凝固點降低法測定萘的摩爾質(zhì)量

1、實驗一 凝固點降低法測定摩爾質(zhì)量【目的要求】1 用凝固點降低法測定萘的摩爾質(zhì)量。2掌握精密電子溫差儀的使用方法。【實驗原理】非揮發(fā)性溶質(zhì)二組分溶液，其稀溶液具有依數(shù)性，凝固點降低就是依數(shù)性的一種表現(xiàn)。根據(jù)凝固點降低的數(shù)值，可以求溶質(zhì)的摩爾質(zhì)量。對于稀溶液，如果溶質(zhì)和溶劑不生成固溶體，固態(tài)是純的溶劑，在一定壓力下，固體溶劑與溶液成平衡的溫度叫做溶液的凝固點。溶劑中加入溶質(zhì)時，溶液的凝固點比純?nèi)軇┑哪厅c低。那么其凝固點降低值Tf與溶質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度b成正比。DTf = Tf0 Tf = Kfb（1）式中：Tf0 純?nèi)軇┑哪厅c；Tf 濃度為b的溶液的凝固點；Kf 溶劑的凝固點降低常數(shù)。若已知某種

2、溶劑的凝固點降低常數(shù) Kf ，并測得溶劑和溶質(zhì)的質(zhì)量分別為mA , mB的稀溶液的凝固點降低值DTf，則可通過下式計算溶質(zhì)的摩爾質(zhì)量MB。(2)式中Kf的單位為K· kg·mol-1凝固點降低值的大小，直接反映了溶液中溶質(zhì)有效質(zhì)點的數(shù)目。如果溶質(zhì)在溶液中有離解、締合、溶劑化和配合物生成等情況，這些均影響溶質(zhì)在溶劑中的表觀分子量。因此凝固點降低法也可用來研究溶液的一些性質(zhì)，例如電解質(zhì)的電離度、溶質(zhì)的締合度、活度和活度系數(shù)等。純?nèi)軇┑哪厅c為其液相和固相共存的平衡溫度。若將液態(tài)的純?nèi)軇┲鸩嚼鋮s，在未凝固前溫度將隨時間均勻下降，開始凝固后因放出凝固熱而補償了熱損失，體系將保持液一

3、固兩相共存的平衡溫度而不變，直至全部凝固，溫度再繼續(xù)下降。其冷卻曲線如圖1中1所示。但實際過程中，當(dāng)液體溫度達到或稍低于其凝固點時，晶體并不析出，這就是所謂的過冷現(xiàn)象。此時若加以攪拌或加入晶種，促使晶核產(chǎn)生，則大量晶體會迅速形成，并放出凝固熱，使體系溫度迅速回升到穩(wěn)定的平衡溫度；待液體全部凝固后溫度再逐漸下降。冷卻曲線如圖1中2。圖1 純?nèi)軇┖腿芤旱睦鋮s曲線圖2 外推法求純?nèi)軇┖腿芤旱哪厅c溶液的凝固點是該溶液與溶劑的固相共存的平衡溫度，其冷卻曲線與純?nèi)軇┎煌．?dāng)有溶劑凝固析出時，剩余溶液的濃度逐漸增大，因而溶液的凝固點也逐漸下降。因有凝固熱放出，冷卻曲線的斜率發(fā)生變化，即溫度的下降速度變慢，

4、如圖1中3所示。本實驗要測定已知濃度溶液的凝固點。如果溶液過冷程度不大，析出固體溶劑的量很少，對原始溶液濃度影響不大，則以過冷回升的最高溫度作為該溶液的凝固點，如圖1中4所示。確定凝固點的另一種方法是外推法，如圖2所示，首先記錄繪制純?nèi)軇┡c溶液的冷卻曲線，作曲線后面部分（已經(jīng)有固體析出）的趨勢線并延長使其與曲線的前面部分相交，其交點就是凝固點?！緝x器試劑】凝固點樣品管(內(nèi)管)凝固點管塞凝固點管套管(外管)小攪拌桿大攪拌桿水浴缸精密電子溫差儀水浴缸蓋溫度計移液管25ml洗耳球天平（0.0001g）錘子毛巾冰塊環(huán)己烷（A.R.）萘（A.R.）【實驗步驟】可以采用步冷曲線法測得凝固點降低值Tf。圖3

