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溶解热的测定概要

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溶解热的测定

1、引言[1]

1.1 实验目的

（1）测量硝酸钾在不同浓度水溶液中的溶解热，求硝酸钾在水中溶解过程各种热效应。

（2）掌握量热装置的基本组合及电热补偿法测定热效应的基本原理。

（3）复习和掌握常用的测温技术。

1.2 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有以下几个基本概念：

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solH表示。

摩尔积分溶解热：在恒温恒压下，1mol 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solmH表示。

solsolmB=HHn （1）

式中,Bn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AsolB,,TpnHn表示，简写为AsolBnHn。

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dilmH表示：

dilmsolm2solm1=HHH （2） 式中：solm2H、solm1H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BsolA,,TpnHn表示，简写为BsolAnHn。

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

solAB,Hnn （3）

由（3）式可推导得：

BAsolsolsolABAB,,,,+TpnTpnHHHnnnn （4）

BAsolsolAsolmBAB,,,,+TpnTpnHHnHnnn （5）

令A0Bnnn，式（5）改写成：

BAsolsolsolm0AB,,,,+TpnTpnHHHnnn （6）

（6）式中的solmH可由实验测定，0n由实验中所用的溶质和溶剂的物质的量计算得到。作出solm0Hn曲线，见图1。曲线某点（01n）的切线的斜率为该浓度下的摩尔微分稀释热（即ADCD），切线与纵坐标的截距，为该浓度下的摩尔微分溶解热（即OC）。显然，图中02n点的摩尔溶解热与01n点的摩尔溶解热之差为该过程的摩尔积分稀释热（即BE）。

图1： solm0Hn曲线

由图 1 可知，欲求溶解过程的各种热效应，应当测定各种浓度下的摩尔积分溶解热。本实验采用累加的方法，先在纯溶剂中加入溶质，测出溶解热，然后在这溶液中再加入溶质，测出热效应，根据先后加入溶质总量可求出0n，而各次热效应总和即为该浓度下的溶解热。

本实验采用的绝热式测温量热计，包括了杜瓦瓶、搅拌器、电加热器和测温部件等。装置及电路图如图2 所示。因本实验测定KNO3 在水中的溶解热是一个吸热过程，热量的标定采用电热补偿法，即先测定体系的起始温度，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。再由下式可求算出溶解热：

图2：热敏电阻测溶解热装置

21sol21TTHQTT (7) 2QIRt （8）

式中，1T 、2T 为加入溶质始末的体系的温度；Q为使体系从2T升至1T 时的电热（J）；2T、1T为电加热始末的体系温度；I为电流强度（A）； R为加热器电阻（）；t为通电加热时间（s）。

实验采用热敏电阻测温系统，（21TT）为溶解过程校正后的峰高，（21TT）为加热过程校正后的峰高。

2 实验操作[1]

2.1 实验药品、仪器型号及测试装置示意图

KNO3（AR）

保温瓶（1个），78-2型双向磁力加热搅拌器（荣华仪器制造有限公司），热敏电阻测温装置，DH1715A-3型直流双路跟踪稳压稳流电源(0.35V 0-2A 北京大华无线电仪器厂)，万用表（UNI-T UT58E），数显惠斯通电桥（清华大学化学系），容量瓶（500 ml），烧杯（1000 ml），温度计，加热器，称量瓶，分析天平（公用），研钵（公用），导线若干。

2.2 实验条件

室温：12.5℃

压强：102.14KPa

2.3 实验操作步骤及方法要点

（1）如图2连接好装置，采用保温瓶并加盖

（2）根据室温调节水的温度，然后用容量瓶（500 mL）量取500 mL注入保温瓶内。

（3）在分析天平上准确称量约5 g（已研细并烘干）的KNO3待用。

（4）开动搅拌器，待温度基本稳定后，记录约4 min。然后打开电源并调至950 mA稳流，记录约在14 mA时关闭电源停止加热。待记录仪记录约8 min左右，加入称量好的KNO3。待温度稳定后再记录约8 min左右。

