物化實驗報告：溶解熱的測定-KCl、KNO3（精編版）

1、.華南師大學實驗報告課程名稱 物理化學實驗 實驗項目溶解熱的測定 實驗目的 1 用量熱計簡單測定硝酸鉀在水中的溶解熱。2 掌握貝克曼溫度計的調節(jié)和使用。 實驗原理 鹽類的溶解往往同時進行著兩個過程：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的總和。最終是吸熱還是放熱，則由這兩種熱效應的相對大小來決定。本實驗在定壓、不做非體積功的絕熱體系中進行時，體系的總焓保持不變，根據(jù)熱平衡，即可計算過程所涉與的熱效應。11 / 11sol h mm （ w1w1c1w2 c2）c3 t（3.1 ） 1式中:solhm 為鹽在溶液溫度和濃度下的積分溶解熱，單位：kj·

2、;mo1；w1為溶質的質量，單位：kg；t 為溶解過程的真實溫差，單位：k；w2 為水的質量，單位： kg； 1m 為溶質的摩爾質量，單位：kg·mo1；c1、c2分別為 溶 質和 水的 比 熱， 單 位：kjkg 1 k 1 ；c3 為量熱計的熱容( 指除溶液外 , 使體系溫度升高所需要的熱量 )，單位： kj。圖 3.1 溶解熱測定裝配圖11.磁力攪拌器；2.攪拌磁子；3.杜瓦瓶；4.漏斗； 5.傳感器；6. swc iic 數(shù)字貝克曼溫度儀實驗測得 w1、w2、 t 與量熱計的熱容后，即可按(3.1)式算出熔解熱 儀器與藥品 sol h m 。溶解熱測量裝置一套（如圖 3.1所

3、示）；500ml 量筒一個；kcl(a.r.)；kno3(a.r.) 實驗步驟 1. 量熱計熱容的測定：本實驗采用氯化鉀在水中的溶解熱來標定量熱計熱容c3 。為此，先在干凈的量熱計中裝入 500m1蒸餾水，將與貝克曼溫度計接好的傳感器插入量熱計中，放在磁力攪拌器上， 啟動攪拌器 ,保持 60 90 轉分鐘的攪拌速度， 此時，數(shù)字顯示應在室溫附近，至溫度變化基本穩(wěn)定后，每分鐘準確記錄讀數(shù)一次，連續(xù)8 次后，打開量熱計蓋，立即將稱量好的10 克氯化鉀 ( 準確至 0.01 克) 迅速加入量熱計中，蓋上蓋，繼續(xù)攪拌， 每分鐘記錄一次讀數(shù)， 讀取 12 次即可停止。然后用普通水銀溫度計測出量熱計中溶液

4、的溫度，倒掉溶液。2. 硝酸鉀溶解熱的測定： 用硝酸鉀代替氯化鉀重復上述實驗，區(qū)別是稱取硝酸鉀的質量為 7 克( 準確至 0.01g) 。完成一次實驗后，溶液不倒掉。同樣連續(xù)讀數(shù)8 次后， 再向溶液中加入7 克硝酸鉀， 再讀取 12 次溫度完成第二次測量。 實驗完畢， 倒掉溶液 數(shù)據(jù)的處理 1. 各樣品溶解前后溫差的雷諾校正圖 tt2 t1 19.4133 20.5135 1.1002 tt2 t1 20.2023 20.9294 0.7271 tt2 t1 19.5193 20.4591 0.9498 tt2 t1 19.0872 20.1553 1.0681 t t2 t1 18.5848

5、 19.9837 1.3989 tt2 t1 18.2813 20.3839 2.1026 tt2 t1 16.8651 20.9383 4.0732 2. 樣品質量kclkno3600:1500:1400:1300:1200:1100:1空稱量紙0.29450.28700.20070.27370.28290.28090.2817紙+樣品4.43762.16032.46603.08264.02515.898211.5174紙+剩余樣品0.29460.28730.20580.27380.32750.28090.2817實際加入質量4.14301.87302.26022.80883.69765.6

6、17311.2357文獻值：不同溫度下的kcl 在水中的溶解熱t(yī)/ sol hm/kjt/ sol hm/kjt/ sol hm/kj1019.8951718.7652417.7031119.7951818.6022517.5561219.6231918.4432617.4141319.5982018.2972717.2721419.2762118.1462817.1381519.1002217.9952917.0041618.9332317.682實驗測得的溫度為：17.9 ，則選取18的 sol hm/kj 18.602kj/mol3. 結果計算計算量熱計的熱容km1 c p (kcl,

7、s)m 2 c(h2 o ,l)m 1sol h mm 1t4.143010 30.69920010 34.1844.143074.5518.6021.10020.09993kj/k計算硝酸鉀在水中溶解的溶解焓根據(jù)公式：sol h mm 1/cp(kno3 , s)m/ c(h2 o ,l)k/m2tt21m/m 10.952220010 34.1840.0993/t2t11101.10 m1繪制 sol hm n0 曲線n水3根據(jù)公式：n 0m水 / m 水m水m kno200g101.10g/mol3各濃度的n0 值。3333n knomkno/ m knom knom 水18g / mo