5、 實驗裝置通過作步冷曲線測得純?nèi)軇┖腿芤旱哪厅c1) 準備冰塊，將冰從容器中取出（如何?。?，用布包好，用木錘砸成碎塊備用。準備冰水浴,溫度控制在3以下；確保檢查樣品管、測溫探頭、移液管潔凈干燥（可用少量環(huán)己烷擦拭晾干）；按圖示將儀器安裝好。2) 純?nèi)軇┉h(huán)己烷凝固點的測定：記錄室溫，取25.00ml環(huán)己烷放入凝固點樣品管中，將精密溫差儀的測溫探頭插入凝固點管中，注意測溫探頭應(yīng)位于環(huán)己烷液體的中間位置。將凝固點管直接放入冰水浴中，均勻緩慢地攪拌，12s一次為宜。觀察溫度變化，當(dāng)溫度顯示基本不變或變化緩慢時，說明此時液相中開始析出固相，也就是環(huán)己烷的近似凝固點。3) 將凝固點管從冰水浴中拿出，用毛巾

6、擦干管外壁的水，用手溫?zé)崮厅c管使結(jié)晶完全熔化，至精密溫差儀顯示約67，將凝固點樣品管放入作為空氣浴的外套管中，均勻緩慢攪拌，12s一次為宜。定時讀取并記錄溫度，溫差儀每10s鳴響一次，可依此定時讀取溫度值。當(dāng)樣品管里面液體中開始出現(xiàn)固體時，再繼續(xù)操作、讀數(shù)約10min。注意：判斷樣品管中是否出現(xiàn)固體，不是直接觀察樣品管里面，而是從記錄的溫度數(shù)據(jù)上判斷，即溫度由下降較快變?yōu)榛静蛔兊霓D(zhuǎn)折處。重復(fù)本步驟1次。4) 溶液凝固點的測定：精確稱取萘0.10000.1200g，小心加入到凝固點管中的溶劑中，注意不要讓萘粘在管壁，并使其完全溶解。注意在使萘溶解時，不得取出測溫探頭，溶液的溫度不得過高，以免

7、超出精密溫差測量儀的量程。5) 待萘完全溶解形成溶液后，將凝固點管放入作為空氣浴的外套管中，均勻緩慢攪拌，12s一次為宜。定時讀取記錄溫度，溫差儀每30s鳴響一次，可依此定時讀取溫度值。當(dāng)樣品管里面液體中開始出現(xiàn)固體（是什么？）時，再繼續(xù)操作、讀數(shù)約10min。注意：判斷樣品管中是否出現(xiàn)固體，不是直接觀察樣品管里面，而是從記錄的溫度數(shù)據(jù)上判斷，即溫度由下降較快變?yōu)橄陆递^慢的轉(zhuǎn)折處。重復(fù)本步驟1次。6) 實驗完畢，將環(huán)己烷溶液倒入回收瓶,洗凈凝固點樣品管，晾干?！緮?shù)據(jù)處理】1) 計算室溫t時環(huán)己烷的密度。計算公式 /(g·cm-3)=0.7971-0.8879×10-3t/2) 方法二，列表記錄時間溫度數(shù)據(jù)，并畫出純?nèi)軇┖腿芤旱牟嚼淝€，用外推法求凝固點（如圖2所示）。然后求出凝固點降低值DTf ，計算萘的摩爾質(zhì)量?！咀⒁馐马棥?) 測溫探頭擦干后再插入凝固點管。不使用時注意妥善保護測溫探頭。2) 加入固體樣品時要小心，勿粘在壁上或撒