物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)溶解熱的測(cè)定

物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)溶解熱的測(cè)定2023/4/22第1頁，共21頁，2023年，2月20日，星期六物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)—溶解熱的測(cè)定表示，簡(jiǎn)寫為

沖淡熱：在恒溫恒壓下，一摩爾溶劑加到某濃度的溶液中使之沖淡所產(chǎn)生的熱效應(yīng)。沖淡熱也可分為積分(或變濃)沖淡熱和微分(或定濃)沖淡熱兩種。積分沖淡熱：在恒溫恒壓下，把原含一摩爾溶質(zhì)及n01摩爾溶劑的溶液沖淡到含溶劑為n02時(shí)的熱效應(yīng)，亦即為某兩濃度溶液的積分溶解熱之差，以微分沖淡熱：在恒溫恒壓下，一摩爾溶劑加入某一確定濃度的無限量的溶液中產(chǎn)生的熱效應(yīng)，以。表示。表示，簡(jiǎn)寫為。2023/4/22第2頁，共21頁，2023年，2月20日，星期六物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)—溶解熱的測(cè)定2．積分溶解熱(QS)可由實(shí)驗(yàn)直接測(cè)定，其它三種熱效應(yīng)則通過

曲線求得。

圖Ⅱ-2-1Qs-n0關(guān)系圖

推導(dǎo)過程略，結(jié)果圖見右。2023/4/22第3頁，共21頁，2023年，2月20日，星期六物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)—溶解熱的測(cè)定

(1)在圖中，AB與FG分別為一摩爾溶質(zhì)溶于n01和n02摩爾溶劑時(shí)的積分溶解熱QS，F(xiàn)E表示在含有一摩爾溶質(zhì)的溶液中加入溶劑，使溶劑量由n01摩爾增加到n02摩爾過程的積分沖淡熱Qd。

（2）曲線A點(diǎn)的切線斜率等于該濃度溶液的微分沖淡熱。=AD/CD

（3）切線在縱軸上的截距等于該濃度的微分溶解熱。

可見，欲求溶解過程的各種熱效應(yīng)，首先要測(cè)定各種濃度下的積分溶解熱，然后作圖計(jì)算。2023/4/22第4頁，共21頁，2023年，2月20日，星期六物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)—溶解熱的測(cè)定

３．測(cè)量熱效應(yīng)是在“量熱計(jì)”中進(jìn)行。

本實(shí)驗(yàn)采用絕熱式測(cè)溫量熱計(jì)，它是一個(gè)包括量熱器、電磁攪拌器、電加熱器、直流電源和SWC-ⅡD型數(shù)字貝克曼溫度計(jì)、微型電子計(jì)算機(jī)等量熱系統(tǒng)。先測(cè)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，再用電加熱法使體系升溫至起始溫度，根據(jù)所消耗電能求出熱效應(yīng)Q。（Ⅱ-2-16）

本實(shí)驗(yàn)采用電熱補(bǔ)償法，測(cè)定KNO3在水溶液中的積分溶解熱，并通過圖解法求出其它三種熱效應(yīng)。2023/4/22第5頁，共21頁，2023年，2月20日，星期六物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)—溶解熱的測(cè)定四、儀器藥品

１．儀器

微型計(jì)算機(jī)1臺(tái)SWC-RJ溶解熱測(cè)定裝置1臺(tái)托盤天平1臺(tái)WLS-2型可調(diào)式恒流電源(1A，0V～15V)1臺(tái)電子天平（1/10000）1臺(tái)速度可調(diào)磁力攪拌器1臺(tái)研缽1個(gè)SWC-Ⅱc型數(shù)字溫差儀1臺(tái)500ml杜瓦瓶1個(gè)２．藥品KNO3(CP.orAR.)。2023/4/22第6頁，共21頁，2023年，2月20日，星期六物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)—溶解熱的測(cè)定五、實(shí)驗(yàn)部分

1．打開電腦，溫差儀，儀器連接按照下圖進(jìn)行。圖Ⅱ-2-3SWC-RJ溶解熱測(cè)定裝置實(shí)驗(yàn)連接圖2023/4/22第7頁，共21頁，2023年，2月20日，星期六物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)—溶解熱的測(cè)定

2．實(shí)驗(yàn)預(yù)備部分2.1在電子臺(tái)稱上稱取216g水于量熱器中。放入磁力攪拌子。

2.4雙擊溶解熱軟件圖標(biāo)，啟動(dòng)軟件界面，如圖Ⅱ-2-４。軟件界面符號(hào)說明參見表Ⅱ-2-1。2.2打開攪拌器電源，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，讓轉(zhuǎn)速盡量快。2.3估算8個(gè)樣品需要的用量(40-50g)，將其在研缽中研細(xì)，存放于磨口瓶中備用。注意防止潮解。2.5用稱量紙稱取前3個(gè)樣品，備用2.0打開溫度溫差儀，記下環(huán)境溫度。2023/4/22第8頁，共21頁，2023年，2月20日，星期六物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)—溶解熱的測(cè)定圖Ⅱ-2-４溶解熱數(shù)據(jù)采集及計(jì)算初始界面2023/4/22第9頁，共21頁，2023年，2月20日，星期六物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)—溶解熱的測(cè)定3.1將WLS-2粗調(diào)、細(xì)調(diào)旋紐逆時(shí)針旋到底，打開WLS-2電源。調(diào)節(jié)WLS-2電流使得電流I和電壓V的乘積P=IV為2.5W左右。一般情況下，調(diào)節(jié)V=4.2~4.5。實(shí)驗(yàn)過程中，要求P=IV穩(wěn)定，因加熱時(shí)加熱器阻值會(huì)少量變化，故若發(fā)現(xiàn)P不為初始值，應(yīng)適當(dāng)調(diào)節(jié)WLS-2A的細(xì)調(diào)電位器，使得P=IV為初始值。（這一步要求操作稍快，以避免杜瓦瓶?jī)?nèi)蒸餾水升溫過高而使其與環(huán)境溫度相差過大而造成較大的誤差）