8、lmknokno3600:1500:1400:1300:1200:1100:1加入質量（ g）1.87302.26022.80883.69765.617311.2357n0599.7508497.0062399.9335303.8007199.977499.9789校正后溫差0.72710.94981.0681 1.39892.10264.0732溶解焓 sol hm（ kj/mol ）36.809236.628636.091435.939435.626834.7012在 excel 中繪制 sol hn0 關系曲線，并使用多種類型的函數(shù)對曲線擬合得曲線方程。使用二項式函數(shù)擬合的sol hmn

9、0曲線3736.5hlm36o s 35.5-62y = -5×10x+ 0.0074x + 34.12935r2 = 0.963434.50100200300400500600700n0使用指數(shù)函數(shù)擬合的sol hmn0曲線37.537hm36.5lso3635.5y = 34.604e0.0001x3534.5r2 = 0.92740100200300400500600700n0使用乘冪函數(shù)擬合的sol hmn0曲線3736.5hlm36o s 35.5y = 30.01x0.0317235r= 0.97734.50100200300400500600700n0使用對數(shù)函數(shù)擬合的

10、sol hmn0曲線3736.5hmol36s 35.535y = 1.1335 ln(x) + 29.502r2 = 0.976334.50100200300400500600700n0對比上面四種（二項式、指數(shù)、乘冪、對數(shù)）擬合曲線圖，使用對數(shù)函數(shù)擬合出的sol hmn0曲線最為理想，故擬合得曲線方程為：y=1.1335 ln(x)+29.502r2 =0.97634. 積分熔解焓，積分稀釋焓，微分熔解焓，微分稀釋焓的求算將 n0=100、200、300、400、500、600 代入 3 中的曲線方程，求出溶液在這幾點處的積分溶解焓。n0100200300400500600sol hm（k

11、j/mol ）34.722035.507635.967236.293336.546336.7529n0100200300400500600微分稀釋焓（ kj/mol ）0.0113350.0056680.0037780.0028340.0022670.001889n0100200300400500600微分溶解焓（ kj/mol ）33.588534.374134.833735.159835.412835.6194n0100 200200300300400400500500600積分溶解焓（ kj/mol ）0.78560.45960.32610.25300.2066sol h（kj/mol

12、）34.722035.507635.967236.293336.546336.7529將所得曲線方程對n0 求導，將上述幾個n0 值代入所得的導函數(shù)，求出這幾個點上的切線斜率，即為溶液 n0 在這幾點處的微分稀釋焓：求得一階導數(shù)方程為：y1.1335x利用一元函數(shù)的點斜式公式求截距，可得溶液在這幾點處的微分溶解焓。最后，計算溶液n0 為 100200，200300，300400， 400 500，500600 時的積分稀釋焓。 實驗討論 sol01. 根據(jù)積分溶解熱的定義，可知隨著 n0增大， sol h應該不斷增大的，且增大的速率逐漸變慢。圖中擬合的二次曲線并不是與此嚴格相符的，在 n0=7

13、00左右有下降趨勢。所以，該擬合曲線線只能概括實驗進行圍的 hn 的關系。若要得到更大圍的關系曲線，需要增加實驗組數(shù)，獲得更全面的數(shù)據(jù)另外，擬合函數(shù)的選擇也不是唯一的。對于多項式擬合，次數(shù)越高，相關度越好。當本實驗用2次擬合，相關度已經(jīng)有 0.998 ，無需再選擇更高次的曲線方程。當然，也可以用指數(shù)，對數(shù)等函數(shù)進行擬合。所得到的擬合曲線，均是solh與n 的經(jīng)驗關系。02. 硝酸鉀溶解在水中吸熱， 這是破壞硝酸鉀的晶格能， 硝酸鉀的電離能以與溶劑化熱等能量的綜合效應。從實驗結果看出，溶劑的量n0越多，吸熱也越多，這可能是與溶劑化熱有關，溶劑的量不+-同， 會影響k ,no 周圍的水合離子數(shù)。3

14、3. 溶劑量的影響隨著溶劑量的增多而逐漸減弱，反映在圖中曲線的斜率減少上。當溶劑很多時，加入少量的溶劑，濃度的變化甚小。這些表達在微分稀釋熱上。微分稀釋熱定義為 1mol溶質溶解在無限量一定濃度溶液中產(chǎn)生的熱效應。按此定義， 在定溫定壓下它為一定值。 實驗處理得到的微分稀釋熱是不斷變小的， 這是因為溶液量并不是無限的。 當溶劑量很大時， 認為溶液濃度不再變化，這時得到的微分稀釋熱便趨于穩(wěn)定了。sol hn0最終應為一線性關系。4. 在不同溫度壓力下， 硝酸鉀的溶解熱是不同的， 尤其是溫度的影響更大。 當溫度改變時， 由van thoff 等溫式知，溶解平衡常數(shù)和溶解焓均會發(fā)生變化。故實驗時需要注明環(huán)境的溫度、壓強。5. 硝酸鉀加入快慢的控制，是實驗成敗的關鍵。加得太快，會使得溫差過大，體系與環(huán)境的熱 交換加快，測得的溶解熱偏低。加得太慢，一旦溫度升到一個較高的值，即使加入所有硝酸鉀也無法使溫差回到零度以下，導致實驗失敗。 一般 t控制在 -0.3 左右為宜， 最低不要超過 -0.5 ， 但要始終為負值。實驗中要時刻注意溫差的變化，掌握好加料的時間和量。在每次組實驗完后，溫差上升到 0以上，此時升溫較快，需要與時加入較多的硝酸鉀，否則溫