溶解热的测定实验报告

华 南 师 范 大 学 实 验 报 告

学生姓名 吴俊烽 学 号 [1**********] 专 业 化学教育 年级班级 11化四

课程名称 物理化学实验 实验项目 溶解热的测定

指导老师 李国良 时 间 2013年11月19日

【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. 复习和掌握常用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中的摩尔稀释焓、微分溶解焓、微分稀释焓。

【实验原理】

物质溶于溶剂中，一般伴随有热效应的发生。盐类的溶解通常包含着几个同时进行的过程：晶格的破坏、离子或分子的溶剂化、分子电离（对电解质而言）等。热效应的大小和符号决定于溶剂及溶质的性质和它们的相对量。

在热化学中，关于溶解过程的热效应，需要了解以下几个基本概念。

溶解热 在恒温恒压下，溶质B溶于溶剂A(或溶于某浓度溶液)中产生的热效应，用表示。

摩尔积分溶解热 在恒温恒压下，1 mol溶质溶解于一定量的溶剂中形成一定浓度的溶液，整个过程产生的热效应。用表示。

（1） 式中,为溶解于溶剂A中的溶质B的物质的量。

摩尔微分溶解热 在恒温恒压下，1mol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。

稀释热 在恒温恒压下，一定量的溶剂A加到某浓度的溶液中使之稀释，所产生的热效应。

摩尔积分稀释热 在恒温恒压下，在含有1mol溶质的溶液中加入一定量的溶剂，使之稀释成另一浓度的溶液，这个过程产生的热效应，以表示。

（2） 式中，、为两种浓度的摩尔积分溶解热。

摩尔微分稀释热 在恒温恒压下，1mol溶剂加入到某一浓度无限量的溶液中所发生的热效应，以表示，简写为。

在恒温恒压下，对于指定的溶剂A和溶质B，溶解热的大小取决于A和B的物质的量即

（3）由（3）式可推导得：

（4）

或

令，（5）改写为：

（5）

（6）

本实验采用标准物质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。

可设计途径如下：

在上述途径中，H1为KCl(s)、H2O(l)以及量热计温度改变过程的焓变，H2则为在T2温度下，物质的量为n1 mol的KCl(s)溶于n2 mol H2O(l)中，形成终态溶液的焓变。

因为HH

21所以

HH1H20

↓

H1[n1Cp,m(KCl,s)n2Cp,m(H2O,l)K]T

H2n1solHm

K[m1Cp(KCl,s)m2Cp(H2O,l)

则KNO3的积分溶解热

m1solHm

]

M1T

solH[n1Cp,m(KNO3,s)n2Cp,m(H2O,l)K]T

【仪器和试剂】

仪器：广口保温瓶、磁力搅拌器、温度计、贝克曼温度计、容量瓶（200ml）、称量瓶、停表、放大镜 试剂：氯化钠（分析纯）、硝酸钾（分析纯）

实验装置示意图：

本实验是采用绝热式测温量热计，它是一个包括杜瓦瓶、搅拌器、电加热器和测温部件等组成的量热系统。装置及电路图如图所示。

【实验步骤】

（1） 量热计的测定

1. 准确称量4g左右的KCl，并记录准确读数 2. 用容量瓶准确量取200mL，室温下的蒸馏水，倒入保温瓶中 3. 组装好简单绝热测温式量热计，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，每隔1min记录一次温度，连续记录6次，作为溶解的前期温度 5. 打开量热计的盖子，将已称重的KCl迅速倒入量热计并盖好盖子，保持与溶解前相同的搅拌速率，继续每分钟记录一次温度，直到温度不再变化时，再连续记录6个温度变化率稳定的点，此6个电作为溶解的后期温度。 6. 读取温度计的读数，根据此温度从附表中查出相应的KCl的积分溶解热 7. （2） KNO3 积分溶解热的测定

1. 在称量瓶中准确称取KNO3，并记下装有KNO3的称量瓶的总质量 2. 用容量瓶准确量取200ml室温下的蒸馏水，倒入保温瓶中，重复（1）中的4、5、6

【数据记录与处理】

(1) 数据记录：

室温：22.3℃ 大气压： 102.055kPa

（3） 溶解前后温差的校正. 利用雷诺校正作图。

KCl第一次，△T=1.214℃

KCl第二次 △T=1.315℃

KCl第三次 △T=1.295℃

KNO3 第一次 △T=2.333℃

KNO3 第二次 △T=2.382℃

KNO3 第三次 △T=2.357℃

（4） 结果计算

①计算量热计的热熔

利用三次用KCl测得的数据进行平均，得K=-0.02212 ②计算KNO3的摩尔溶解热 solHm= 34.635kJ/(mol)

查阅文献，KNO3的标准摩尔溶解热为34.73kJ/(mol) 相对误差=0.274%

【误差分析】

1.每做完一组实验，保温瓶内的水分干燥不充分，导致量热计的热熔增大。

【提问与思考】

1.简易量热计除了用于测定溶解热，还可以测定哪些过程的热效应 答：冰等常温下可以融化的物质的融化热

【参考文献】

[1]何广平，南俊民，孙艳辉等．物理化学实验．化学工业出版社．2007.12

华 南 师 范 大 学 实 验 报 告

学生姓名 吴俊烽 学 号 [1**********] 专 业 化学教育 年级班级 11化四

课程名称 物理化学实验 实验项目 溶解热的测定

指导老师 李国良 时 间 2013年11月19日

【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. 复习和掌握常用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中的摩尔稀释焓、微分溶解焓、微分稀释焓。