（5）打开加热电源加热，用万用表精确记录加热电流。同时打开秒表计时，加热使温度升高大小由下次加入KNO3量决定，关闭电源同时停止计时，记下加热时间。再记录约8min左右。

（6）按上述步骤依次加入约6、7、8、8、7和6 g的KNO3。

（7）用万用表测量实验所用加热器的阻值R。

3 结果与讨论

3.1 原始实验数据

=500mLV水 电阻=16.71R

室温：12.5℃

表1：加入KNO3质量与加热时间及电流记录表

序号 理论KNO3质量/g KNO3及瓶质量/g 加样后空瓶质量/g 加入KNO3质量/g 加热时间 加热电流/mA

1 5 4.9996 0.0002 4.9994 2’30’’98 943

2 6 6.0004 -0.0052 6.0056 1’27’’52 944

3 7 7.0020 -0.0006 7.0026 3’31’’92 942

4 8 8.0047 0.0010 8.0037 2’48’’18 943

5 8 8.0083 0.0006 8.0077 2’38’’88 942

6 7 7.0060 0.0002 7.0058 2’16’’24 943

7 6 22.8127 16.8201 5.9926 1’44’’45 943

实验过程中图像记录如下图：

图3：实验过程电压—时间图像

3.2计算的数据、结果

用雷诺图解法校正峰高：

为方便记录，对实验图中直线编号如下：

图4：编号后实验图

由于每条直线只是近似为直线，故两端斜率并不完全相同。所以处理数据时，应将直线分为左右两部分分别作切线，具体过程及数据如下：

表2：雷诺法校正峰高数据表

直线名称 斜率 截距 交点纵坐标

直线名称 斜率 截距 交点纵坐标

1a右 0.0001878 16.739 16.967 1b左 0.0008068 0.874 1.852

1b右 0.0006202 1.237 2.675 2a左 -0.0003274 22.471 21.712

2a右 -0.0001542 22.000 21.538 2b左 0.0005892 2.197 3.960

2b右 0.0004307 2.797 4.378 3a左 -0.0002621 16.207 15.245

3a右 -0.0006538 17.805 15.047 3b左 0.0006028 -7.373 -4.830

3b右 0.0008754 -8.633 -4.276 4a左 -0.0006691 25.442 22.112

4a右 -0.0003385 23.698 21.826 4b左 0.0005949 -3.519 -0.228

4b右 0.0008140 -4.833 0.251 5a左 -0.0004460 23.874 21.088

5a右 -0.0001871 22.162 20.864 5b左 0.0007473 -5.658 -0.474

5b右 0.0007305 -5.531 0.105 6a左 -0.0008506 26.553 19.990

6a右 -0.0003223 22.346 19.745 6b左 -0.0003900 5.141 1.993

6b右 0.0006071 -3.340 1.924 7a左 -0.0006037 24.230 18.995

7a右 -0.0000357 19.116 18.791 7b左 -0.0001441 5.093 3.781

7b右 0.0005547 -1.498 3.897 8a左 -0.0000405 17.249 16.855

由加热时间及电流、电阻，计算加热量：

通过公式（8），可得下表： 表3：加热量计算值表

序号 1 2 3 4 5 6 7

Q 2243.46 1303.25 3142.32 2499.05 2355.85 2024.44 1552.06

由此计算摩尔积分溶解热，中间数据如下表：

表4：溶解热计算中间数据表

序号 Q/J 21TT/mV 21TT/mV solH/J /gm总 Bn/mol

1 2243.46 15.114853 19.03673 1781.2745 4.9994 0.04950

