凝固点下降

物理化学实验报告班级: _ _ 学生姓名: ___ ___学号:____ __实验日期：_______年___ ___月_____ _日实验台编号:_____________实验3凝固点下降法测定不挥发溶质的相对分子质量及溶质、溶剂的活度1.实验目的(1)掌握溶液凝固点的测定技术；(2)用凝固点下降法测定蔗糖的相对分子质量以及溶液中组元的活度；(3)掌握电子温差测量仪的使用方法。

2. 实验原理化合物的相对分子质量是重要的物理化学数据之一，用凝固点下降法测定化合物的相对分子质量，是一种简单而比较准确的方法。

当溶液中析出的固体是纯溶剂时，溶液的凝固点总是低于纯溶剂的凝固点。

根据稀溶液的依数性规律，凝固点的下降与溶质浓度成正比:（2.3.1）和 T分别是纯溶剂和浓度为 m的溶液的凝固点。

式中 TK f于是溶剂的摩尔凝固点下降常数，水的K f= 1.858K·Kg·m ol-1。

m是溶液中溶质的质量摩尔浓度。

克的溶剂(水)配成一稀如果称取相对分子质量为M的溶质 W克与W溶液，则此溶液的质量摩尔浓度为:（2.3.2）将 (2.3.2)式代入 (2.3.1)式得:（2.3.3）若己知溶剂的K f值，则测定此溶液的凝固点下降值ΔT后，便可按下式计算溶质的分子质量:（2.3.4）以上公式只适用于非电解质溶质相对分子质量的测定。

本实验通过测定水溶液的凝同点下降值来确定蔗糖的相对分子质量。

稀溶液中溶剂的浓度与纯溶剂、溶液的凝固点有如下关系:（2.3.5）式中x1是溶剂的摩尔分数浓度。

ΔH是纯溶剂的摩尔熔化热。

R是摩尔气体常数。

如果溶液不服从稀溶液规律，可以引入活度代替原来的浓度，上式变为:（2.3.6）式中 a1溶剂的活度。

因为T≈T，(2.3.6)式亦可写作:（2.3.7）按 (2.3.6)式或(2.3.7)式可求出溶剂的活度。

由 Gibbs-Duhem方：程出发，可以求出溶质的活度a2（2.3.8）图 2.3.1冷却曲线示意图纯溶剂的凝固点是它的液相和固相共存时的平衡温度。

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凝固点降低法测定物质的相对分子质量实验类型 ：□验证□设计□综合 实验时间 年 月 日 实验指导老师 蔡跃鹏 实验评分【实验目的】1、明确溶液凝固点的定义及获得凝固点的正确方法。

2、确定环己烷的凝固点降低值，计算萘的相对分子质量。

3、掌握凝固点将定分子量的原理，加深对稀溶液依数性的理解。

4、掌握贝克曼温度计的使用方法。

【实验原理】物质的相对分子质量是了解物质的一个最基本且重要的物理化学数据，其测定方法有许多种。

凝固点降低法测定物质的相对分子质量是一个简单又比较准确的方法，在溶液理论研究和实际应用方面都具有重要意义。

凝固点降低是稀溶液的一种依数性，这里的凝固点是指在一定压力下，溶液中纯溶剂开始析出的温度。

由于溶质的加入，使固态纯溶剂从溶液中析出的温度T f 比纯溶剂的凝固点T f *下降，其降低值△T f =T f *-T f 与溶液的质量摩尔浓度成正比，即△T f =K f m (3-1)式中，△T f 为凝固点降低值；m 为溶液质量摩尔浓度；K f 为凝固点降低常数，它与溶剂的特性有关。

表3-1给出了部分溶剂的凝固点降低常数值。

表3-1 几种溶剂的凝固点降低常数值若称取一定量的溶质W B (g)和溶剂W A (g)，配成稀溶液，则此溶液的质量摩尔浓度m B 为m B =×103 mol/kg (3-2) 式中，M B 为溶质的相对分子质量。

将式(3-2)代入式(3-1)，整理得M B = ×103mol/kg (3-3) 若已知某溶剂的凝固点降低常数K f 值，通过实验测定此溶液的凝固点降低值△T f ，即可计算溶质的相对分子质量M B 。

通常测定凝固点的方法有平衡法和贝克曼法(或步冷曲线法)。

本实验采用后者。

其基本原理是M B W AW B △T f W AK f W B将纯溶剂或溶液缓慢匀速冷却，记录体系温度随时间的变化，绘出步冷曲线(温度-时间曲线)，用外推法求得纯溶剂或稀溶液中溶剂的凝固点。

