華師物化實(shí)驗(yàn)報(bào)告凝固點(diǎn)的測定測定

**華南師范大學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告學(xué)生姓名學(xué)號(hào)專業(yè)年級(jí)、班級(jí)課程名稱實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目凝固點(diǎn)降低法測定物質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量實(shí)驗(yàn)類型□驗(yàn)證□設(shè)計(jì)■綜合實(shí)驗(yàn)時(shí)間年月日實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師 實(shí)驗(yàn)評(píng)分一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、明確溶液凝固點(diǎn)的定義及獲得凝固點(diǎn)的正確方法。2、測定環(huán)己烷的凝固點(diǎn)降低值，計(jì)算萘的相對(duì)分子質(zhì)量。精品文檔放心下載3、掌握凝固點(diǎn)降低法測分子量的原理，加深對(duì)稀溶液依數(shù)性的理解。感謝閱讀4、掌握貝克曼溫度計(jì)的使用。二、實(shí)驗(yàn)原理：物質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量是了解物質(zhì)的一個(gè)最基本而且重要的物理化學(xué)數(shù)據(jù)，其測定方法有感謝閱讀多種。凝固點(diǎn)降低法成的物質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量是一個(gè)簡單又比較準(zhǔn)確的方法，在溶液理論研感謝閱讀究和實(shí)際應(yīng)用方面都具有重要的意義。凝固點(diǎn)降低是稀溶液的一種依數(shù)性，這里的凝固點(diǎn)是指在一定壓力下，溶液中純?nèi)軇╅_感謝閱讀始析出的溫度。由于溶質(zhì)的加入，使固態(tài)純?nèi)軇娜芤褐形龀龅臏囟萒f比純?nèi)軇┑哪厅c(diǎn)精品文檔放心下載T*下降，其降低值Tff謝謝閱讀

T*Tf

與溶液的質(zhì)量摩爾濃度成正比，即Tff

=Kmf**式中，T為凝固點(diǎn)降低值；m為溶質(zhì)質(zhì)量摩爾濃度；Kf為凝固點(diǎn)降低常數(shù)，它與溶劑的f特性有關(guān)。表1 幾種溶劑的凝固點(diǎn)降低常數(shù)值溶劑水醋酸苯環(huán)己烷環(huán)己醇萘三溴甲烷279.6T*f/K273.15289.75278.65297.05383.5280.955Kf/(K·kg·mol-1)1.863.905.122039.36.914.4若稱取一定量的溶質(zhì)W(g)和溶劑W（g），配成稀溶液，則此溶液的質(zhì)量摩爾濃度m為感謝閱讀B A BmW103mol/kgBBMWBA式中，M為溶質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量。則MKW103g/molfBBBTWfA若已知某溶劑的凝固點(diǎn)降低常數(shù)KT，即可計(jì)ff算溶質(zhì)的相對(duì)分子量M。B通常測凝固點(diǎn)的方法有平衡法和貝克曼法（或步冷曲線法）。本實(shí)驗(yàn)采用后者。其基本原精品文檔放心下載理是將純?nèi)軇┗蛉芤壕徛齽蛩倮鋮s，記錄體系溫度隨時(shí)間的變化，繪出步冷曲線（溫度-時(shí)間謝謝閱讀曲線），用外推法求得純?nèi)軇┗蛳∪芤褐腥軇┑哪厅c(diǎn)。純?nèi)軇┎嚼淝€：純?nèi)軇┲鸩嚼鋮s時(shí)，體系溫度隨時(shí)間均勻下降，到某一溫度時(shí)有固體感謝閱讀析出，由于結(jié)晶放出的凝固熱抵消了體系降溫時(shí)傳遞給環(huán)境的熱量，因而保持固液兩相平衡，謝謝閱讀當(dāng)放熱與散熱達(dá)到平衡時(shí)，溫度不再改變。在步冷曲線上呈現(xiàn)出一個(gè)平臺(tái)；當(dāng)全部凝固后，溫精品文檔放心下載度又開始下降。從理論上來講，對(duì)于純?nèi)軇?