溶解热的测定.
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溶解热的测定溶解热的测定[适用对象] 药学、药物制剂、中药学、制药工程、中药学(国际交流方向)、生物工程专业[实验学时] 3学时一、实验目的1、用量热法测定KNO3在水中的溶解热。
2、掌握测温量热的基本原理和测量方法。
3、了解量热法测定积分溶解热的基本原理。
二、实验原理物质溶解时常伴有热效应,此热效应称为该物质的溶解热。
物质的溶解热通常包括溶质晶格的破坏和溶质分子或离子的溶剂化。
其中,晶格的破坏常为吸热过程,溶剂化作用常为放热过程,溶解热即为这两个过程的热量的总和。
而最终是吸热或放热则由这两个热量的相对大小所决定。
温度、压力以及溶质和溶剂的性质、用量、是影响溶解热的显著因素,根据物质在溶解过程中溶液浓度的变化,溶解热分为变浓溶解热和定浓溶解热,变浓溶解热又称积分溶解热,为定温定压条件下一摩尔物质溶于一定量的溶剂形成某浓度的溶液时,吸入或放出的热量,定浓溶解热又称微分溶解热,为定温定压条件下一摩尔物质溶于大量某浓度的溶液时,产生的热量。
积分溶解热可用量热法直接测得,微分溶解热可从积分溶解热间接求得,方法是,先求出在定量溶剂中加入不同溶质时的积分溶解热,然后以热效应为纵坐标,以溶质摩尔数为横坐标绘成曲线,曲线上的任何一点的斜率即为该浓度时的微分溶解热。
量热法测定积分溶解热,通常在被认为是绝热的量热计中进行,首先标定该量热系统的热容量,然后通过精确测量物质溶解前后因吸热或放热引起量热体系的温度变化,来计算溶解过程的热效应,并据此计算物质在该溶液温度、浓度下的积分溶解热。
1.量热系统热容量的标定用一已知积分溶解热的标准物质,在量热计中进行溶解,测出溶解前后量热系统的温度变化值ΔTS ,则量热系统的热容C可以根据下式计算:式中mS和MS分别为标准物质的质量和摩尔质量,ΔHS为标准物质在某溶液温度及浓度下的积分溶解热,此值可由手册上查得,C 为量热系统的热容。
2.积分溶解热的测定将上式用于待测物质即得:式中m和M分别为待测物质的质量和摩尔质量,ΔT为待测物质溶解前后量热系统的温度变化值;C为已标定的量热系统的热容。
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。
物化实验报告溶解热的测定_KCl、KNO3实验报告:溶解热的测定——KCl、KNO3一、实验目的1.学习和掌握溶解热测定的原理和方法。
2.通过实验测定KCl和KNO3在水中溶解的热效应。
3.比较相同浓度下KCl和KNO3的溶解热效应差异。
二、实验原理溶解热是指物质在溶解过程中所伴随的热量变化。
当物质溶解时,其分子或离子会从固态或晶体状态分散到溶剂中,这一过程通常会吸收或释放热量。
溶解热的测定有助于了解物质溶解过程中的热力学性质。
溶解热的测定通常采用量热计进行。
量热计可以准确地测量溶液温度的变化,并以此来计算溶解热。
根据Arrhenius公式,溶解热与温度有关,因此,通过测量不同温度下的溶解热,可以评估温度对物质溶解热效应的影响。
三、实验步骤1.准备实验器材:500ml烧杯、电子天平、量筒、水浴锅、保温杯、恒温水浴、热量计等。
2.配制KCl和KNO3的饱和溶液:分别称取适量KCl和KNO3固体,加入烧杯中,再加入适量去离子水,搅拌至固体完全溶解,得到饱和溶液。
3.测量溶解热:将保温杯中的去离子水倒入量热计中,插入电子天平,记录初始温度T1。
分别将KCl和KNO3的饱和溶液倒入量热计中,记录溶解后的温度T2。
根据温度差和水的质量,计算溶解热。
4.重复测量:为了确保实验结果的准确性,可以重复以上步骤几次,每次测量不同的浓度。
