凝固點(diǎn)降低法測定相對分子質(zhì)量

西安交通大學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告課程：物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)系別：專業(yè)班號：組別：第二大組實(shí)驗(yàn)日期：2015年4月3日姓名：學(xué)號：交報(bào)告日期：2015年4月10日同組者：實(shí)驗(yàn)名稱：凝固點(diǎn)降低法測定相對分子質(zhì)量一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.用凝固點(diǎn)降低法測定萘的相對分子量。2.掌握步冷曲線法測定液體凝固點(diǎn)的方法。3.掌握數(shù)字貝克曼溫度計(jì)的使用方法。二、實(shí)驗(yàn)原理稀溶液中溶劑的蒸氣壓下降、凝固點(diǎn)降低（析出固態(tài)純?nèi)軇?、沸點(diǎn)升高（溶質(zhì)不揮發(fā)）和滲透壓的數(shù)值，僅與一定量溶液中溶質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)數(shù)有關(guān)，而與溶質(zhì)的本性無關(guān)，故稱這些性質(zhì)為稀溶液的依數(shù)性。固體物質(zhì)和它的液體成平衡時(shí)的溫度稱為凝固點(diǎn)。加一溶質(zhì)于純?nèi)軇┲?，其溶液的凝固點(diǎn)必然較純?nèi)軇┑哪厅c(diǎn)低，其降低的數(shù)值與溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度成正比。對于在溶液中不離解、不締合的溶質(zhì)的稀溶液有如下關(guān)系式：①式中：—純?nèi)軇┑哪厅c(diǎn)；—濃度為C的溶液的凝固點(diǎn)；—比例常數(shù)。如果C以質(zhì)量摩爾濃度（：每千克溶劑所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量）來表示，則為溶劑的摩爾凝固點(diǎn)降低常數(shù)，今以表示這個(gè)常數(shù)，于是①示可改寫為：②若取一定量的溶質(zhì)和溶劑配制成稀溶液，則此溶液的質(zhì)量摩爾濃度為：③式中：為溶質(zhì)的相對分子質(zhì)量。如果已知溶劑的值，則測定此溶液的凝固點(diǎn)降低值即可按下式計(jì)算溶質(zhì)的相對分子質(zhì)量。④純?nèi)軇┑哪厅c(diǎn)是它的液相和固相共存的平衡溫度。若將純?nèi)軇┲鸩嚼鋮s，其冷卻曲線如圖1中Ⅰ的曲線圖形。但實(shí)際過程中往往發(fā)生過冷現(xiàn)象，即在過冷時(shí)開始析出固體后，溫度才回升到穩(wěn)定的平衡溫度，當(dāng)液體全部凝固后，溫度再逐漸下降，其冷卻曲線呈現(xiàn)如圖1中Ⅱ的形狀。溶液的凝固點(diǎn)是該溶液的液相與溶劑的固相共存的平衡溫度。若將溶液逐步冷卻，其冷卻曲線與純?nèi)軇┎煌?，見圖9中Ⅲ、Ⅳ。由于部分溶劑凝固而析出，使剩余溶液的濃度逐漸增大，因而剩余溶液與溶劑固相的平衡溫度也逐漸下降。本實(shí)驗(yàn)所要測定的是濃度已知的溶液的凝固點(diǎn)。因此，所析出的溶劑固相的量不能太多，否則要影響原溶液的濃度。如稍有過冷現(xiàn)象如圖9中Ⅳ所示，對相對分子質(zhì)量的測定，無顯著影響；如過冷嚴(yán)重，則冷卻曲線如圖9中Ⅴ所示，測得之凝固點(diǎn)將偏低，影響相對分子質(zhì)量的測定結(jié)果。因此在測定過程中必須設(shè)法控制適當(dāng)?shù)倪^冷程度，一般可控制寒劑的溫度、攪拌速度等方法來達(dá)到。由于稀溶液的凝固點(diǎn)降低值不大，因此溫度的測量需要用較精密的儀器，在本實(shí)驗(yàn)中采用精密溫差測量儀。做好本實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵：一個(gè)是控制攪拌速度，每次測量時(shí)的攪拌條件和速度盡量一致。二是寒劑的溫度，過高則冷卻太慢，過低則測不準(zhǔn)凝固點(diǎn)，一般要求較溶劑的凝固點(diǎn)低3～4℃，因此本實(shí)驗(yàn)中采用冰—水混合物作冰浴。圖1冷卻曲線12306.56012306.53212305.21212305.00112456.55712456.52912455.20212606.55412606.52512605.18812756.55112756.51912755.17412906.54912906.51312905.15913056.54513056.50613055.14813206.54213206.49813205.13613356.53813356.49113355.12213506.53313506.48513505.11013656.52913656.47713655.09713806.52613806.46513805.08213956.52113956.45313955.06814106.51514106.44114105.05314256.51014256.42814255.04014406.50314406.41414405.02614556.49514556.40214555.01214706.48514706.38814704.99814856.47414856.37615006.46415006.36315156.45215156.34815306.43715306.33115456.41715456.31415606.39515606.29315756.37515756.26915906.35315906.24216056.33316056.21516206.31416206.18216356.29416356.14316506.27316506.10616656.25116656.06916806.23016806.03016956.20716955.98917106.18017256.15017406.11917556.08017706.04017855.9962.根據(jù)環(huán)己烷的密度計(jì)算實(shí)驗(yàn)中所用環(huán)己烷溶劑的質(zhì)量。環(huán)己烷的體積環(huán)己烷的密度環(huán)己烷的質(zhì)量萘片的質(zhì)量3.根據(jù)環(huán)己烷溶劑和溶液的步冷曲線，確定溶劑和溶液的凝固點(diǎn)。由1中的數(shù)據(jù)可繪制如下步冷曲線：溶劑第一次：溶劑第二次：溶液第一次：溶液第二次：溶液第三次：由上面的步冷曲線可得：物質(zhì)凝固點(diǎn)/℃凝固點(diǎn)降低值/℃測量值平均值0.771環(huán)己烷第一次（粗測）6.6856.637第二次6.622第三次6.605萘的環(huán)己烷溶液第一次5.8995.866第二次5.826第三次5.8744.用純?nèi)軇┖腿芤旱哪厅c(diǎn)、計(jì)算萘的摩爾質(zhì)量，并計(jì)算該結(jié)果的相對誤差。計(jì)算，且經(jīng)查得萘的相對分子質(zhì)量，故相對誤差。六、誤差分析1.實(shí)驗(yàn)過程中寒劑的溫度不易控制，故可能造成過冷現(xiàn)象。2.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理時(shí)，切線位置的確定并無法十分準(zhǔn)確，可能造成部分誤差。七、思考題1.若用凝固點(diǎn)降低法測定分子量，則選擇溶劑時(shí)應(yīng)考慮哪些問題？答：首先要能很好的溶解溶質(zhì)，且當(dāng)溶質(zhì)在溶液里有解離、締合、溶劑化或形成配合物等情況時(shí)不適用。其次凝固點(diǎn)不應(yīng)太高或太低應(yīng)在常溫下易達(dá)到。如水、苯、環(huán)己烷等。2.為什么會(huì)產(chǎn)生過冷現(xiàn)象？如何控制過冷程度？答：過冷現(xiàn)象是由于溶解在溶液中的溶質(zhì)在溫度降到凝固點(diǎn)以后，沒有晶體析出而達(dá)到過飽和狀態(tài)的現(xiàn)象。原因是剛剛析出的固體顆粒小，比表面積大，表面吉布斯函數(shù)高。為了控制過冷程度，因而寒劑