物化試驗(yàn)報(bào)告溶解熱的測(cè)定KClKNO3

1、華南師范大學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告課程名稱物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目溶解熱的測(cè)定【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹? .用量熱計(jì)簡(jiǎn)單測(cè)定硝酸鉀在水中的溶解熱2 .掌握貝克曼溫度計(jì)的調(diào)節(jié)和使用?！緦?shí)驗(yàn)原理】鹽類的溶解往往同時(shí)進(jìn)行著兩個(gè)過(guò)程：一是晶格破壞，為吸熱過(guò)程；二是離子的溶劑化，為放熱過(guò)程。溶解熱是這兩種熱效應(yīng)的總和。最終是吸熱還是放熱，則由這兩種熱效應(yīng)的相對(duì)大小來(lái)決定。本實(shí)驗(yàn)在定壓、不做非體積功的絕熱體系中進(jìn)行時(shí)，體系的總始保持不變，根據(jù)熱平衡，即可計(jì)算過(guò)程所涉及的熱效應(yīng)。(W1C1+W2c2)+C3dT式中：kHm為鹽在溶液溫度和濃度下的積分溶解熱，單位:(3.1),1kJmo1;W為溶質(zhì)的質(zhì)量，單位：kg;T為溶解過(guò)程的真實(shí)溫

2、差，單位：K;W2為水的質(zhì)量，單位：kg；M為溶質(zhì)的摩爾質(zhì)量，單位：kgmof1;G、C2分別為溶質(zhì)和水的比熱，單位：11kJkgK；C3為量熱計(jì)的熱容（指除溶液外，使體系溫高1C所需要的熱量），單位：kJ。實(shí)驗(yàn)測(cè)得W、W、AT及量熱計(jì)的熱容后，即圖3.1溶解熱測(cè)定裝配圖1.磁力攪拌器；2.攪拌磁子;3.杜瓦瓶；4.漏斗；5.傳感器;6.SWCIIC數(shù)字貝克曼溫度儀.（3.（1） 出熔解熱AsolHr【儀器與藥品】溶解熱測(cè)量裝置一套（如圖3.1所示）；500ml量筒一個(gè)；KCl（A.R.）;KNQA.R.）【實(shí)驗(yàn)步驟】1 .量熱計(jì)熱容的測(cè)定：本實(shí)驗(yàn)采用氯化鉀在水中的溶解熱來(lái)標(biāo)定量熱計(jì)熱容C3。

3、為此，先在干凈的量熱計(jì)中裝入500m1蒸儲(chǔ)水，將與貝克曼溫度計(jì)接好的傳感器插入量熱計(jì)中，放在磁力攪拌器上，啟動(dòng)攪拌器，保持60-90轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌速度，此時(shí)，數(shù)字顯示應(yīng)在室溫附近，至溫度變化基本穩(wěn)定后，每分鐘準(zhǔn)確記錄讀數(shù)一次，連續(xù)8次后，打開量熱計(jì)蓋，立即將稱量好的10克氯化鉀（準(zhǔn)確至0.01克）迅速加入量熱計(jì)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(jì)測(cè)出量熱計(jì)中溶液的溫度，倒掉溶液。2.硝酸鉀溶解熱的測(cè)定：用硝酸鉀代替氯化鉀重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，區(qū)別是稱取硝酸鉀的質(zhì)量為7克（準(zhǔn)確至0.01g）。完成一次實(shí)驗(yàn)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

4、硝酸鉀，再讀取12次溫度完成第二次測(cè)量。實(shí)驗(yàn)結(jié)束，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JI忸醺次數(shù)30s/次AT=T2Ti=19.4133-20.5135=1.1002C硝酸鉀(600:1)溶釋前后溫差的雷諾校正21OnT1'=209180209-T1'=20.9294208-207-T=255675一乂一溫度值520203.12=20,217020.2-T2=20,2023201-010I2530次數(shù)：304次AT=T2-T1=20.202320.9294=0.7271CPLL忸叫次數(shù)130s/次AT=T2Ti=19.5193-20.4591=0.949

