凝固點(diǎn)降低法測(cè)定摩爾質(zhì)量-3

PAGE7-凝固點(diǎn)降低法測(cè)定摩爾質(zhì)量一．實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．用凝固點(diǎn)降低法測(cè)定萘的摩爾質(zhì)量。2．掌握精密電子溫差儀的使用方法。二．實(shí)驗(yàn)原理理想稀薄溶液具有依數(shù)性，凝固點(diǎn)降低就是依數(shù)性的一種表現(xiàn)。即對(duì)一定量的某溶劑，其理想稀薄溶液凝固點(diǎn)下降的數(shù)值只與所含非揮發(fā)性溶質(zhì)的粒子數(shù)目有關(guān)，而與溶質(zhì)的特性無(wú)關(guān)。假設(shè)溶質(zhì)在溶液中不發(fā)生締合和分解，也不與固態(tài)純?nèi)軇┥晒倘荏w，則由熱力學(xué)理論出發(fā)，可以導(dǎo)出理想稀薄溶液的凝固點(diǎn)降低值?Tf（即純?nèi)軇┖腿芤旱哪厅c(diǎn)之差）與溶質(zhì)質(zhì)量摩爾濃度bB之間的關(guān)系：（1）由此可導(dǎo)出計(jì)算溶質(zhì)摩爾質(zhì)量MB的公式：（2）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；MB為溶質(zhì)的摩爾質(zhì)量，單位kg·mol-1。若已知溶劑的Kf值，通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得?Tf，便可用式(2)求得MB。也可由式(1)通過(guò)?Tf－mB的關(guān)系，線(xiàn)性回歸以斜率求得MB。表1給出了幾種溶劑的凝固點(diǎn)降低常數(shù)值。通常測(cè)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)，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(guò)冷現(xiàn)象。然后由于攪拌或加入晶種促使溶劑結(jié)晶，由結(jié)晶放出熱，使體系溫度回升。溶劑和溶液的冷卻曲線(xiàn)如圖所示。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)測(cè)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(xiàn)，從而得到兩者的凝固點(diǎn)之差?Tf，進(jìn)而計(jì)算待測(cè)物的摩爾質(zhì)量。四．實(shí)驗(yàn)步驟1．檢查測(cè)溫探頭，要求潔凈，可以用環(huán)己烷清洗探頭并晾干，準(zhǔn)備冰水浴。2．移取25.00毫升環(huán)己烷，加入洗凈烘干的樣凝固點(diǎn)管中，放入攪拌棒，插入測(cè)溫探頭（距底部1厘米左右，必需居中），觀察溫度變化，當(dāng)溫度顯示基本不變時(shí)，說(shuō)明是環(huán)己烷的近似凝固點(diǎn)，此時(shí)按溫差儀的‘調(diào)零’按鈕。3.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至精密溫差儀顯示約6~7，將凝固點(diǎn)管放入空氣管中，定時(shí)讀取并記錄溫度/半分鐘，當(dāng)樣品管中開(kāi)始出現(xiàn)固體時(shí)，再繼續(xù)操作，記錄，約10分鐘。4.用電子天平稱(chēng)量約0.1000~0.1200g的萘，小心加入到凝固點(diǎn)管的中溶液中，待完全形成溶液后，將凝固點(diǎn)管放入空氣管中，定時(shí)記錄溫度/半分鐘。當(dāng)樣品管中開(kāi)始出現(xiàn)固體時(shí)，再繼續(xù)操作，記錄，約10分鐘。5.實(shí)驗(yàn)完畢，將環(huán)己烷溶液倒入回收瓶中。五．?dāng)?shù)據(jù)處理根據(jù)測(cè)得數(shù)據(jù)，繪制純?nèi)軇┖腿芤旱睦鋮s曲線(xiàn)，并求出凝固點(diǎn)?Tf，用相關(guān)公式計(jì)算出萘的摩爾質(zhì)量。