溶解熱的測定KNO溶解熱的測定

1、 KNO3溶解熱的測定一、實驗目的 1.用電熱補償法測定KNO3在不同濃度水溶液中的積分溶解熱。 2.用作圖法求KNO3在水中的微分沖淡熱、積分沖淡熱和微分溶解熱。 二、預習要求 1.復習溶解過程熱效應的幾個基本概念。 2.掌握電熱補償法測定熱效應的基本原理。 3.了解如何從實驗所得數(shù)據(jù)求KNO3的積分溶解熱及其它三種熱效應。 4.了解影響本實驗結果的因素有那些。三、實驗原理 1.在熱化學中，關于溶解過程的熱效應，引進下列幾個基本概念。 溶解熱： 在恒溫恒壓下，n2摩爾溶質溶于n1摩爾溶劑(或溶于某濃度的溶液)中產(chǎn)生的熱效應，用Q表示，溶解熱可分為積分(或稱變濃)溶解熱和微分(或稱定濃)溶解熱

2、。 積分溶解熱：在恒溫恒壓下，一摩爾溶質溶于n0摩爾溶劑中產(chǎn)生的熱效應，用表示。 微分溶解熱：在恒溫恒壓下，一摩爾溶質溶于某一確定濃度的無限量的溶液中產(chǎn)生的熱效應，以表示，簡寫為。 沖淡熱：在恒溫恒壓下，一摩爾溶劑加到某濃度的溶液中使之沖淡所產(chǎn)生的熱效應。沖淡熱也可分為積分(或變濃)沖淡熱和微分(或定濃)沖淡熱兩種。 積分沖淡熱：在恒溫恒壓下，把原含一摩爾溶質及n01摩爾溶劑的溶液沖淡到含溶劑為n02時的熱效應，亦即為某兩濃度溶液的積分溶解熱之差，以表示。 微分沖淡熱：在恒溫恒壓下，一摩爾溶劑加入某一確定濃度的無限量的溶液中產(chǎn)生的熱效應，以表示，簡寫為。 2.積分溶解熱()可由實驗直接測定，其

3、它三種熱效應則通過n0曲線求得。 設純?nèi)軇┖图內(nèi)苜|的摩爾焓分別為和，當溶質溶解于溶劑變成溶液后，在溶液中溶劑和溶質的偏摩爾焓分別為和，對于由摩爾溶劑和摩爾溶質組成的體系，在溶解前體系總焓為H。         ( 1 ) 設溶液的焓為H，                  ( 2 ) 因此溶解過程熱效應Q為       

4、0;        ( 3 )                                          

5、60;   式中，為微分沖淡熱，為微分溶解熱。根據(jù)上述定義，積分溶解熱為 （4） 在恒壓條件下，對進行全微分   （5） 上式在比值 恒定下積分，得        （6） 全式以n2除之          （7） 因                  

6、;   （8）                                    則            

7、0; （9）                  將(8)、(9)代入(7)得:              (10） 對比(3)與(6)或(4)與(10)式,微分沖淡熱 可表示為以對作圖，可得圖-2-1的曲線關系。 在圖-2-1中，AF與BG分別為將一摩爾溶質溶于和摩爾溶劑時的積分溶解熱，BE表示在含

8、有一摩爾溶質的溶液中加入溶劑，使溶劑量由摩爾增加到摩爾過程的積分沖淡熱。 (11) 圖-2-1中曲線A點的切線斜率等于該濃度溶液的微分沖淡熱。 由（10）式 可知，切線在縱軸上的截距等于該濃度的微分溶解熱。 圖-2-1 QSn0關系圖 由圖-2-1可見，欲求溶解過程的各種熱效應，首先要測定各種濃度下的積分溶解熱，然后作圖計算。 一般量熱計由數(shù)字式精密溫度計、攪拌器、杜瓦瓶、加樣漏斗和加熱器等組成。3.測量熱效應是在“量熱計”中進行。量熱計的類型很多，分類方法也不統(tǒng)一，按傳熱介質分有固體或液體量熱計，按工作溫度的范圍分有高溫和低溫量熱計等。一般可分為兩類:一類是等溫量熱計，其本身溫度在量熱過程中

9、始終不變，所測得的量為體積的變化，如冰量熱計等;另一類是經(jīng)常采用的測溫量熱計，它本身的溫度在量熱過程中會改變，通過測量溫度的變化進行量熱，這種量熱計又可以是外殼等溫或絕熱式的等。本實驗是采用絕熱式測溫量熱計，它是一個包括量熱器、攪拌器、電加熱器和溫度計等的量熱系統(tǒng)，如圖-2-2所示量熱計直徑為8cm、容量為1000mL的杜瓦瓶，并加蓋以減少輻射、傳導、對流、蒸發(fā)等熱交換。電加熱器是用直徑為0.1mm的鎳鉻絲，其電阻約為10，裝在盛有油介質的硬質薄玻璃管中，玻璃管彎成環(huán)形，加熱電流一般控制在300mA500mA。為使均勻有效地攪拌，一般用電動攪拌器，也可按捏長短不等的兩支滴管使溶液混合均勻。用用

