凝固點(diǎn)降低法測(cè)定摩爾質(zhì)量

..物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告姓名班級(jí)學(xué)號(hào)日期2013.3.21凝固點(diǎn)降低法測(cè)定摩爾質(zhì)量實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙笥媚厅c(diǎn)降低法測(cè)定萘的摩爾質(zhì)量掌握精密電子溫差儀的使用方法原理非揮發(fā)性溶質(zhì)二組分溶液，其稀溶液具有依數(shù)性，凝固點(diǎn)降低就是依數(shù)性的一種表現(xiàn)。溶劑中加入溶質(zhì)是，溶液的凝固點(diǎn)比純?nèi)軇┑哪厅c(diǎn)低，其凝固點(diǎn)降低值ΔTf與溶質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度b成正比。得出：以上各式中：分別為純?nèi)軇?、溶液的凝固點(diǎn)，單位K。mA、mB分別為溶劑、溶質(zhì)的質(zhì)量，單位kg；Kf為溶劑的凝固點(diǎn)降低常數(shù)，與溶劑性質(zhì)有關(guān)，單位K·kg·mol-1；若已知溶劑的Kf值，通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得?Tf，便可用第二個(gè)式子求得MB。曲線1為理想的純?nèi)軇┠踢^(guò)程。曲線1為理想的純?nèi)軇┠踢^(guò)程。曲線2為實(shí)際溶劑的凝固過(guò)程，有過(guò)冷現(xiàn)象出現(xiàn)。曲線3在溶液中當(dāng)有溶劑凝固析出時(shí)，剩余溶液的濃度逐漸增大，因而溶液的凝固點(diǎn)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。曲線4如果溶液過(guò)冷程度不大，析出固體溶劑的量很少，對(duì)原始溶液濃度影響不大，則以過(guò)冷回升的最高溫度作為該溶液的凝固點(diǎn)。純?nèi)軇┖腿芤旱睦鋮s曲線本實(shí)驗(yàn)確定凝固點(diǎn)采用外推法，首先記錄繪制純?nèi)軇┡c溶液的冷卻曲線，作曲線后面部分的趨勢(shì)線并延長(zhǎng)使其與曲線的前面部分相交，其交點(diǎn)就是凝固點(diǎn)。其作圖原理如下圖:儀器與試劑凝固點(diǎn)管凝固點(diǎn)管塞凝固點(diǎn)管的套管攪拌器大攪拌桿水浴缸精密電子溫差儀水浴缸蓋溫度計(jì)移液管25ml洗耳球電子天平錘子布?jí)K冰塊環(huán)己烷萘實(shí)驗(yàn)步驟安裝實(shí)驗(yàn)裝置：實(shí)驗(yàn)裝置如圖。檢查測(cè)溫探頭要求潔凈，用環(huán)己烷清洗測(cè)溫探頭并晾干。冰水浴槽中準(zhǔn)備好冰和水，溫度最好控制在3.5℃左右。用移液管取25.00ml（或用0.01g精度的天平稱量20.00g左右）分析純的環(huán)己烷注入已洗凈干燥的凝固點(diǎn)管中。注意冰水浴高度要超過(guò)凝固點(diǎn)管中環(huán)己烷的液面，將精密電子溫差儀的測(cè)溫探頭擦干、插入凝固點(diǎn)管中，注意測(cè)溫探頭應(yīng)位于環(huán)己烷的中間位置，檢查攪拌桿，使之能自由轉(zhuǎn)動(dòng)，不與測(cè)溫探頭和管壁接觸摩擦。純?nèi)軇┉h(huán)己烷凝固點(diǎn)的測(cè)定：粗測(cè)定：記錄此時(shí)室溫，取25.00ml環(huán)己烷放入洗凈干燥的凝固點(diǎn)管中，將精密溫差儀的測(cè)溫探頭插入凝固點(diǎn)管中，注意測(cè)溫探頭應(yīng)位于環(huán)己烷液體的中間位置。將凝固點(diǎn)管直接放入冰水浴中，打開(kāi)攪拌器電源開(kāi)關(guān)，使其轉(zhuǎn)動(dòng)攪拌。觀察溫度變化，當(dāng)溫度顯示基本不變或變化緩慢時(shí)，說(shuō)明此時(shí)液相中開(kāi)始析出固相，按精密溫差儀的“設(shè)定”按鈕，此時(shí)溫差儀顯示為“0.000”，也就是環(huán)己烷的近似凝固點(diǎn)。將凝固點(diǎn)管從冰水浴中拿出，用毛巾擦干管外壁的水，用手溫?zé)崮厅c(diǎn)管使結(jié)晶完全熔化，至精密溫差儀顯示約6～7℃，將凝固點(diǎn)管放入作為空氣浴的外套管中，均勻緩慢攪拌。定時(shí)讀取并記錄溫度，溫差儀每30s鳴響一次，可依此定時(shí)讀取溫度值。當(dāng)樣品管里面液體中開(kāi)始出現(xiàn)固體時(shí)，再繼續(xù)操作、讀數(shù)約10min。