5、8C420194-19.2-190-硝酸鉀(400:1)溶解前后溫差的雷諾校正次數(shù):308次o20.869gpp媽明AT=T2T1=19.0872-20.1553=1.0681C次數(shù)：30s，次AT=T2-Ti=18.5848-19.9837=-1.3989C硝酸鉀(2。口:1)溶解前后溫差的雷諾校正X溫度值PAL但明硝酸鉀（100:1）溶就前后溫差的雷諾校正21.5-121.0T1=20,9390胃k寸小205T1r=2D938320019.518.5-180T2=18.9180x溫度值17.5-17.oJT2=16,8960T2+=16,865116.5Q4(1111125051015次數(shù)

6、：30S/次AT=T2Ti=16.8651-20.9383=4.0732C2 .樣品質(zhì)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10.29460.28730.20580.27380.3275P0.28090.2817實(shí)際加入質(zhì)量4.14301.87302.26022.80883.69765.617311.2357：文獻(xiàn)值：不同溫度下的KCl在水中的溶解熱t(yī)/CAso

7、lHm/kJt/CAsolHm/kJt/CAsolHm/kJ1019.8951718.7652417.7031119.7951818.6022517.556n1219.6231918.44326117.4141319.5982018.2972717.2721419.2762118.1462817.1381519.1002217.9952917.00411618.9332317.682實(shí)驗(yàn)測(cè)得的溫度為：17.9C,則選取18c的AsoiHm/kJ=18.602kJ/mol3 .結(jié)果計(jì)算_mHmK=Jm1cp(KCl,s)m2c(H2O,l)1so1mpM1T334.143018.602-4.14

8、3010-0.69920010-4.1840.09993kJ/K74.55-1.1002計(jì)算硝酸鉀在水中溶解的溶解燎根據(jù)公式：As01Hm=m17cp(KNO3,s)+m2/C(H2O,l)+K+(T2/-T1/km1/,/101.10=Tm10.9522200104.1840.0993T2Tlm1m水Mkno3200g101.10g/mol人=各濃度的no值。mKNo3MM水18g/molMmKNo3繪制AsoiHmn0曲線KNO3600:1500:1400:1300:1200:1100:1加入質(zhì)量（g）1.87302.26022.80883.6976P5.617311.2357no599.

9、7508497.0062399.9335303.8007199.977499.9789校正后溫差-0.72710.9498-1.06811.3989P-2.1026-4.0732溶解始AsoiHm(kJ/mol)36.809236.628636.091435.939435.626834.7012根據(jù)公式：n0nKNO3m水/M水mKNO3/MKNO3在Excel中繪制As°iHn）關(guān)系曲線，并使用多種類型的函數(shù)對(duì)曲線擬合得曲線方程。使用二項(xiàng)式函數(shù)擬合的Asoi%n0曲線一-O37,536,535,5654333E_osA100200300400n0500600700使用指數(shù)函數(shù)擬合的

10、solHmn0曲線0100200300400500600700n0一O37,536,535,5654333E-osAo37,536,535,5654333et-osa使用乘曷函數(shù)擬合的AsolHnn0曲線100200300400500600700no使用對(duì)數(shù)函數(shù)擬合的AsoiHnn。曲線100200300400500600700n0對(duì)比上面四種(二項(xiàng)式、指數(shù)、乘幕、對(duì)數(shù))擬合曲線圖，使用對(duì)數(shù)函數(shù)擬合出的AsolHm-n0曲線最為理想，故擬合得曲線方程為：Y=1.1335ln(x)+29.502R2=0.97634 .積分熔解始，積分稀釋始，微分熔解始，微分稀釋始的求算將n0=100、200、3