10、數(shù)字精密溫度計測量溫度變化。在絕熱容器中測定熱效應的方法有兩種: (1)先測定量熱系統(tǒng)的熱容量C，再根據(jù)反應過程中溫度變化T與C之乘積求出熱效應(此法一般用于放熱反應)。 (2)先測定體系的起始溫度T，溶解過程中體系溫度隨吸熱反應進行而降低，再用電加熱法使體系升溫至起始溫度，根據(jù)所消耗電能求出熱效應Q。 式中，I為通過電阻為R的電熱器的電流強度(A); U為電阻絲兩端所加電壓(V); t為通電時間(s). 這種方法稱為電熱補償法。 本實驗采用電熱補償法，測定KNO3在水溶液中的積分溶解熱，并通過圖解法求出其它三種熱效應。四、儀器藥品 1.儀器 中和熱量熱裝置1套; 精密直流穩(wěn)壓電源(1A，0V

11、30V)1臺; 數(shù)字式精密溫度計1臺; 秒表1只（用手機替代）; 200ml容量瓶1個； 稱量瓶(25mm×25mm) 8只; 干燥器1只; 研缽1個。 2.藥品 KNO3(分析純)。 3.試驗裝置五、實驗步驟 1.  穩(wěn)壓電源使用前在空載條件下先通電預熱15min。 2. 將8個稱量瓶編號，依次加入在研缽中研細的KNO3，其重量分別為2.5g、1.5g、2.5g、 2.5g、3.5g、4g、4g和4.5g，放入烘箱，在110烘1.5h2h，取出放入干燥器中(在實驗課前進行)。 3.用分析天平準確稱量上面8個盛有KNO3的稱量瓶，稱量后將稱量瓶放回干燥器中待用。  

12、;4.在杜瓦瓶中裝入200ml蒸餾水，調(diào)好數(shù)字式精密貝溫度計，連好線路(杜瓦瓶用前需干燥)。 5.經(jīng)教師檢查無誤后接通電源，調(diào)節(jié)穩(wěn)壓電源，使加熱器功率約為2.5W，保持電流穩(wěn)定，開動攪拌按扭，當水溫慢慢上升到比室溫水高出1.5時讀取準確溫度，按下秒表開始計時，同時從加樣漏斗處加入第一份樣品，并將殘留在漏斗上的少量KNO3全部撣入杜瓦瓶中，然后用塞子堵住加樣口。記錄電壓和電流值，在實驗過程中要一直攪拌液體，加入KNO3后，溫度會很快下降，然后再慢慢上升，待上升至起始溫度點時，記下時間（讀準至秒，注意此時切勿把秒表按停），并立即加入第二份樣品，按上述步驟繼續(xù)測定，直至八份樣品全部加完為止。 6.測

13、定完畢后，切斷電源，打開量熱計，檢查KNO3是否溶完，如未全溶，則必須重作;溶解完全，可將溶液倒入回收瓶中，把量熱器等器皿洗凈放回原處。    7.用分析天平稱量已倒出KNO3樣品的空稱量瓶，求出各次加入KNO3的準確重量。六、注意事項 1.實驗過程中要求I、V值恒定，故應隨時注意調(diào)節(jié)。 2.實驗過程中切勿把秒表按停讀數(shù)，直到實驗最后結束方可停表。 3.固體KNO3易吸水，故稱量和加樣動作應迅速。固體KNO3在實驗前務必研磨成粉狀，并在110烘干。 4.量熱器絕熱性能與蓋上各孔隙密封程度有關，實驗過程中要注意蓋好，減少熱損失。 七、數(shù)據(jù)處理 1.根據(jù)溶劑的重量和加入溶質的重

14、量，求算溶液的濃度，以n表示 2.按Q=IUt公式計算各次溶解過程的熱效應。 3.按每次累積的濃度和累積的熱量，求各濃度下溶液的n0和QS。 4.將以上數(shù)據(jù)列表并作QSn0圖，并從圖中求出n0=80，100，200，300和400處的積分溶解熱和微分沖淡熱，以及n0從80100，100200，200300，300400的積分沖淡熱。 I=        (A);    U=      (V);    IU=  

15、60;     (W)   i   1             2             3             4             5             6       

16、0;     7             8             【思考問題】 1.本實驗的裝置是否可測定放熱反應的熱效應？可否用來測定液體的比熱、水化熱、生成熱及有機物的混合等熱效應？ 2.對本實驗的裝置、線路你有何改進意見？swc-D型數(shù)字式精密溫度計的使用方法SWC-D智能數(shù)字恒溫控制器使用方法：1、將傳感器置于介質中，電源開關置于“開”。觀察顯示屏上溫度與溫差的讀數(shù)。2、當溫度與溫差的讀數(shù)達到平衡的時候，按下采零鍵，當溫差的讀數(shù)顯示為0.000的時候，按下鎖定鍵。3、時間的設定。按下向上箭頭，使讀數(shù)為15秒。松開按紐，讀數(shù)開始倒記時。當?shù)竭_0時，蜂鳴器鳴叫，溫差讀數(shù)保持2秒不變，此時記下讀數(shù)即可。SWC-C數(shù)字式精密溫度計使用方法一.使用方法1.操作實驗前的準備.(1)將儀器后面板的電源線插入220V電源.(2)檢查探頭編號,并將其和后蓋的“Rt”端子對應連接緊.(3)將探頭插入被測物中深度應大于50mm,打開電源開關.2.溫度測量(1)將面板“溫度-溫差”按鈕置于“溫度”位置，此時