溶解热的测定KNO3溶解热的测定教案资料.docx
- 文档编号:23170099
- 上传时间:2023-05-15
- 格式:DOCX
- 页数:11
- 大小:104.65KB
溶解热的测定KNO3溶解热的测定教案资料.docx
《溶解热的测定KNO3溶解热的测定教案资料.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《溶解热的测定KNO3溶解热的测定教案资料.docx(11页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
溶解热的测定KNO3溶解热的测定教案资料
溶解热的测定(KNO3溶解热的测定)
KNO3溶解热的测定
一、实验目的
1.用电热补偿法测定KNO3在不同浓度水溶液中的积分溶解热。
2.用作图法求KNO3在水中的微分冲淡热、积分冲淡热和微分溶解热。
二、预习要求
1.复习溶解过程热效应的几个基本概念。
2.掌握电热补偿法测定热效应的基本原理。
3.了解如何从实验所得数据求KNO3的积分溶解热及其它三种热效应。
4.了解影响本实验结果的因素有那些。
三、实验原理
1.在热化学中,关于溶解过程的热效应,引进下列几个基本概念。
溶解热:
在恒温恒压下,n2摩尔溶质溶于n1摩尔溶剂(或溶于某浓度的溶液)中产生的热效应,用Q表示,溶解热可分为积分(或称变浓)溶解热和微分(或称定浓)溶解热。
积分溶解热:
在恒温恒压下,一摩尔溶质溶于n0摩尔溶剂中产生的热效应,用
表示。
微分溶解热:
在恒温恒压下,一摩尔溶质溶于某一确定浓度的无限量的溶液中产生的热效应,以
表示,简写为
。
冲淡热:
在恒温恒压下,一摩尔溶剂加到某浓度的溶液中使之冲淡所产生的热效应。
冲淡热也可分为积分(或变浓)冲淡热和微分(或定浓)冲淡热两种。
积分冲淡热:
在恒温恒压下,把原含一摩尔溶质及n01摩尔溶剂的溶液冲淡到含溶剂为n02时的热效应,亦即为某两浓度溶液的积分溶解热之差,以
表示。
微分冲淡热:
在恒温恒压下,一摩尔溶剂加入某一确定浓度的无限量的溶液中产生的热效应,以
表示,简写为
。
2.积分溶解热(
)可由实验直接测定,其它三种热效应则通过
—n0曲线求得。
设纯溶剂和纯溶质的摩尔焓分别为
和
,当溶质溶解于溶剂变成溶液后,在溶液中溶剂和溶质的偏摩尔焓分别为
和
,对于由
摩尔溶剂和
摩尔溶质组成的体系,在溶解前体系总焓为H。
(1)
设溶液的焓为H′,
(2)
因此溶解过程热效应Q为
(3)
式中,
为微分冲淡热,
为微分溶解热。
根据上述定义,积分溶解热
为
(4)
在恒压条件下,
,对
进行全微分
(5)
上式在比值
恒定下积分,得
(6)
全式以n2除之
(7)
因
(8)
则
(9)
将(8)、(9)代入(7)得:
(10)
对比(3)与(6)或(4)与(10)式,微分冲淡热
可表示为
以
对
作图,可得图Ⅲ-2-1的曲线关系。
在图Ⅲ-2-1中,AF与BG分别为将一摩尔溶质溶于
和
摩尔溶剂时的积分溶解热
,BE表示在含有一摩尔溶质的溶液中加入溶剂,使溶剂量由
摩尔增加到
摩尔过程的积分冲淡热
。
(11)
图Ⅲ-2-1中曲线A点的切线斜率等于该浓度溶液的微分冲淡热。
由(10)式可知,切线在纵轴上的截距等于该浓度的微分溶解热。
图Ⅲ-2-1QS—n0关系图
由图Ⅲ-2-1可见,欲求溶解过程的各种热效应,首先要测定各种浓度下的积分溶解热,然后作图计算。
一般量热计由数字式精密温度计、搅拌器、杜瓦瓶、加样漏斗和加热器等组成。
3.测量热效应是在“量热计”中进行。
量热计的类型很多,分类方法也不统一,按传热介质分有固体或液体量热计,按工作温度的范围分有高温和低温量热计等。
一般可分为两类:
一类是等温量热计,其本身温度在量热过程中始终不变,所测得的量为体积的变化,如冰量热计等;另一类是经常采用的测温量热计,它本身的温度在量热过程中会改变,通过测量温度的变化进行量热,这种量热计又可以是外壳等温或绝热式的等。
本实验是采用绝热式测温量热计,它是一个包括量热器、搅拌器、电加热器和温度计等的量热系统,如图Ⅲ-2-2所示量热计直径为8cm、容量为1000mL的杜瓦瓶,并加盖以减少辐射、传导、对流、蒸发等热交换。
电加热器是用直径为0.1mm的镍铬丝,其电阻约为10Ω,装在盛有油介质的硬质薄玻璃管中,玻璃管弯成环形,加热电流一般控制在300mA~500mA。
为使均匀有效地搅拌,一般用电动搅拌器,也可按捏长短不等的两支滴管使溶液混合均匀。
用用数字精密温度计测量温度变化。
在绝热容器中测定热效应的方法有两种:
(1)先测定量热系统的热容量C,再根据反应过程中温度变化ΔT与C之乘积求出热效应(此法一般用于放热反应)。
(2)先测定体系的起始温度T,溶解过程中体系温度随吸热反应进行而降低,再用电加热法使体系升温至起始温度,根据所消耗电能求出热效应Q。