，只要固液兩相平衡共存，同時(shí)體系溫度均勻，那謝謝閱讀么每次測定的凝固點(diǎn)值應(yīng)該不變。但實(shí)際上由于過冷現(xiàn)象存在，往往每次測定值會(huì)有起伏。當(dāng)感謝閱讀過冷現(xiàn)象存在時(shí)，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(shí)，精品文檔放心下載**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叹肺臋n放心下載點(diǎn)。稀溶液的步冷曲線：稀溶液凝固點(diǎn)測定也存在上述類似現(xiàn)象。沒有過冷現(xiàn)象存在時(shí)，溶液感謝閱讀首先均勻降溫，當(dāng)某一溫度有溶劑開始析出時(shí)，凝固熱抵消了部分體系向環(huán)境的放熱，在步冷精品文檔放心下載曲線上表現(xiàn)為一轉(zhuǎn)折點(diǎn)，此溫度即為該平衡濃度稀溶液的凝固點(diǎn)，隨著溶劑析出，凝固點(diǎn)逐漸精品文檔放心下載降低。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，通過攪拌或加入精品文檔放心下載晶種促使溶劑結(jié)晶，由結(jié)晶放出的凝固熱抵消了體系降溫時(shí)傳遞給環(huán)境的熱量，當(dāng)凝固放熱與感謝閱讀體系散熱達(dá)到平衡時(shí)，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(diǎn)。精品文檔放心下載通常測定凝固點(diǎn)的方法是將溶液逐漸冷卻，使其結(jié)晶。但是，實(shí)際上溶液冷卻到凝固點(diǎn)，感謝閱讀往往并不析出晶體，這是因?yàn)樾孪嘈纬尚枰欢ǖ哪芰?，故結(jié)晶并不析出，這就是所謂過冷精品文檔放心下載現(xiàn)象。然后由于攪拌或加入晶種促使溶劑結(jié)晶，由結(jié)晶放出的凝固熱，使體系溫度回升。感謝閱讀從相律看，溶劑與溶液的冷卻曲線形狀不同。對(duì)純?nèi)軇蹋簝上喙泊鏁r(shí)，自由度精品文檔放心下載f=1-2+1=0，冷卻曲線出現(xiàn)水平線段。對(duì)溶液，固－液兩相共存時(shí)，自由度f=2-2+1=1，感謝閱讀溫度仍可下降，但由于溶劑凝固時(shí)放出凝固熱，使溫度回升，回升到最高點(diǎn)又開始下降，所謝謝閱讀以冷卻曲線不出現(xiàn)水平線段，此時(shí)應(yīng)加以校正。本實(shí)驗(yàn)通過測定純?nèi)軇┡c溶液的溫度與冷卻時(shí)間的關(guān)系數(shù)據(jù)，繪制冷卻曲線，從而得到謝謝閱讀兩者的凝固點(diǎn)之差?Tf，進(jìn)而計(jì)算待測物的摩爾質(zhì)量。**三、儀器與試劑：儀器：凝固點(diǎn)測定儀1套貝克曼溫度計(jì)1支燒杯2個(gè)普通溫度計(jì)（0—50℃）1支移液管（50mL）1支試劑：環(huán)己烷（AR）萘（AR）、冰四、實(shí)驗(yàn)步驟：1、儀器安裝：連接凝固點(diǎn)測定儀、精密數(shù)字溫度溫差儀等；精品文檔放心下載2、調(diào)節(jié)寒劑溫度：調(diào)節(jié)寒劑溫度為4℃左右。3、溶劑凝固點(diǎn)的測定：儀器裝置如圖所示。用移液管向清潔、干燥的凝固點(diǎn)管內(nèi)加入20mL環(huán)己烷，插入貝感謝閱讀克曼溫度計(jì)探頭，不要碰壁與觸底。先將盛環(huán)己烷的凝固點(diǎn)管直接插入寒劑中，均勻攪拌，使環(huán)己烷的溫度逐漸降低，當(dāng)冷感謝閱讀6.6℃左右，要快速攪拌(以攪棒下端擦管底)，幅度要盡可能的小，待溫度回升后，恢復(fù)原來的攪拌速度，同時(shí)觀察貝克曼溫度計(jì)讀數(shù)，直到溫度回升穩(wěn)定為止，此溫度即為水的近似凝固點(diǎn)。同時(shí)每隔15秒記錄一個(gè)溫度讀數(shù)。精品文檔放心下載取出凝固點(diǎn)管，用手捂住管壁片刻，同時(shí)不斷攪拌，使管中固體全部熔化，將凝固點(diǎn)管放在空氣套管中，緩慢攪拌，使溫度逐漸降低，當(dāng)溫度降至近似凝固點(diǎn)時(shí)，自支管加入少量晶種，并快速攪拌(在液體上部)，待溫度回升后，再改為緩慢攪拌。