凝固點降低法測定物質(zhì)的摩爾質(zhì)量課件

凝固點降低法測摩爾質(zhì)量

2023/8/18凝固點降低法測摩爾質(zhì)量2023/8/5實驗?zāi)康膶嶒炘韮x器和試劑實驗步驟數(shù)據(jù)處理思考題凝固點降低法測摩爾質(zhì)量實驗?zāi)康哪厅c降低法測摩爾質(zhì)量實驗?zāi)康?.用凝固點降低法測定萘的摩爾質(zhì)量。2.通過實驗掌握凝固點降低法測定摩爾質(zhì)量的原理，加深對稀溶液依數(shù)性質(zhì)的理解。實驗?zāi)康?.用凝固點降低法測定萘的摩爾質(zhì)量。實驗原理 稀溶液具有依數(shù)性，凝固點降低是依數(shù)性的一種表現(xiàn)。稀溶液的凝固點降低與溶液成分關(guān)系的公式為： 式中，ΔTf為凝固點降低值，是純?nèi)軇〢的凝固點比質(zhì)量摩爾濃度為bB的溶液的凝固點降低的度數(shù)；wA為溶劑A的摩爾質(zhì)量；Kf凝固點降低常數(shù)，其數(shù)值只與溶劑的性質(zhì)有關(guān)，單位為K?kg?mol-1；對環(huán)己烷，純?nèi)軇┠厅cTf*279.65K，凝固點降低常數(shù)為20.2。實驗原理 稀溶液具有依數(shù)性，凝固點降低是依數(shù)性的一種表現(xiàn)。稀實驗原理通常測凝固點的方法有平衡法和貝克曼法（或步冷曲線法）。本實驗采用后者。其基本原理是將純?nèi)軇┗蛉芤壕徛齽蛩倮鋮s，記錄體系溫度隨時間的變化，繪出步冷曲線（溫度-時間曲線），用外推法求得純?nèi)軇┗蛳∪芤褐腥軇┑哪厅c。實驗原理通常測凝固點的方法有平衡法和貝克曼法（或步冷曲線法）實驗原理-過冷法

圖1-1（1）純液體的冷卻曲線圖1-1（2）溶液的冷卻曲線實驗原理-過冷法圖1-1（1）純液體的冷卻曲線圖1-1實驗原理純?nèi)軇┎嚼淝€：純?nèi)軇┲鸩嚼鋮s時，體系溫度隨時間均勻下降，到某一溫度時有固體析出，由于結(jié)晶放出的凝固熱抵消了體系降溫時傳遞給環(huán)境的熱量，因而保持固液兩相平衡，當(dāng)放熱與散熱達到平衡時，溫度不再改變。在步冷曲線上呈現(xiàn)出一個平臺；當(dāng)全部凝固后，溫度又開始下降。從理論上來講，對于純?nèi)軇灰桃簝上嗥胶夤泊?，同時體系溫度均勻，那么每次測定的凝固點值應(yīng)該不變。但實際上由于過冷現(xiàn)象存在，往往每次測定值會有起伏。當(dāng)過冷現(xiàn)象存在時，純?nèi)軇┑牟嚼淝€如圖1-1（1）所示。即先過冷后足夠量的晶體產(chǎn)生時，大量的凝固熱使體系溫度回升，回升后在某一溫度維持不變，此不變的溫度作為純?nèi)軇┑哪厅c。實驗原理純?nèi)軇┎嚼淝€：實驗原理稀溶液的步冷曲線：稀溶液凝固點測定也存在上述類似現(xiàn)象。沒有過冷現(xiàn)象存在時，溶液首先均勻降溫，當(dāng)某一溫度有溶劑開始析出時，凝固熱抵消了部分體系向環(huán)境的放熱，在步冷曲線上表現(xiàn)為一轉(zhuǎn)折點，此溫度即為該平衡濃度稀溶液的凝固點，隨著溶劑析出，凝固點逐漸降低。但溶液的過冷現(xiàn)象普遍存在。當(dāng)某一濃度的溶液逐漸冷卻成過冷溶液，通過攪拌或加入晶種促使溶劑結(jié)晶，由結(jié)晶放出的凝固熱抵消了體系降溫時傳遞給環(huán)境的熱量，當(dāng)凝固放熱與體系散熱達到平衡時，溫度不再回升。此固液兩相共存的平衡溫度即為溶液的凝固點。實驗原理稀溶液的步冷曲線：實驗原理但過冷太厲害或寒劑溫度過低，則凝固熱抵償不了散熱，此時溫度不能回升到凝固點，在溫度低于凝固點時完全凝固，就得不到正確的凝固點。上述也可從相律分析，溶劑與溶液的冷卻曲線形狀不同。對純?nèi)軇﹥上喙泊鏁r，自由度f*=1-2+1=0，冷卻曲線出現(xiàn)水平線段，其形狀如圖1-1(1)所示。對溶液兩相共存時，自由度f*=2-2+1=1，溫度仍可下降，但由于溶劑凝固時放出凝固熱，使溫度回升，但回升到最高點又開始下降，所以冷卻曲線不出現(xiàn)水平線段，如圖1-1(2)所示。由于溶劑析出后，剩余溶液濃度變大，顯然回升的最高溫度不是原濃度溶液的凝固點，嚴(yán)格的做法應(yīng)作冷卻曲線，并按圖1-1(2)中所示方法加以校正。但由于冷卻曲線不易測出，而真正的平衡濃度又難于直接測定，實驗總是用稀溶液，并控制條件使其晶體析出量很少，所以以起始濃度代替平衡濃度，對測定結(jié)果不會產(chǎn)生顯著影響。實驗原理但過冷太厲害或寒劑溫度過低，則凝固熱抵償不了散熱，此儀器和試劑 凝固點測定裝置（見圖）和數(shù)顯貝克曼溫度計各一套；萘；環(huán)己烷（分析純）；25ml移液管一支，碎冰或顆粒冰。儀器和試劑 凝固點測定裝置（見圖）和數(shù)顯貝克曼溫度計各一套；凝固點測定裝置