凝固点降低的原因凝固点是指在固液平衡状态下，液体的温度达到一定高度，可以使液体凝固。

然而，有些物质的凝固点降低了，这是由一些因素引起的。

下面，我们将讨论这些因素，以及导致凝固点降低的原因。

1. 可溶性一个物质的溶解度决定了这个物质在溶液中的浓度。

当溶解剂向其中溶解时，它会影响物质的凝固点。

通常，当相同的溶质在两个不同浓度的溶液中时，浓度更高的溶液的凝固点降低更大。

这是因为溶液中溶质分子的浓度增加，它们占据了更多的空间，从而降低了整个溶液的临界点。

2. 溶质分子大小分子的大小也会影响凝固点。

通常情况下，分子较小的物质凝固点的降低更大。

这是因为小分子更轻，具有更高的速度，所以它们更能容易逃脱冻结的液体中并变为气体。

4. 溶液表面张力溶液表面张力是指当溶液接触到固体表面时，溶液分子的吸引力与固体表面上的分子之间的相互作用力之间的差异。

当有溶剂向其中溶解时，它会影响溶液的表面张力并导致凝固点降低。

通常情况下，表面张力强的物质，凝固点的降低更大。

5. 溶液的离子强度当一个物质在水中溶解时，它会形成一些离子。

当溶解物分子失去电荷并变成离子时，会形成新的离子相互作用。

这些离子作用强于分子之间的相互作用，因此会导致凝固点降低。

6. 溶液的沸点提升当有固体向其中溶解时，该溶液的沸点和凝固点都会发生改变。

通常情况下，溶液的沸点会增加，而凝固点会下降。

当有溶质向其中溶解时，它会占据溶液中更多的空间，导致溶液的沸点或凝固点发生改变。

综上所述，凝固点降低的原因有很多，在实际应用过程中我们需要考虑到这些因素。

当我们进行溶液制备时，需要了解这些因素，以保证我们制备出的溶液具有比较稳定的性质并得到满意的实验结果。

物理化学实验报告青海大学机械工程学院凝固点下降法测定物质分子量一．实验目的1．利用凝固点降低法测定稀溶液中溶质的分子量2．训练贝克曼温度计的使用二．实验原理i1.凝固点降低法测分子量的原理当稀溶液凝固析出纯固体溶剂时，则溶液的凝固点低于纯溶剂的凝固点，其降低值与溶液的质量摩尔浓度成正比。

即ΔT=T f* - T f = K f b B (1) 式中，T f*为纯溶剂的凝固点，T f为溶液的凝固点，b B为溶液中溶质B的质量摩尔浓度，K f为溶剂的质量摩尔凝固点降低常数，它的数值仅与溶剂的性质有关。

若称取一定量的溶质m B(g)和溶剂m A (g)，配成稀溶液，则此溶液的质量摩尔浓度为 b B =1000m B/M B.m A,式中，M B为溶质的分子量。

将该式代入(1)式，整理得: M B = 1000 K f m B/ΔT. m A (g/mol) (2)若已知某溶剂的凝固点降低常数K f值，通过实验测定此溶液的凝固点降低值ΔT，即可计算溶质的分子量M B。

2.凝固点测量原理通常测凝固点的方法是将溶液逐渐冷却，但冷却到凝固点，并不析出晶体，往往成为过冷溶液。

然后由于搅拌或加入晶种促使溶剂结晶，由结晶放出的凝固热，使体系温度回升，当放热与散热达到平衡时，温度不再改变。

此固液两相共存的平衡温度即为溶液的凝固点。

但过冷太厉害或寒剂温度过低，则凝固热抵偿不了散热，此时温度不能回升到凝固点，在温度低于凝固点时完全凝固，就得不到正确的凝固点。

溶剂与溶液的冷却曲线形状不同。

对纯溶剂两相共存时，冷却曲线出现水平线段，其形状如图（a）所示。

对溶液两相共存时，温度仍可下降，但由于溶剂凝固时放出凝固热，使温度回升，但回升到最高点又开始下降，所以冷却曲线不出现水平线段，而斜率发生变化，如图（b）所示。

由于溶剂析出后，剩余溶液浓度变大，显然回升的最高温度不是原浓度溶液的凝固点，严格的做法应作冷却曲线，并按图（b）中所示方法加以校正。

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凝固点降低法测定物质的相对分子质量实验类型 ：□验证□设计□综合 实验时间 年 月 日 实验指导老师 蔡跃鹏 实验评分【实验目的】1、明确溶液凝固点的定义及获得凝固点的正确方法。

