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溶解热的测定
华南师范大学实验报告
学生姓名学号
专业化学师范年级、班级
课程名称物理化学实验实验项目溶解热的测定
实验类型验证设计综合实验时间年月日
实验指导老师实验评分
一、实验目的
1.设计简单量热装置测定某物质在水中的积分溶解焓。
2.复习和掌握常见的量热技术与温度测定与校正方法。
3.由作图法求出该物质在水溶液中的摩尔稀释焓、微分溶解焓、微分稀释焓。
二、实验目的
溶解热,即为一定量的物质溶解于一定量的溶剂中所产生的热效应。
溶解热除了与溶剂量及溶质量有关外,还与体系所处的温度及压力有关。
溶解热分为积分溶解热积分溶解热和微分溶解热。
积分溶解热即在等温等压条件下,1mol溶质溶解在一定量的溶剂中形成某指定浓度的溶液时的焓变。
也即为此溶解过程的热效应。
它是溶液组成的函数,若形成溶液的浓度趋近于零,积分溶解热也趋近于一定值,称为无限稀释积分溶解热。
积分溶解热是溶解时所产生的热量的总和,可由实验直接测定。
微分溶解热是等温等压下,在大量给定浓度的溶液里加入1mol溶质时产生的反应,它可表示为,因溶液的量很大,所以尽管加入1mol溶质,浓度可视为不变。
微分热难以直接测量,但可通过实验,用间接的方法求得。
溶解热的测量可通过绝热测温式量热计进行,它是在绝热恒压且不做体积功的条件下,通过测定量热系统的温度变化,而推算出该系统在等温等压下的热效应。
本实验采用标准物质法进行量热计能当量的标定。
利用1molKCl溶于200mol水中的积分溶解热数据进行量热计的标定。
当上述溶解过程在恒压绝热式量热计中进行时,可设计如下途径:
等温、绝热
在上述途径中,为KCl(s)和H2O(l)及量热计从T1等压变温至T2过程的焓变,则为在T2温度下,物质的量为n1mol的KCl(s)溶于n2H2O(l)中,形成终态溶液的焓变。
因为
所以
(1)
式中,m1和m2分别为溶解过程中加入的KCl(s)和H2O(l)的质量;CP,m为物质的恒压比热容,即单位质量的物质的等压热容;CP(KCl,s)=0.699kJ/(kg.K);CP(H2O,l)=4.18kJ/(kg.K);M1为KCl的摩尔质量;,即为溶解前后系统温度的差值;为1molKCl溶解于200molH2O的积分溶解热,其不同温度下的积分溶解热可见附表。
通过式
(1)可计算热量计的K值。
本实验测定1molKNO3溶于200molH2O的积分溶解热,途径如下:
等压、绝热,
根据式
(1),溶解热可根据式
(2)计算。
(2)
摩尔溶解热(3)
同理,m1’和m2’分别为溶解过程中加入的KNO3(s)和H2O(l)的质量;CP,m为物质的恒压比热容,即单位质量的物质的等压热容;CP(KNO3,s)=0.9522kJ/(kg.K);,即为溶解前后系统温度的差值(需要进过雷诺校正);n1为加入KNO3的量(mol),通过式
(2)和式(3),即可求得1molKNO溶解于200molH2O的积分溶解热。
三、仪器与试剂
(1)仪器
广口保温瓶(1个);磁力搅拌器(1台);1/10℃温度计(1支);贝克曼温度计(1台)
容量瓶(200ml)(1个):
秒表(1个)
(2)试剂
氯化钾(分析纯);硝酸钾(分析纯)
四、实验步骤
1.量热计的标定
(1)称取约4.1434g左右的KCl,记录重量。
(2)用容量瓶准确量取200ml室温下的蒸馏水(密度为1kg/L),倒入广口保温瓶中。
(3)按图所示,组装好简单的绝热测温式量热计,并调节好贝克曼温度计。
(4)开动磁力搅拌器,保持一定的搅拌速率,观察贝克曼温度计读数的
变化,待温度变化率基本稳定后(即单位时间内温度的变化值基本相同)
后,每隔1min记录一次温度,连续记录六次,作为溶解的前期温度。
(5)打开量热计的盖子,将已经称重的KCl迅速倒入量热计中并盖好盖
子,保持与溶解前相同的搅拌速率,继续每分钟记录一次温度,直到温度
不再发生变化时,再连续记录六个温度变化率稳定的点,此六个点作为溶
解的后期温度。
(6)读取1/10℃温度计的读数,根据此温度从附表中查出相应的KCl的
积分溶解热。
重复以上量热计的标定实验操作3次。
2.KNO3积分溶解热的测定
(1)称取约5.6161g左右的KNO3,并记录重量。
(2)用容量瓶准确量取200ml室温下的蒸馏水(密度为1kg/L),倒入广口保温瓶中。
以下操作如1中的(3)(4)(5)(6)。
重复以上KNO3积分溶解热的测定的实验操作3次。
五、实验数据记录与处理
1.数据记录
室温:
22.32℃大气压:
102.05KPa
溶解热测定实验数据记录表
表1
KCl
m=4.1431g
T=21.60℃
时间/min
前期温度/℃
时间/min
溶解温度/℃
时间/min
后期温度/℃
1.0
22.743
6.5
22.438
10.5
21.219
2.0
22.744
7.0
22.226
11.0
21.231
3.0
22.745
7.5
21.622