【实验原理】

物质溶于溶剂中，一般伴随有热效应的发生。盐类的溶解通常包含着几个同时进行的过程：晶格的破坏、离子或分子的溶剂化、分子电离（对电解质而言）等。热效应的大小和符号决定于溶剂及溶质的性质和它们的相对量。

在热化学中，关于溶解过程的热效应，需要了解以下几个基本概念。

溶解热 在恒温恒压下，溶质B溶于溶剂A(或溶于某浓度溶液)中产生的热效应，用表示。

摩尔积分溶解热 在恒温恒压下，1 mol溶质溶解于一定量的溶剂中形成一定浓度的溶液，整个过程产生的热效应。用表示。

（1） 式中,为溶解于溶剂A中的溶质B的物质的量。

摩尔微分溶解热 在恒温恒压下，1mol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。

稀释热 在恒温恒压下，一定量的溶剂A加到某浓度的溶液中使之稀释，所产生的热效应。

摩尔积分稀释热 在恒温恒压下，在含有1mol溶质的溶液中加入一定量的溶剂，使之稀释成另一浓度的溶液，这个过程产生的热效应，以表示。

（2） 式中，、为两种浓度的摩尔积分溶解热。

摩尔微分稀释热 在恒温恒压下，1mol溶剂加入到某一浓度无限量的溶液中所发生的热效应，以表示，简写为。

在恒温恒压下，对于指定的溶剂A和溶质B，溶解热的大小取决于A和B的物质的量即

（3）由（3）式可推导得：

（4）

或

令，（5）改写为：

（5）

（6）

本实验采用标准物质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。

可设计途径如下：

在上述途径中，H1为KCl(s)、H2O(l)以及量热计温度改变过程的焓变，H2则为在T2温度下，物质的量为n1 mol的KCl(s)溶于n2 mol H2O(l)中，形成终态溶液的焓变。

因为HH

21所以

HH1H20

↓

H1[n1Cp,m(KCl,s)n2Cp,m(H2O,l)K]T

H2n1solHm

K[m1Cp(KCl,s)m2Cp(H2O,l)

则KNO3的积分溶解热

m1solHm

]

M1T

solH[n1Cp,m(KNO3,s)n2Cp,m(H2O,l)K]T

【仪器和试剂】

仪器：广口保温瓶、磁力搅拌器、温度计、贝克曼温度计、容量瓶（200ml）、称量瓶、停表、放大镜 试剂：氯化钠（分析纯）、硝酸钾（分析纯）

实验装置示意图：

本实验是采用绝热式测温量热计，它是一个包括杜瓦瓶、搅拌器、电加热器和测温部件等组成的量热系统。装置及电路图如图所示。

【实验步骤】

（1） 量热计的测定

1. 准确称量4g左右的KCl，并记录准确读数 2. 用容量瓶准确量取200mL，室温下的蒸馏水，倒入保温瓶中 3. 组装好简单绝热测温式量热计，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，每隔1min记录一次温度，连续记录6次，作为溶解的前期温度 5. 打开量热计的盖子，将已称重的KCl迅速倒入量热计并盖好盖子，保持与溶解前相同的搅拌速率，继续每分钟记录一次温度，直到温度不再变化时，再连续记录6个温度变化率稳定的点，此6个电作为溶解的后期温度。 6. 读取温度计的读数，根据此温度从附表中查出相应的KCl的积分溶解热 7. （2） KNO3 积分溶解热的测定

1. 在称量瓶中准确称取KNO3，并记下装有KNO3的称量瓶的总质量 2. 用容量瓶准确量取200ml室温下的蒸馏水，倒入保温瓶中，重复（1）中的4、5、6

【数据记录与处理】

(1) 数据记录：

室温：22.3℃ 大气压： 102.055kPa

（3） 溶解前后温差的校正. 利用雷诺校正作图。

KCl第一次，△T=1.214℃

KCl第二次 △T=1.315℃

KCl第三次 △T=1.295℃

KNO3 第一次 △T=2.333℃

KNO3 第二次 △T=2.382℃

KNO3 第三次 △T=2.357℃

（4） 结果计算

①计算量热计的热熔

利用三次用KCl测得的数据进行平均，得K=-0.02212 ②计算KNO3的摩尔溶解热 solHm= 34.635kJ/(mol)

查阅文献，KNO3的标准摩尔溶解热为34.73kJ/(mol) 相对误差=0.274%

【误差分析】

1.每做完一组实验，保温瓶内的水分干燥不充分，导致量热计的热熔增大。

【提问与思考】

1.简易量热计除了用于测定溶解热，还可以测定哪些过程的热效应 答：冰等常温下可以融化的物质的融化热

【参考文献】

[1]何广平，南俊民，孙艳辉等．物理化学实验．化学工业出版社．2007.12