2、确定环己烷的凝固点降低值，计算萘的相对分子质量。

3、掌握凝固点将定分子量的原理，加深对稀溶液依数性的理解。

4、掌握贝克曼温度计的使用方法。

【实验原理】物质的相对分子质量是了解物质的一个最基本且重要的物理化学数据，其测定方法有许多种。

凝固点降低法测定物质的相对分子质量是一个简单又比较准确的方法，在溶液理论研究和实际应用方面都具有重要意义。

凝固点降低是稀溶液的一种依数性，这里的凝固点是指在一定压力下，溶液中纯溶剂开始析出的温度。

由于溶质的加入，使固态纯溶剂从溶液中析出的温度T f 比纯溶剂的凝固点T f *下降，其降低值△T f =T f *-T f 与溶液的质量摩尔浓度成正比，即△T f =K f m (3-1)式中，△T f 为凝固点降低值；m 为溶液质量摩尔浓度；K f 为凝固点降低常数，它与溶剂的特性有关。

表3-1给出了部分溶剂的凝固点降低常数值。

表3-1 几种溶剂的凝固点降低常数值若称取一定量的溶质W B (g)和溶剂W A (g)，配成稀溶液，则此溶液的质量摩尔浓度m B 为m B =×103 mol/kg (3-2) 式中，M B 为溶质的相对分子质量。

将式(3-2)代入式(3-1)，整理得M B = ×103mol/kg (3-3) 若已知某溶剂的凝固点降低常数K f 值，通过实验测定此溶液的凝固点降低值△T f ，即可计算溶质的相对分子质量M B 。

通常测定凝固点的方法有平衡法和贝克曼法(或步冷曲线法)。

本实验采用后者。

其基本原理是M B W AW B △T f W AK f W B将纯溶剂或溶液缓慢匀速冷却，记录体系温度随时间的变化，绘出步冷曲线(温度-时间曲线)，用外推法求得纯溶剂或稀溶液中溶剂的凝固点。

本质是溶液的蒸汽压下降。

当液体的蒸汽压等于纯固体的蒸气压时，凝固就发生了。

由于液体的蒸汽压下降了，所以升温的时候，只需升到一个不高的温度，纯固体的蒸汽压就能达到液体的蒸汽压。

纯固体的蒸汽压随温度的变化速度大于液体。

蒸汽压下降，凝固点下降以零度的盐水和零度的冰块做例子解释。

已知，零度盐水的蒸气压低于零度冰块的。

将一零度冰块放入一密闭有一定空间的容器中，且保持恒容器温零度，过一段时间，密闭容器中蒸气压既为冰块的饱和蒸气压，即空气中水蒸气进入冰块的速度和冰块中水分子进入空气中的速度相等。

然后，将一杯盐水快速放到密闭容器冰块一侧。

此时盐水的蒸气压小于空气中水蒸气压强，水蒸气中水分子进入盐水的速度大于盐水中水分子进入空气的速度，水分子整体有从空气中进入盐水的趋势。

导致原空气中水蒸气压强降低，冰块中水分子进入空气的速度大于空气中水分子进入冰块的速度，水分子整体有从冰块中进入空气中的趋势。

由此，有冰块中水分通过空气逐渐进入盐水中的趋势，且直到冰块完全消失。

整体来看，冰块"融化"了。

我们知道，液体凝固点的温度即该物质液态和固态能够共存，且比例保持长期不变时环境的温度。

而实验中，冰块转化为了水，由此得出盐水的凝固点要低于零度。

也是因此，溶液的凝固点定义为:液体蒸气压与固态纯溶剂蒸气压相等时系统的温度。

因为在这个温度下再进行上面的实验，盐水和冰块便不会相互转化，而长期共存了。

蒸汽压特征1、液体中能量较高的分子有脱离液面进入气相的倾向，这是产生气态分子的原因，是液体的本性。

2、蒸汽压本质上是描述单组分体系气液两相平衡时具备的特征，具有热力学上的意义，不能等同动力学量。

3、若将液体放入一真空容器中，当液体系统气液两相平衡时，外压相当于此条件下的液体蒸汽压。

可借此模型研究蒸汽压随温度的变化规律及对应关系，可分别利用Clapeyron方程和Antonie公式求解。

简单性的结果是蒸汽压会随温度增大而增大。