3．正式開始實(shí)驗(yàn)2023/4/22第10頁，共21頁，2023年，2月20日，星期六物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)—溶解熱的測(cè)定3.2第1個(gè)樣品2.5g，等候量熱器中溫度加熱到高于環(huán)境溫度0.5℃左右時(shí)，將量熱器加料口打開，迅速加入1樣品，同時(shí)按采零鍵并鎖定，同時(shí)點(diǎn)擊“開始計(jì)時(shí)”。3.3計(jì)算機(jī)在計(jì)時(shí)的同時(shí)并在繪圖區(qū)開始繪圖。此時(shí)溫差開始變?yōu)樨?fù)溫差。稱量以后個(gè)樣品，等待…當(dāng)溫差儀溫差顯示為零時(shí)，迅速加入第二份樣品。此時(shí)溫差開始變負(fù)，待溫差變?yōu)榱銜r(shí)，再加入第三份樣品，依次重復(fù)，直至所有樣品加完測(cè)定完畢。第8個(gè)樣品加入后，溫差回到0時(shí)（大于0），停止計(jì)時(shí)。2023/4/22第11頁，共21頁，2023年，2月20日，星期六物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)—溶解熱的測(cè)定3.4．測(cè)定完畢后，切斷電源，打開量熱計(jì)，檢查KNO3是否溶完，如未全溶，則必須重作；溶解完全，可將溶液倒入回收瓶中，把量熱器等器皿洗凈放回原處。3.5．輸入每次的樣品的質(zhì)量、樣品分子量、水的質(zhì)量、電流值、電壓值，點(diǎn)擊“計(jì)算”。則在每次樣品的相應(yīng)的框里顯示時(shí)間值、Q值、n值。本實(shí)驗(yàn)裝置和微型計(jì)算機(jī)聯(lián)用時(shí)，微機(jī)作出的“溶解熱-數(shù)據(jù)采集及計(jì)算界面”和“圖1-2溶解熱Q-N曲線圖”如圖Ⅱ-2-5及圖Ⅱ-2-6所示。6．如需保存這次實(shí)驗(yàn)的值，點(diǎn)擊“保存”，則把圖形、每次樣品的相應(yīng)值和實(shí)驗(yàn)的初始值保存下來。如需打開實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，點(diǎn)擊“打開”，則在相應(yīng)的框里顯示相應(yīng)的數(shù)據(jù)。如需打印實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，點(diǎn)擊“打印”。

2023/4/22第12頁，共21頁，2023年，2月20日，星期六物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)—溶解熱的測(cè)定圖Ⅱ-2-5溶解熱-數(shù)據(jù)采集及計(jì)算

2023/4/22第13頁，共21頁，2023年，2月20日，星期六物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)—溶解熱的測(cè)定圖Ⅱ-2-6溶解熱Q-N曲線圖

2023/4/22第14頁，共21頁，2023年，2月20日，星期六物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)—溶解熱的測(cè)定本實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵部分

1．加第一份樣品。2．每次樣品的加入。3．?dāng)嚢杷俣纫丝?。注?023/4/22第15頁，共21頁，2023年，2月20日，星期六物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)—溶解熱的測(cè)定六、注意事項(xiàng)

1．實(shí)驗(yàn)過程中要求I、V值恒定，故應(yīng)隨時(shí)注意調(diào)節(jié)。2．?dāng)嚢杷俣纫丝臁?．固體KNO3易吸水，故稱量和加樣動(dòng)作應(yīng)迅速。固體KNO3在實(shí)驗(yàn)前務(wù)必研磨成粉狀，并在110℃烘干。4．量熱器絕熱性能與蓋上各孔隙密封程度有關(guān)，實(shí)驗(yàn)過程中要注意蓋好，減少熱損失。5．記下每次加入樣品的時(shí)間（時(shí)，分，秒）2023/4/22第16頁，共21頁，2023年，2月20日，星期六物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)—溶解熱的測(cè)定七、數(shù)據(jù)處理2023/4/22第17頁，共21頁，2023年，2月20日，星期六物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)—溶解熱的測(cè)定4．將以上數(shù)據(jù)列表并作QS—n0圖，并從圖中求出n0=80，100，200，300和400處的積分溶解熱和微分沖淡熱，以及n0從80→100，100→200，200→300，300→400的積分沖淡熱。2023/4/22第18頁，共21頁，2023年，2月20日，星期六物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)—溶解熱的測(cè)定八、思考題1．本實(shí)驗(yàn)的裝置是否可測(cè)定放熱反應(yīng)的熱效應(yīng)？可否用來測(cè)定液體的比熱、水化熱、生成熱及有機(jī)物的混合等熱效應(yīng)？2．對(duì)本實(shí)驗(yàn)的裝置、線路你有何改進(jìn)意見？3、本實(shí)驗(yàn)過程中，誤差的來源是那些方面？如何避免或者減小誤差？2023/4/22第19頁，共21頁，2023年，2月20日，星期六物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)