11.5
21.240
4.0
22.747
8.0
21.363
12.0
21.252
5.0
22.748
8.5
21.278
12.5
21.274
6.0
22.751
9.0
21.278
13.0
21.293
9.5
21.238
10.0
21.216
表2
KCl
m=4.1427g
T=21.50℃
时间/min
前期温度/℃
时间/min
溶解温度/℃
时间/min
后期温度/℃
1.0
22.895
6.5
22.574
10.5
21.549
2.0
22.897
7.0
22.518
11.0
21.560
3.0
22.901
7.5
22.346
11.5
21.565
4.0
22.903
8.0
22.027
12.0
21.578
5.0
22.908
8.5
21.731
12.5
21.562
6.0
22.905
9.0
21.604
13.0
21.569
9.5
21.564
10.0
21.545
表3
KCl
m=4.1431g
T=21.90℃
时间/min
前期温度/℃
时间/min
溶解温度/℃
时间/min
后期温度/℃
1.0
22.605
6.5
22.503
10.5
21.196
2.0
22.611
7.0
22.173
11.0
21.200
3.0
22.615
7.5
21.634
11.5
21.208
4.0
22.620
8.0
21.371
12.0
21.218
5.0
22.625
8.5
21.256
12.5
21.240
6.0
22.630
9.0
21.183
13.0
21.262
9.5
21.181
10.0
21.181
表4
KNO3
m=5.6151g
T=21.90℃
时间/min
前期温度/℃
时间/min
溶解温度/℃
时间/min
后期温度/℃
1.0
22.768
6.5
22.51
15.0
20.178
2.0
22.773
7.0
22.463
15.5
20.183
3.0
22.778
7.5
22.419
16.0
20.224
4.0
22.781
8.0
22.288
16.5
20.213
5.0
22.788
8.5
22.092
17.0
20.225
6.0
22.793
9.0
21.949
17.5
20.240
9.5
21.767
10.0
21.575
10.5
21.281
11.0
20.927
11.5
20.686
12.0
20.511
12.5
20.332
13.0
20.266
13.5
20.234
14.0
20.189
14.5
20.178
表5
KNO3
m=5.6184g
T=21.80℃
时间/min
前期温度/℃
时间/min
溶解温度/℃
时间/min
后期温度/℃
1.0
22.904
6.5
22.358
11.5
20.011
2.0
22.902
7.0
22.088
12.0
20.023
3.0
22.898
7.5
21.979
12.5
20.056
4.0
22.895
8.0
21.537
13.0
20.089
5.0
22.892
8.5
20.877
13.5
20.093
6.0
22.889
9.0
20.370
14.0
20.119
9.5
20.044
10.0
20.004
10.5
19.990
11.0
19.981
表6
KNO3
m=5.6134g
T=21.50℃
时间/min
前期温度/℃
时间/min
溶解温度/℃
时间/min
后期温度/℃
1.0
21.979
6.5
21.374
11.5
19.217
2.0
21.981
7.0
21.295
12.0
19.232
3.0
21.985
7.5
21.229
12.5
19.236
4.0
21.987
8.0
20.990
13.0
19.277
5.0
21.989
8.5
20.683
13.5
19.382
6.0
21.991
9.0
20.178
14.0
19.320
9.5
19.682
10.0
19.428
10.5
19.280
11.0
19.172
2.各样品溶解前后温差的雷诺校正图
图1(对应表1)T1=22.752T2=21.119△T=-1.633
图2(对应表2)T1=22.912T2=21.497△T=-1.415
图3(对应表3)T1=22.636T2=21.102△T=-1.534
图4(对应表4)T1=22.819T2=20.052△T=-2.767
图5(对应表6)T1=21.998T2=18.996△T=-3.002
3.文献值:
不同温度下的KCl在水中的溶解热
t/℃
ΔsolHm/kJ
t/℃
ΔsolHm/kJ
t/℃
ΔsolHm/kJ
10
19.895
17
18.765
24
17.703
11
19.795
18
18.602
25
1
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