直到溫度回升到穩(wěn)定為止，記下穩(wěn)定的溫度值，重復(fù)測定二次，每次之差不超過0.006℃，二次平均值作為環(huán)己烷的凝固點(diǎn)。謝謝閱讀4、溶液凝固點(diǎn)的測定：**取出凝固點(diǎn)管，如前將管中冰溶化，用分析天平精確稱重0.1722g萘，加入凝固點(diǎn)管謝謝閱讀中，待全部溶解后，測定溶液的凝固點(diǎn)。測定方法與環(huán)己烷的相同，先測近似的凝固點(diǎn)，再感謝閱讀精確測定，但溶液凝固點(diǎn)是取回升后所達(dá)到的最高溫度。重復(fù)二次，取平均值。感謝閱讀實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與處理：五、數(shù)據(jù)記錄：室溫：22.8℃大氣壓：101.810kPa純環(huán)己烷26.5ml[ρ=0.778~0.779g/mL(20℃)]萘0.3100g環(huán)己烷第一次次數(shù)12345678910111212.6810.15溫度/℃11.389.1878.4747.9447.4617.1336.9056.6316.5566.50141次數(shù)131415161718192021222324溫度/℃6.4616.4336.4146.3896.426.4446.4556.4536.4486.4366.4266.414次數(shù)252627282930313233343536溫度/℃6.4026.396.3786.376.3616.3576.3576.355**環(huán)己烷第二次次數(shù)123456789101112溫度/℃13.09911.65810.2979.2668.5037.9377.527.2166.996.7846.6576.556次數(shù)131415161718192021222324溫度/℃6.4916.4356.3956.3686.3486.3346.3236.3156.3086.36.2896.279次數(shù)252627282930313233343536溫度/℃6.2686.2586.2446.232**環(huán)己烷第三次次數(shù)12345678910111212.9311.8410.78溫度/℃9.2418.547.8237.5457.3177.0936.916.7496.638688次數(shù)131415161718192021222324溫度/℃6.566.5016.4326.4336.4446.4446.4446.4436.4416.4356.427環(huán)己烷+萘第一次**次數(shù)12345678910111211.18溫度/℃9.7868.6757.787.0436.3775.8295.4125.1094.8684.5264.3139次數(shù)131415161718192021222324溫度/℃4.1684.033.9273.8513.7943.753.713.6693.6393.6063.576環(huán)己烷+萘第二次次數(shù)12345678910111213.2612.0810.9610.01溫度/℃9.2468.557.9447.4366.966.5316.1465.8137576次數(shù)131415161718192021222324溫度/℃5.4965.1074.7924.6534.5974.5284.4444.354.2494.2064.1524.094次數(shù)252627282930313233343536溫度/℃4.0263.9653.9133.8663.8263.795**環(huán)己烷+萘第三次次數(shù)12345678910111213溫度/℃13.31713.312.57211.61210.6129.7259.0038.3617.8117.3286.6926.5326.181次數(shù)14151617181920212223242526溫度/℃5.8785.5895.3094.9554.7054.5194.3844.2694.1844.1194.0614.0083.973次數(shù)27282930313233343536373839溫度/℃3.9413.9153.893.8653.8413.8183.7983.7783.7563.7343.714**數(shù)據(jù)處理凝固點(diǎn)/℃物質(zhì)凝固點(diǎn)降低值/℃測量值平均值6.5084環(huán)己烷6.45896.51666.58242.2237666674.3335萘4.20414.29284.3408W=0.778g/mL×26.5mL=20.617g環(huán)己烷由M萘KfW萘得M200.310010^3=130.86g/molTfW環(huán)己烷2.2237620.617參考文獻(xiàn)的萘的相對(duì)分子質(zhì)量為：128.18g/mol 