min。2. 用干布擦凈杜瓦瓶，用量筒取 250ml蒸餾水注入其中，放入攪拌磁子, 調(diào)節(jié)適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)速，輕輕地塞進(jìn)杜瓦瓶的瓶塞。連接好接線后，打開電源開關(guān)，調(diào) 節(jié)輸出電壓和電流，然后將其中一根接線斷開。3. 按下精

5、密數(shù)字溫度溫差儀開關(guān)，片刻后按一下“采零”鍵，再設(shè)定“定 時(shí)” 1分鐘，此后每分鐘記錄一次溫差或溫度，待溫差變化基本穩(wěn)定后，讀取水的溫度，作為基溫4. 待溫度升高0.81.0 C時(shí)，關(guān)閉穩(wěn)壓電源開關(guān)，并記錄通電時(shí)間 t,繼續(xù) 攪拌，每間隔一分鐘記錄一次溫度。用作圖法確定由于通電而引起的溫度變化t OKCI溶解焓的測(cè)定：1. 將杜瓦瓶中的水倒掉，用干布將杜瓦瓶擦干凈，重新用量筒取250ml蒸餾 水注入其中，然后取5.147g研磨好的KCI加入儲(chǔ)備管中。2. 調(diào)節(jié)適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)速，輕輕地塞緊瓶塞，每分鐘記錄一次溫度或溫差，記錄8次。將稱量好的KCI經(jīng)漏斗全部迅速倒入量熱計(jì)中，蓋好。半分鐘記錄一次溫 度值

6、，至溫度基本穩(wěn)定不變，再每隔一分鐘記錄一次溫度的數(shù)值， 記錄8次即可 停止。3. 倒掉溶液，取出攪拌子，用蒸餾水洗凈熱量計(jì)，清理實(shí)驗(yàn)臺(tái)。五、數(shù)據(jù)處理室溫：26.43 C 壓強(qiáng)：101.31Kpa 功率:24.78W表1加入KCI前后的溫度與時(shí)間T 前 /min溫度T/ Ct/min溫度/ °CT 后 /min溫度/ C126.79926.621624.78226.81026.171724.75326.81125.81824.74426.831225.611924.72526.841325.282024.71626.851425.042124.7726.861524.892224.78

7、26.872324.69表2加熱后的溫度變化時(shí)間/min12345678910111213溫度T/ C24.6924.6725.1525.5525.9026.2526.682727.0827.0226.9226.8826.87-B圖1加入KCI前后的溫度2加熱后的溫度變化由以上兩圖可知:Ts=2.18 CTe=-2.41 °CC IUt / Te24-78* 0-242.412.46 ；H C TsM/W2-46*2-18*74-518.625 21.45ol ?誤差分析：本次試驗(yàn)杜瓦瓶絕熱性能不好且蓋的密封程度極差，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果 產(chǎn)生較大影響。六.思考題1.溫度和濃度對(duì)溶解熱有無影響？如何從實(shí)驗(yàn)溫度下的溶解熱計(jì)算其它溫 度下的溶解熱？答：溫度和濃度都有影響，因?yàn)槿芙鉄崾侨芙膺^程中微觀上， 固態(tài)晶體的溶 解、與水分子的作用（水合）、擴(kuò)散（稀釋）的總效果，所以溫度和濃度都會(huì)影 響到以上過程進(jìn)行的難易程度，以及相應(yīng)的熱效應(yīng)。通過基爾霍夫公式可用一個(gè) 溫度下的熱效應(yīng)求另一個(gè)溫度下的熱效應(yīng)，只需知道定壓熱容隨溫度的變化情 況