5.数据处理和分析:整理实验数据,根据溶解热的计算公式,比较相同浓度下KCl和KNO3的溶解热效应差异。
四、实验结果与讨论1.实验数据:以下是实验测定的KCl和KNO3在水中溶解的热效应数据。
2.结果分析:从上表可以看出,相同浓度下,KCl的溶解热效应比KNO3高。
随着浓度的增加,两种物质的溶解热效应都逐渐增大。
这表明在溶解过程中,KCl分子或离子从固体分散到水中的吸热过程比KNO3更为显著。
此外,KCl和KNO3的溶解热效应与Arrhenius公式中的常数相关联,这意味着溶解热的温度依赖性较强。
实验3 溶解热的测定一、实验目的1.用量热计简单测定硝酸钾在水中的溶解热。
2.掌握贝克曼温度计的调节和使用。
二、实验原理盐类的溶解往往同时进行着两个过程:一是晶格破坏,为吸热过程;二是离子的溶剂化,为放热过程。
溶解热是这两种热效应的总和。
最终是吸热还是放热,则由这两种热效应的相对大小来决定。
本实验在定压、不做非体积功的绝热体系中进行时,体系的总焓保持不变,根据热平衡,即可计算过程所涉及的热效应。
T C C W C W W M H m sol ∆⋅++-=∆][322111)( (3.1)式中: m Sol H ∆为盐在溶液温度和浓度下的积分溶解热,单位:kJ·mo1–1;1W 为溶质的质量,单位:kg ;T ∆为溶解过程的真实温差,单位:K ;2W 为水的质量,单位:kg ;M 为溶质的摩尔质量,单位:kg·mo1–1; 21C C 、分别为溶质和水的比热,单位:11--⋅K kg kJ ;3C 为量热计的热容(指除溶液外,使体系温度升高1℃所需要的热量) ,单位:kJ 。
实验测得W 1、W 2、ΔT 及量热计的热容后,即可按(3.1)式算出熔解热m Sol H ∆。
三、仪器与药品溶解热测量装置一套(如图3.1所示);500ml 量筒一个;KCl(A.R.) ;KNO 3(A.R.)四、实验步骤1.量热计热容的测定:本实验采用氯化钾在水中的溶解热来标定量热计热容3C 。
为此,先在干净的量热计中装入500m1蒸馏水,将与贝克曼温度计接好的传感器插入量热计中,放在磁力搅拌器上,启动搅拌器, 保持60-90转/分钟的搅拌速度,此时,数字显示应在室温附近,至图3.1溶解热测定装配图1.磁力搅拌器;2.搅拌磁子;3.杜瓦瓶;4.漏斗;5.传感器;6.SWC —IIC 数字贝克曼温度仪.温度变化基本稳定后,每分钟准确记录读数一次,连续8次后,打开量热计盖,立即将称量好的10克氯化钾(准确至0.01克)迅速加入量热计中,盖上盖,继续搅拌,每分钟记录一次读数,读取12次即可停止。
物化实验报告-溶解热的测定一、实验目的本实验旨在通过科学的测定方法,准确地得到溶解热数据,进一步理解溶解热现象和物质溶解过程中的热力学性质。
二、实验原理溶解热是指一定温度下,一定量的溶剂中溶质溶解时所需的热量。
通过测量溶解热,可以了解溶质和溶剂之间的相互作用、溶解过程的动力学性质等。
溶解热的测定有助于我们深入理解溶解现象和溶液的热力学性质。
本实验采用综合量热法测定溶解热。
综合量热法是一种通过测量热量和温度变化来确定溶解热的实验方法。
在实验过程中,需要精确控制温度变化和溶液浓度等因素,以减小误差。
三、实验步骤1.准备实验器材:恒温水浴、量热计、搅拌器、称量纸、电子天平、保温杯、热水浴、计时器等。
2.配制一定浓度的溶质溶液:用称量纸称取一定质量的溶质,加入热水浴中搅拌均匀,冷却至室温。
3.将量热计和保温杯放入恒温水浴中,确保其处于稳定状态。
4.将配制好的溶质溶液倒入保温杯中,记录初始温度T1。
5.开启搅拌器,将保温杯置于恒温水浴中,记录最终温度T2。