相對(duì)誤差為：2.144%感謝閱讀**六、思考與討論：1、本次實(shí)驗(yàn)過程很快，參考記錄數(shù)據(jù)大約為每組40個(gè)左右，而本組實(shí)驗(yàn)進(jìn)行時(shí)僅僅記錄精品文檔放心下載30左右數(shù)據(jù)則已趨近平衡，沒有記錄的意義，則每組實(shí)驗(yàn)僅有30個(gè)數(shù)據(jù)。冰槽很難控制謝謝閱讀在理想的溫度，在測量時(shí)會(huì)有細(xì)微跳動(dòng)。過高會(huì)導(dǎo)致冷卻太慢，過低則測不出正確的凝固點(diǎn)，感謝閱讀導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)也產(chǎn)生誤差，本次就因?yàn)橥獠坷湓礈囟冗^低，溫差過大，導(dǎo)致溫度降低過快，數(shù)據(jù)謝謝閱讀記錄不完整。直接導(dǎo)致了最終實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理時(shí)誤差較大，這是本次實(shí)驗(yàn)誤差較大的主要原因。謝謝閱讀2、本次成敗關(guān)鍵是控制過冷程度和攪拌速度。理論上，在恒壓條件下純?nèi)軇w系只要兩相謝謝閱讀平衡共存就可達(dá)到平衡溫度。但實(shí)際上只有固相充分分散到液相中，也就是固液兩相的接觸精品文檔放心下載面相當(dāng)大時(shí)，平衡才能達(dá)到。因此控制過冷程度和確定攪拌速度十分重要。但在實(shí)驗(yàn)中凝固感謝閱讀點(diǎn)管中的磁子無法轉(zhuǎn)動(dòng)，使用內(nèi)管攪拌時(shí)觸碰到貝克曼溫度計(jì)，直接對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生較大的影響，精品文檔放心下載這也是實(shí)驗(yàn)誤差較大的原因之一。3、環(huán)己烷容易揮發(fā)，萘容易升華，在測定過程中環(huán)己烷+萘溶液的濃度不斷變化，難以動(dòng)謝謝閱讀態(tài)測準(zhǔn)其中濃度，也給實(shí)驗(yàn)造成了誤差。七、思考題：1、為什么要先測近似凝固點(diǎn)？答：因?yàn)槟厅c(diǎn)的確定比較困難，先測一個(gè)近似凝固點(diǎn)，精確測量時(shí)，在接近近似凝固點(diǎn)時(shí)，精品文檔放心下載降溫速度減慢，到凝固點(diǎn)時(shí)快速攪拌。先測近似凝固點(diǎn)，可以在測后面凝固點(diǎn)時(shí)減小誤差，精品文檔放心下載使誤差范圍小于0.006℃以內(nèi)，保證測定值得精確。感謝閱讀2、根據(jù)什么原則考慮加入溶質(zhì)的量？太多或太少影響如何？感謝閱讀**答：根據(jù)稀溶液依數(shù)性范圍確定，太多不符合稀溶液，太少凝固點(diǎn)下不明顯。精品文檔放心下載3、測凝固點(diǎn)時(shí)，純?nèi)軇囟然厣笥幸欢ê愣A段，而溶液則沒有，為什么？精品文檔放心下載答：冷卻曲線出現(xiàn)水平線段。對(duì)溶液兩相共存時(shí)，自由度f=2-2+1=1，溫度仍可下降，但謝謝閱讀由于溶劑凝固時(shí)放出凝固熱，使溫度回升，但回升到最高點(diǎn)又開始下降，所以冷卻曲線不出謝謝閱讀現(xiàn)水平線段。4、影響凝固點(diǎn)精確測量的因素有哪些？答：溶液過冷程度控制；冰水浴溫度控制在3.50℃左右；攪拌速度控制，溫度升高，快速謝謝閱讀攪拌；溶劑溶質(zhì)精確測量，濃度不能太高。5、當(dāng)溶質(zhì)在溶液中有離解、締合和生成配合的情況時(shí)，對(duì)其摩爾質(zhì)量的測定值有何影響？感謝閱讀答：由于凝固點(diǎn)下降公式是對(duì)于理想溶液和濃度很小的稀溶液，要求