精密溫度溫差儀傳感器凝固點測定裝置精密溫度溫差儀傳感器實驗步驟1．將凝固點測定裝置安裝好，插好數(shù)顯貝克曼溫度計的感溫探頭，注意插入的深度要留有一點余地，以免將玻璃管捅破。2．將冰水混合物防入冷凝裝置的外桶，調(diào)節(jié)冰浴的溫度為3.5℃左右。一般來講，冬天宜水多于冰，夏天宜冰、水各半。實驗步驟1．將凝固點測定裝置安裝好，插好數(shù)顯貝克曼溫度計的感3．測定純?nèi)軇┑哪厅c。用移液管取25ml環(huán)己烷加入口徑小些的內(nèi)凝固管中（在它的外圍已套有一個空氣套管），將裝有內(nèi)管的外管直接浸入冰浴中，插入數(shù)字溫度溫差儀的感溫探頭，開啟數(shù)字溫度溫差儀的電源和讀數(shù)按鈕，降溫、控制冷卻速度，不要停止攪拌。若溫度不再下降，反而略有回升，說明此時晶體已開始析出，直到溫度升至最高恒定一會兒時間，記下最低時的溫度和恒定溫度。用手溫?zé)崮坦埽菇Y(jié)晶的環(huán)己烷重新熔化，放回原來冰浴中的套管內(nèi)，如上法測量三次。3．測定純?nèi)軇┑哪厅c。用移液管取25ml環(huán)己烷加入口徑小些4．用分析天平準(zhǔn)確稱量萘丸片（約0.2g），投入凝固管內(nèi)，用玻璃棒搗碎、攪拌，使其溶解，注意：不要將萘隨便灑落、遺棄在臺面和地上。同上法測該溶液的凝固點，重復(fù)測定三次。4．用分析天平準(zhǔn)確稱量萘丸片（約0.2g），投入凝固管內(nèi)，用數(shù)據(jù)處理1.

分別將環(huán)己烷，萘-環(huán)己烷的凝固點測定結(jié)果列于下表中，以溫度為縱坐標(biāo)，時間為橫坐標(biāo)，作出冷卻曲線圖，求出Tf*，Tf及

Tf

。。t(min)0.511.522.5……溫度

2.用ρt／(g.cm-3)＝0.7971－0.8879×10-3t／℃計算室溫t時環(huán)己烷的密度，然后算出所取的環(huán)己烷的質(zhì)量WA。

3.計算萘的摩爾質(zhì)量M數(shù)據(jù)處理1.分別將環(huán)己烷，萘-環(huán)己烷的凝固點測定結(jié)果列于實驗評注與拓展

本實驗成功的關(guān)鍵點有下述幾方面：（1）攪拌速度的控制是做好本實驗的關(guān)鍵，每次測定應(yīng)按要求的速度攪拌，并且測溶劑與溶液凝固點時攪拌條件要完全一致。(2)寒劑溫度對實驗結(jié)果也有很大影響，過高會導(dǎo)致冷卻太慢，過低則測不出正確的凝固點。實驗評注與拓展

本實驗成功的關(guān)鍵點有下述幾方面：

實驗評注與拓展

拓展：凝固點降低時稀溶液的依數(shù)性質(zhì)，降低值的多少直接反映溶液中溶質(zhì)有效質(zhì)點的數(shù)目。如果溶質(zhì)在溶液中有解離、締合、溶劑化和生成絡(luò)合物等情況，均影響溶質(zhì)在溶劑中的表觀分子量。因此，凝固點降低法還可用來測定弱電解質(zhì)的電離度、溶質(zhì)的締合度、活度及活度系數(shù)等。另外，利用凝固點降低這個性質(zhì)，在科研中還可用來鑒定物質(zhì)的純度及求物質(zhì)的熔化熱；在冶金領(lǐng)域還可配制低熔點合金。

實驗評注與拓展

拓展：思考題

(1)為什么要先測近似凝固點？

(2)根據(jù)什么原則考慮加入溶質(zhì)的量？太多或太少影響