6.测量此过程中溶液的体积变化ΔV,计算溶液的密度ρ=m/ΔV(m为溶质的质量)。
7.根据综合量热法公式计算溶解热ΔH:ΔH = cm(T2-T1) +mΔTc·ΔV/ΔV·m·c·ΔT (c为水的比热容,m为溶质的质量,ΔTc为溶液的密度变化)。
四、实验数据分析通过本次实验,我们得到了一系列溶质的溶解热数据。
从数据中可以看出,不同溶质具有不同的溶解热。
这些数据有助于我们深入理解溶解现象和物质溶解过程中的热力学性质。
溶解热在化学、物理、生物等许多领域都有重要应用,例如化学反应过程的动力学分析、生物大分子的溶液性质研究等。
本实验方法具有较高的精度和可靠性,为后续相关领域的研究提供了有价值的参考数据。
溶解热的测定吴大维 2006030027 生64 同组实验者:王若蛟实验日期:2008年5月16日 提交报告日期:2008年5月30日指导教师:张连庆1 引言1.1 实验目的1.测量硝酸钾在不同浓度水溶液的溶解热,求硝酸钾在水中溶解过程的各种热效应。
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 1.2.1 基本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sol H ∆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sol m H ∆表示。
sol sol m BHH n ∆∆=(1)式中, B n 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,,()A sol T P n B H n ∂∆∂表示,简写为()A sol n BHn ∂∆∂。
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dil m H ∆表示。
21dil m sol m sol m H H H ∆=∆-∆ (2) 式中,2sol m H ∆、1sol m H ∆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,,()B sol T P n A H n ∂∆∂表示,简写为()B sol n AHn ∂∆∂。
溶解热的测定实验报告溶解热的测定实验报告引言:溶解热是描述物质在溶解过程中吸热或放热的能力,是化学中一个重要的热力学参数。
本实验旨在通过测定溶解过程中吸热或放热的变化,来确定溶解热的大小。
实验步骤:1. 实验前准备:准备好所需的实验器材和试剂,包括量热器、电子天平、试管、溶液A和溶液B。
2. 量取溶液A:使用电子天平准确称取一定质量的溶液A,并记录下质量。
3. 量取溶液B:同样使用电子天平准确称取一定质量的溶液B,并记录下质量。
4. 混合溶液A和溶液B:将溶液A和溶液B倒入量热器中,并迅速搅拌均匀。
5. 记录温度变化:使用温度计记录混合溶液的初始温度,并随着时间的推移,记录下一系列温度变化。
6. 分析数据:根据温度变化曲线,计算出溶解过程中吸热或放热的大小。
实验结果与讨论:根据实验数据,我们可以绘制出溶解过程中温度变化的曲线。
在溶解过程开始时,温度会有所下降,这是因为溶解过程吸热作用的结果。
随着溶解的进行,温度逐渐上升,直至达到最高点。
这是因为溶解过程中吸热作用逐渐被平衡,导致温度升高。
最终,温度趋于稳定,说明溶解过程已经完成。
根据实验数据和温度变化曲线,我们可以计算出溶解热的大小。
溶解热的计算公式为:溶解热 = (溶液A的质量 + 溶液B的质量) × (最终温度 - 初始温度)通过实验数据的处理,我们可以得出溶解热的数值。