11、00、400、500、600代入3中的曲線方程，求出溶液在這幾點(diǎn)處的積分溶解始。n0100200300400500600AsolHn(KJ/mol)34.722035.507635.967236.293336.546336.7529AsolHI(KJ/mol)34.722035.507635.967236.293336.546336.7529將所得曲線方程對(duì)死求導(dǎo)，將上述幾個(gè)團(tuán)值代入所得的導(dǎo)函數(shù)，求出這幾個(gè)點(diǎn)上的切線斜率,即為溶液1在這幾點(diǎn)處的微分稀釋始：求得一階導(dǎo)數(shù)方程為：y=區(qū)5xn0100200300400500600微分稀釋始(KJ/mol)0.0113350.0056680.0037

12、780.0028340.0022670.001889利用一元函數(shù)的點(diǎn)斜式公式求截距，可得溶液在這幾點(diǎn)處的微分溶解始。n0100200300400500600微分溶解始(KJ/mol)33.588534.374134.833735.159835.412835.6194最后，計(jì)算溶液團(tuán)為100200,200300,30g400,400500,500600時(shí)的積分稀釋始n0100200200300300400400500500600積分溶解始(KJ/mol)0.78560.45960.32610.25300.2066【實(shí)驗(yàn)討論】1 .根據(jù)積分溶解熱的定義，可知隨著n0增大，As01H應(yīng)該不斷增大的，

13、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(yán)格相符的，在n0=700左右有下降趨勢(shì)。所以，該擬合曲線線只能概括實(shí)驗(yàn)進(jìn)行范圍內(nèi)的As01Hn。的關(guān)系。若要得到更大范圍內(nèi)的關(guān)系曲線，需要增加實(shí)驗(yàn)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(duì)于多項(xiàng)式擬合，次數(shù)越高，相關(guān)度越好。當(dāng)本實(shí)驗(yàn)用2次擬合，相關(guān)度已經(jīng)有0.998,無(wú)需再選擇更高次的曲線方程。當(dāng)然，也可以用指數(shù)，對(duì)數(shù)等函數(shù)進(jìn)行擬合。所得到的擬合曲線，均是AsolHfn。的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系。2 .硝酸鉀溶解在水中吸熱，這是破壞硝酸鉀的晶格能，硝酸鉀的電離能以及溶劑化熱等能量的綜合效應(yīng)。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看出，溶劑的量n愁多，吸熱也越多，這可能

14、是與溶劑化熱有關(guān)，溶劑的量不同，會(huì)影響K+,NO3周圍的水合離子數(shù)。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(dāng)溶劑很多時(shí)，加入少量的溶劑，濃度的變化甚小。這些體現(xiàn)在微分稀釋熱上。微分稀釋熱定義為1mo1溶質(zhì)溶解在無(wú)限量一定濃度溶液中產(chǎn)生的熱效應(yīng)。按此定義，在定溫定壓下它為一定值。實(shí)驗(yàn)處理得到的微分稀釋熱是不斷變小的，這是因?yàn)槿芤毫坎⒉皇菬o(wú)限的。當(dāng)溶劑量很大時(shí)，認(rèn)為溶液濃度不再變化，這時(shí)得到的微分稀釋熱便趨于穩(wěn)定了。As01Hq最終應(yīng)為一線性關(guān)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(dāng)溫度改變時(shí)，由van'tHoff等溫式知，溶解平衡常數(shù)和溶解始均會(huì)發(fā)生變化。故實(shí)驗(yàn)時(shí)需要注明環(huán)境的溫度、壓強(qiáng)。5 .硝酸鉀加入快慢的控制，是實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵。加得太快，會(huì)使得溫差過(guò)大，體系與環(huán)境的熱交換加快，測(cè)得的溶解熱偏低。加得太慢，一旦溫度升到一個(gè)較高的值，即使加入所有硝酸鉀也無(wú)法使溫差回到零度以下，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗。一般AT控制在-0.3C左右為宜，最低不要超過(guò)-0.5C,但要始終為負(fù)值。實(shí)驗(yàn)中要時(shí)刻注意溫差的變化，掌握好加料的時(shí)間和量。在每次組實(shí)驗(yàn)完后，溫差回升到0c以上，此時(shí)升溫較快，需要及時(shí)加入較多的硝酸