溶液凝固點(diǎn)的測(cè)定：精確稱取萘0.1034g，小心加入到凝固點(diǎn)管溶劑中，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(shí)，不得取出測(cè)溫探頭，溶液的溫度不得過(guò)高，以免超出精密溫差測(cè)量?jī)x的量程。待萘完全溶解形成溶液后，將凝固點(diǎn)管放入作為空氣浴的外套管中，均勻緩慢攪拌，1～2s一次為宜。定時(shí)讀取記錄溫度，溫差儀每30s鳴響一次，可依此定時(shí)讀取溫度值。當(dāng)樣品管里面液體中開(kāi)始出現(xiàn)固體（固體是環(huán)己烷）時(shí)，再繼續(xù)操作、讀數(shù)約10min。實(shí)驗(yàn)完畢，將環(huán)己烷溶液倒入回收瓶。數(shù)據(jù)處理計(jì)算室溫t℃時(shí)環(huán)己烷的密度。室溫為17.1℃。根據(jù)計(jì)算公式ρ/(g·cm-3)=0.7971-0.8879×10-3t/℃得ρ=0.782(g·cm-3)列表記錄時(shí)間～溫度數(shù)據(jù)，并畫(huà)出純?nèi)軇┖腿芤旱牟嚼淝€，用外推法求凝固點(diǎn)。然后求出凝固點(diǎn)降低值Tf，計(jì)算萘的摩爾質(zhì)量。由圖1可知測(cè)得相對(duì)凝固點(diǎn)為-0.024K；由圖2可知測(cè)得相對(duì)凝固點(diǎn)為-0.027K；由圖3可知測(cè)得相對(duì)凝固點(diǎn)為-0.800K；則純?nèi)軇┑钠骄鄬?duì)凝固點(diǎn)為（-0.024+-0.027）/2=-0.026K；?Tf=-0.026-（-0.800）=0.774K；查表的Kf=20.0K·kg·mol-1；其中mA=ρ*V=0.782*25.00=19.6g；mB=0.1034g根據(jù)公式得MB=1000*20.0*0.1034/（0.774*19.6）=136g/mol；查表可知萘的摩爾質(zhì)量為128.18g/mol相對(duì)誤差為（136-128.18）/128.18*100%=6.10%溶劑凝固點(diǎn)測(cè)定數(shù)據(jù)及冷卻曲線1時(shí)間溫度時(shí)間溫度時(shí)間溫度308.3446901.6671350-0.051607.9047201.4821380-0.054907.4667501.3031410-0.0581207.0567801.1311440-0.0621506.6678100.961470-0.0671806.2668400.8051500-0.0722105.9048700.6591530-0.0762405.5569000.511560-0.0812705.2199300.3681590-0.0863004.8879600.2351620-0.0913304.5669900.1031650-0.0963604.261020-0.0241680-0.1023903.9541050-0.1391710-0.1064203.7041080-0.2341740-0.1114503.4341110-0.2184803.1841140-0.1495102.9341170-0.1025402.7021200-0.0755702.4781230-0.0616002.2621260-0.0536302.0581290-0.056601.8641320-0.049溶劑凝固點(diǎn)測(cè)定數(shù)據(jù)及冷卻曲線2時(shí)間溫度時(shí)間溫度時(shí)間溫度303.938750-0.2611470-0.135603.713780-0.2741500-0.141903.43810-0.2151530-0.1461203.188840-0.1561560-0.1511502.93870-0.1161590-0.1541802.687900-0.0921620-0.1572102.455930-0.0781650-0.1622402.23960-0.0721680-0.1662702.024990-0.0691710-0.173001.8221020-0.0641740-0.1743301.6331050-0.0631770-0.1783601.4541080-0.0661800-0.1833901.2741110-0.071830-0.1854201.1091140-0.0751860-0.1894500.9541170-0.081890-0.1944800.7981200-0.0841920-0.1995100.6541230-0.0891950-0.2035400.5131260-0.0951980-0.2075700.3831290-0.16000.2541320-0.1066300.1341350-0.1126600.0241380-0.117690-0.0781410-0.124720-0.1761440-0.13溶液凝固點(diǎn)測(cè)定數(shù