2 1303.25 17.577613 10.867084 2108.0195 11.0050 0.10896

3 3142.32 19.876846 26.387816 2366.9780 18.0076 0.17829

4 2499.05 22.054145 20.837603 2644.9451 26.0113 0.25754

5 2355.85 21.337625 19.884887 2527.9614 34.0190

0.33682

6 2024.44 17.751391 17.070739 2105.1571 41.0248 0.40619

7 1552.06 15.009551 12.958284 1797.7467 47.0174 0.46552

又由于：

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测定冰的溶解热实验报告

测定冰的溶解热实验报告

一、实验目的

1. 了解冰的溶解热的概念及其在物质相变过程中的重要性；

2. 掌握混合量热法测定冰的溶解热的基本原理和操作步骤；

3. 通过实验，提高对实验数据分析和处理的能力。

二、实验原理

冰的溶解热是指在标准大气压下，单位质量的冰在熔点时变成同温度的水所吸收的热量。本实验采用混合量热法测定冰的溶解热，该方法基于能量守恒定律，即系统吸收的热量等于系统放出的热量。

实验原理公式如下：

Q吸 = Q放

其中，Q吸为冰熔化过程中吸收的热量，Q放为系统向外界散失的热量。

三、实验仪器与试剂

1. 仪器：量热器、天平、温度计、停表、冰块、热水、擦布等；

2. 试剂：纯净水。

四、实验步骤

1. 准备实验器材，检查量热器、天平、温度计等仪器是否正常；

2. 使用天平称量空量热器的质量，记为m0；

3. 向量热器内筒中加入一定量的水，称量水的质量，记为m1；

4. 使用温度计测量水的初温，记为T1；

5. 将冰块置于0℃环境中，待冰块完全融化后，用干布擦干其表面水分；

6. 将冰块投入量热器水中，同时轻轻搅拌；

7. 每隔半分钟观测一次水温，记录水的温度和相应的时间t；

8. 当冰全部融化后，水的温度即将平衡，继续测量4-5分钟；

9. 称量内筒及水的总质量，确定出冰的质量M； 10. 根据公式计算冰的溶解热：

Q = m c ΔT

其中，Q为冰的溶解热，m为冰的质量，c为水的比热容，ΔT为水的温度变化。

五、实验结果与分析

1. 根据实验数据，计算冰的溶解热；

2. 分析实验误差，如测量误差、操作误差等；

3. 与理论值进行比较，评估实验结果的准确性。

六、实验结论

通过本次实验，我们成功测定了冰的溶解热。实验结果表明，混合量热法是一种有效测定冰溶解热的方法。在实际应用中，冰的溶解热在食品保鲜、制冷等领域具有重要意义。

七、注意事项

1. 实验过程中，注意保持量热器内筒的清洁，避免杂质影响实验结果；

溶解热的测定

溶解热的测定

溶解热的测定

溶解热是指在恒定压力下，单位质量固体物质在溶液中完全溶解时所放出或吸收的热量。它是化学热力学中的一项重要物理量，与溶解过程的热力学性质和反应机理密切相关。溶解热的测定方法有很多种，我们这里介绍两种典型的实验方法：计算比热容法和测定热效应法。

一、计算比热容法

比热容法是根据热平衡原理，在温度为T1的热源中将样品加热至温度为T2，测定样品的质量m、热容Cp、初始温度T1和终末温度T2，从而计算出溶解热ΔH。其计算公式为：

ΔH = (Q2 - Q1) / m = Cp × (T2 - T1)

其中，Q1和Q2分别表示样品在T1和T2温度下吸收的热量，Cp是样品的比热容，m是样品质量，ΔH为溶解热。此外，由于固体在溶液中溶解时通常伴随着熔化，因此在计算时应将熔化热考虑在内，即：

其中，ΔHm为熔化热，通常可以参考文献或手册给出的数据进行修正。比热容法的优点是测量精度高，操作简单，但需要较精确的温度测量和热量测量，且需要考虑熔化热的影响。

二、测定热效应法

测定热效应法是通过测量溶解过程中反应热量的变化来计算溶解热。通常是在恒定压力下将固体样品加入到溶液中，测定反应热量和样品的质量，从而计算出溶解热ΔH。其计算公式为：