溫度：16.6℃環(huán)己烷近似凝固點(diǎn)：6.326℃稱(chēng)量的萘的質(zhì)量：m=0.1116g序號(hào)環(huán)己烷（1）/℃環(huán)己烷（2）/℃環(huán)己烷+萘/℃16.9126.8567.00426.5966.4626.62236.2836.1136.23245.9845.7515.78555.6955.4425.51265.4235.0835.17275.1574.7564.88384.8884.4414.50594.6374.1414.193104.3853.8643.893114.1233.5683.602123.8803.2923.321133.6503.0263.042143.4292.7702.775153.2002.5322.540162.9922.2962.300172.7762.0672.059182.5811.8461.821192.3851.6351.613202.1951.4291.393212.0021.2381.185221.8291.0440.997231.6650.8030.808241.4960.6950.624251.3370.5200.447261.1910.3580.274271.0460.1990.110280.8900.050-0.049290.743-0.195-0.204300.616-0.120-0.354310.4870.039-0.497320.3660.091-0.638330.2500.109-0.770340.1360.112-0.901350.0250.111-1.02336-0.083-1.12237-0.135-1.109380.000-1.013390.117-0.950400.154-0.904410.164-0.876420.171-0.856430.170-0.852440.170-0,856450.169-0.864460.170-0.875470.170-0.887480.170-0.901490.170-0.914500.170-0.928①由環(huán)己烷的密度，計(jì)算所取環(huán)己烷的重量WA。室溫T時(shí)環(huán)己烷密度計(jì)算公式為∶ρt／g·cm-3＝0.7971－0.8879×10-3T／℃。則：室溫為16.6℃時(shí)，環(huán)己烷的密度為：ρt＝0.7971－0.8879g·cm-3×10-3t＝0.7971－0.8879×10-3×16.6＝0.7824g·cm-3∴環(huán)己烷質(zhì)量為：WA＝V×ρt＝20.00×0.7824＝15.65g②求出凝固點(diǎn)降低值ΔTf

，由所得數(shù)據(jù)求出萘的分子量。Kf＝20K·kg/mol（0.170+0.997）℃=1.167℃g==122.92g/mol查文獻(xiàn)可得：萘的相對(duì)分子質(zhì)量為128.18六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析1、系統(tǒng)誤差：實(shí)驗(yàn)儀器的誤差：因?yàn)樵搶?shí)驗(yàn)需要用到的溫度是純的環(huán)己烷溶液的凝固點(diǎn)與環(huán)己烷的萘溶液的凝固點(diǎn)的差值，如果本身儀器的讀數(shù)與環(huán)境實(shí)際溫度存在單向的偏差，而我們?cè)谧鰧?shí)驗(yàn)的時(shí)候沒(méi)有校正，就會(huì)帶來(lái)偏差，又由于計(jì)算的過(guò)程用的是兩次凝固點(diǎn)的差值，所以偏差就可以相互抵消，從而沒(méi)有造成太大的影響。因此，實(shí)驗(yàn)時(shí)，可讓測(cè)定儀的探頭與冰浴接觸，得到一個(gè)讀數(shù)，同時(shí)在冰浴槽中放入一支溫度計(jì)，對(duì)比兩者的溫度差值，就可以得到該儀器的溫度偏差讀數(shù)，最后在處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，就可以對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，以確保實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的科學(xué)性。2、隨機(jī)誤差：本實(shí)驗(yàn)測(cè)量的成敗關(guān)鍵是控制過(guò)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面相當(dāng)大時(shí)，平衡才能達(dá)到。如凝固點(diǎn)管置于空氣套管中，溫度不斷降低達(dá)到凝固點(diǎn)后，由于固相是逐漸析出的，此時(shí)若凝固熱放出速度小于冷卻所吸收的熱量，則體系溫度將不斷降低，產(chǎn)生過(guò)冷現(xiàn)象。這時(shí)應(yīng)控制過(guò)冷程度，采取突然攪拌的方式，使驟然析出的大量微小結(jié)晶得以保證兩相的充分接觸，從