)據(jù)及冷卻曲線時(shí)間溫度時(shí)間溫度時(shí)間溫度溫度時(shí)間溫度時(shí)間303.804780-0.3721530-0.8712280-1.0133030-1.103603.577810-0.4691560-0.8772310-1.0283060-1.107903.334840-0.5621590-0.8332340-1.0333090-1.1081203.091870-0.651620-0.8882370-1.0353120-1.1091502.856900-0.7371650-0.8942400-1.0373150-1.1121802.64930-0.8181680-0.9022430-1.043180-1.1152102.434960-0.8951710-0.9072460-1.0433210-1.1072402.222990-0.9711740-0.9122490-1.0463240-1.1192702.0181020-1.0441770-0.9172520-1.0483270-1.123001.8311050-1.1191800-0.922550-1.053300-1.1223301.6461080-1.181830-0.9262580-1.0523330-1.1243601.4721110-1.2421860-0.9322610-1.0563360-1.1273901.3041140-1.2921890-0.9382640-1.063390-1.134201.1431170-1.2591920-0.9442670-1.0613420-1.1324500.9821200-1.091950-0.9512700-1.0653450-1.1364800.8381230-0.9921980-0.9562730-1.0693480-1.1395100.6931260-0.9392010-0.9622760-1.0725400.5561290-0.9022040-0.9672790-1.0785700.4241320-0.8822070-0.9722820-1.086000.2921350-0.8722100-0.9772850-1.0826300.171380-0.8622130-0.9812880-1.0886600.0551410-0.8572160-0.9812910-1.092690-0.0581440-0.8522190-0.9822940-1.094720-0.1681470-0.8582220-0.9832970-1.096750-0.2711500-0.8652250-0.9863000-1.099誤差分析由結(jié)果可知相對(duì)誤差為6.10%,相對(duì)誤差稍微有些大，但在誤差允許范圍內(nèi)，可以認(rèn)為測(cè)得值與真實(shí)值相差不多。產(chǎn)生誤差原因以及本次實(shí)驗(yàn)中一些不當(dāng)?shù)牟僮鳎罕囟日{(diào)節(jié)不是很合適，冰放得較多，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果中并無(wú)絕對(duì)的平臺(tái)期出現(xiàn)，而是溫度緩慢向降低，根據(jù)老師所說(shuō)是由于環(huán)境溫度較低使體系凝固放出的熱比傳給環(huán)境的熱少。水浴溫度最好在3攝氏度左右為好，環(huán)己烷的凝固點(diǎn)為6.5攝氏度。由計(jì)算公式可知萘的質(zhì)量最小，其誤差的大小對(duì)結(jié)果的影響最大，所以在溶解時(shí)一定要注意不要把萘粘在凝固點(diǎn)壁上，而且要是萘盡量完全溶解后在進(jìn)行測(cè)量，以減小誤差。在實(shí)驗(yàn)完后發(fā)現(xiàn)凝固點(diǎn)底部有微量固體萘，有些懷疑最初可能有一些萘未溶解，導(dǎo)致結(jié)果偏大。注意事項(xiàng)測(cè)溫探頭擦干后再插入凝固點(diǎn)管。不使用時(shí)注意妥善保護(hù)測(cè)溫探頭。加入固體樣品時(shí)要小心，勿粘在壁上或撒在外面，以保證量的準(zhǔn)確。熔化樣品和溶解溶質(zhì)時(shí)切勿升溫過(guò)高，以防超出溫差儀量程。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。思考問(wèn)題如溶質(zhì)在溶液中離解、締合和生成配合物，對(duì)摩爾質(zhì)量測(cè)定值如何影響？答：溶質(zhì)締合和生成配合物會(huì)使溶液中的溶質(zhì)相對(duì)減少，使?Tf偏小，根據(jù)公式可知會(huì)使摩爾質(zhì)量的測(cè)定值偏大。而離解則會(huì)使溶液中溶質(zhì)的量相對(duì)增加，?Tf變大，使測(cè)量值偏小。加入溶質(zhì)的量太多或太少有何影響？答：因?yàn)?/p>