ΔH = Q / m

其中，Q为反应过程中放出或吸收的热量，m为样品质量，ΔH为溶解热。

测定热效应法有多种实验方法，比如热量计法、差热分析法、反应热法等，不同的方法适用于不同类型的样品和反应体系。其中，热量计法是一种较为常用的测定方法，其基本原理是通过测量加热物体的能量变化量来计算反应热量。它的优点是可应用于各种类型的样品和反应体系，能够直接测定反应过程的热量变化，但需要一定的操作技能和仪器支持。

总之，溶解热的测定是化学热力学中的一项重要实验。通过计算比热容法和测定热效应法等方法，可以获得溶解过程的热力学性质和反应机理，为化学工艺控制和工业生产提供重要的参考数据。

溶解热的测定 2

溶解热的测定 2

溶解热的测定

一、实验目的

1、用电加热补偿法测定硝酸钾在水中的积分溶解热与溶质浓度间的函数关系。

2、由实验数据计算溶液的微分溶解热和积分稀释热（冲淡热）。

二、实验原理

对溶质在纯溶剂或者溶液中的溶解过程伴随的热效应的定量研究，已经通过引入积分溶解热和微分溶解热的概念而得到系统化的分析。

积分溶解热，（I. 表示intergral，S. 表示solution），与溶液浓度有关。某个特定浓度时的积分溶解热定义为：恒温恒压下，1摩尔溶质溶解在足量的纯溶剂中形成该浓度的溶液的过程中发生的反应热。因为压力是恒定的，若只考虑系统做体积功，则反应热即为焓变。由此可知，在水中的就等于下面过程的焓变：

符号表示1摩尔溶于n摩尔水所形成的溶液。例如，在T、p恒定条件下，1mol溶于500g水过程的热就是浓度溶液的积分溶解热。

微分溶解热的定义为：

是在T、p恒定条件下，溶质溶于溶剂过程的焓变；根据积分溶解热定义，应为1mol溶质溶解在mol溶剂中时发生的反应热，则。微分溶解热可以看作在T、p恒定条件下，将1mol溶质加入极大量的溶液中引起的焓变，由于溶液的数量巨大，多加入1mol溶质不会改变溶液的浓度。

现在假定，在T、p恒定条件下，（体积为）水中已经溶解有m mol溶质，溶液摩尔浓度为，此时向该溶液中再加入极微量的dm mol溶质，所引起的焓变为。根据微分溶解热的定义：

上式可以展开为：

该方程右边两项均与溶质的浓度有关，因此微分溶解热也是溶液浓度的函数。

当溶质的数量不变时，向溶液中加入溶剂就产生稀释作用（或冲淡作用），其热效应可以用积分稀释热（积分冲淡热）和微分稀释热（微分冲淡热）进行度量。

积分稀释热的定义是：恒温恒压下，向含有1 mol溶质的、浓度为的溶液中加入足够量的溶剂，使得溶液浓度变为，该过程的热效应称为在浓度、之间的积分稀释热，符号

为(I表示intergral，D表示dilution)。根据焓函数是状态函数的性质，显然有

溶解热的测定概要

溶解热的测定概要

溶解热的测定

1、引言[1]

1.1 实验目的

（1）测量硝酸钾在不同浓度水溶液中的溶解热，求硝酸钾在水中溶解过程各种热效应。

（2）掌握量热装置的基本组合及电热补偿法测定热效应的基本原理。

（3）复习和掌握常用的测温技术。

1.2 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有以下几个基本概念：

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solH表示。

摩尔积分溶解热：在恒温恒压下，1mol 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solmH表示。

solsolmB=HHn （1）

式中,Bn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AsolB,,TpnHn表示，简写为AsolBnHn。

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dilmH表示：

dilmsolm2solm1=HHH （2） 式中：solm2H、solm1H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BsolA,,TpnHn表示，简写为BsolAnHn。