式中,I为通过电阻为R的电热器的电流强度(A);U为电阻丝两端所加电压(V);t为通电时间(s).这种方法称为电热补偿法。
本实验采用电热补偿法,测定KNO3在水溶液中的积分溶解热,并通过图解法求出其它三种热效应。
四、仪器药品
1.仪器
中和热量热装置1套;精密直流稳压电源(1A,0V~30V)1台;数字式精密温度计1台;秒表1只(用手机替代);200ml容量瓶1个;称量瓶(25mm×25mm)8只;干燥器1只;研钵1个。
2.药品
KNO3(分析纯)。
3.试验装置
五、实验步骤
1. 稳压电源使用前在空载条件下先通电预热15min。
2.将8个称量瓶编号,依次加入在研钵中研细的KNO3,其重量分别为2.5g、1.5g、2.5g、2.5g、3.5g、4g、4g和4.5g,放入烘箱,在110℃烘1.5h~2h,取出放入干燥器中(在实验课前进行)。
3.用分析天平准确称量上面8个盛有KNO3的称量瓶,称量后将称量瓶放回干燥器中待用。
4.在杜瓦瓶中装入200ml蒸馏水,调好数字式精密贝温度计,连好线路(杜瓦瓶用前需干燥)。
5.经教师检查无误后接通电源,调节稳压电源,使加热器功率约为2.5W,保持电流稳定,开动搅拌按扭,当水温慢慢上升到比室温水高出1.5℃时读取准确温度,按下秒表开始计时,同时从加样漏斗处加入第一份样品,并将残留在漏斗上的少量KNO3全部掸入杜瓦瓶中,然后用塞子堵住加样口。
记录电压和电流值,在实验过程中要一直搅拌液体,加入KNO3后,温度会很快下降,然后再慢慢上升,待上升至起始温度点时,记下时间(读准至秒,注意此时切勿把秒表按停),并立即加入第二份样品,按上述步骤继续测定,直至八份样品全部加完为止。
6.测定完毕后,切断电源,打开量热计,检查KNO3是否溶完,如未全溶,则必须重作;溶解完全,可将溶液倒入回收瓶中,把量热器等器皿洗净放回原处。
7.用分析天平称量已倒出KNO3样品的空称量瓶,求出各次加入KNO3的准确重量。
六、注意事项
1.实验过程中要求I、V值恒定,故应随时注意调节。
2.实验过程中切勿把秒表按停读数,直到实验最后结束方可停表。
3.固体KNO3易吸水,故称量和加样动作应迅速。
固体KNO3在实验前务必研磨成粉状,并在110℃烘干。
4.量热器绝热性能与盖上各孔隙密封程度有关,实验过程中要注意盖好,减少热损失。
七、数据处理
1.根据溶剂的重量和加入溶质的重量,求算溶液的浓度,以n表示
2.按Q=IUt公式计算各次溶解过程的热效应。
3.按每次累积的浓度和累积的热量,求各浓度下溶液的n0和QS。
4.将以上数据列表并作QS—n0图,并从图中求出n0=80,100,200,300和400处的积分溶解热和微分冲淡热,以及n0从80→100,100→200,200→300,300→400的积分冲淡热。
I= (A); U= (V); IU= (W)
i
1
2
3
4
5
6
7
8
【思考问题】
1.本实验的装置是否可测定放热反应的热效应?
可否用来测定液体的比热、水化热、生成热及有机物的混合等热效应?
2.对本实验的装置、线路你有何改进意见?
swc-ⅡD型数字式精密温度计的使用方法
SWC-ⅡD智能数字恒温控制器使用方法:
1、将传感器置于介质中,电源开关置于“开”。
观察显示屏上温度与温差的读数。
2、当温度与温差的读数达到平衡的时候,按下采零键,当温差的读数显示为0.000的时候,按下锁定键。
3、时间的设定。
按下向上箭头,使读数为15秒。
松开按纽,读数开始倒记时。
当到达0时,蜂鸣器鸣叫,温差读数保持2秒不变,此时记下读数即可。
SWC-ⅡC数字式精密温度计使用方法
一.使用方法
1.操作实验前的准备.
(1)将仪器后面板的电源线插入220V电源.
(2)检查探头编号,并将其和后盖的“Rt”端子对应连接紧.
(3)将探头插入被测物中深度应大于50mm,打开电源开关.
2.温度测量
(1)将面板“温度-温差”按钮置于“温度”位置,此时显示器最末尾显示“0C”表明仪器处于温度测量测量状态.
(2)将面板“测量-保持”按钮置于测量位置。
3.温差测量
(1)将面板“温度-温差”按钮置于“温差”位置,此时显示器最末尾显示“0”,表明仪器处于温差测量测量状态.
(2)将面板“测量-保持”按钮置于测量位置。
(3)按被测物的实际温度调节“基温选择”,使读数的绝对值尽可能小,记下数字T1
(4)显示器动态显示的数字为相对于T1的温度变化△T。
二.注意事项
(1)本仪器仅适用于220V电源。
(2)作温差测量时,“基温选择”在一次测量中不允许换档。
(3)仪器数字不变,可检查仪器是否处于“保持”状态。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 溶解 测定 KNO3 教案 资料