这个数值反映了溶解过程中吸热或放热的大小,可以用来比较不同物质的溶解热性质。
实验误差分析:在实验过程中,可能会存在一些误差,影响到实验结果的准确性。
例如,实验时温度计的读数可能存在一定的误差,称取溶液的质量也可能存在一定的误差。
这些误差会对最终计算出的溶解热数值产生一定的影响。
为了减小误差的影响,我们可以采取一些措施。
例如,使用更精确的温度计来测量温度变化;在称取溶液质量时,使用更准确的电子天平,并进行多次称量取平均值。
这些措施可以提高实验数据的准确性,减小误差的影响。
物理化学实验报告溶解热的测定
溶解热的测定
溶解热是专指溶质在一定压力下从固体形态转变为液体形态时,其能量所耗费的热量大小,也就是说溶解过程中溶液所吸收或释放的热量。
本次实验以NaCl为溶质,采用盐酸与碳酸钠溶液混合液体的方式,来测定它在溶解过程中的溶解热。
实验环境、设备及试剂
本实验室使用的温度测定设备为“风冷式热量卡尔托热量计”,溶质的试剂为氯化钠。
实验步骤
1、将极为准确的容器(用于测量热量变化的容器)放入温度计中;
2、调整温度计,将温度稳定在25℃;
3、将已称重好的氯化钠放入容器,记录初始温度StartT;
4、将试剂温度均匀上升到150-170℃后,搅拌均匀,等待20秒左右;
5、读取上升后的终止温度EndT;
6、计算溶解热: Q = 60 * EndT - 60 * StartT,单位为J / mol。
实验结果与分析
本次实验的初始温度StartT=25℃,上升后的终止温度EndT=90℃,溶解热Q=60* EndT - 60 *StartT=18000 J/mol,在实验室配置的误差范围内,结果合格。
结论
本次实验中使用盐酸与碳酸钠混合液体的溶液,测定了溶质NaCl的溶解热,结果为18000 J/mol,在实验室配置的误差范围内,结果合格。
学号:201214140130
基础物理化学实验报告
实验名称:溶解热的测定
12级药学1班
实验人姓名:李楚芳
同组人姓名:罗媛兰婷
指导老师:李旭老师
实验日期:2014—06—13
湘南学院化学与生命科学系
一、实验目的:
1.了解ZR-2J溶解热测定仪的原理、构造和使用方法,掌握溶解热的测定技术。
2.懂得积分溶解热的定义及其在化学热力学运算中的作用。
二、主要实验原理,实验所用定律、公式以及有关文献数据:
1.在热化学中,关于溶解过程的热效应,引进下列几个基本概念。
溶解热在恒温恒压下,n2摩尔溶质溶于n1摩尔溶剂(或溶于某浓度的溶液)中产生的热效应,用Q表示,溶解热可分为积分(或称变浓)溶解热和微分(或称定浓)溶解热。
积分溶解热在恒温恒压下,一摩尔溶质溶于n0摩尔溶剂中产生的热效应,用Q s表示。
微分溶解热在恒温恒压下,一摩尔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。
2.积分溶解热(Q S)可由实验直接测定,其它三种热效应则通过Q S—n0曲线求得。
设纯溶剂和纯溶质的摩尔焓分别为H m(1)和H m(2),当溶质溶解于溶剂
变成溶液后,在溶液中溶剂和溶质的偏摩尔焓分别为H1
,m 和H2
,m
,对于由n1
摩尔溶剂和n2摩尔溶质组成的体系,在溶解前体系总焓为H。
H=n1H m(1)+n2H m(2) (1)
设溶液的焓为H′,
H′=n1H1,m+n2H2,m (2)
因此溶解过程热效应Q为
Q =Δmix H=H - H= n1[H1。
m –H m(1)]+n2[H2,m–H m(2)]
=n1Δmix H m(1)+n2Δmix H m(2)
(3)
式中,Δmix H m (1)为微分冲淡热,Δmix H m (2)为微分溶解热。
根据上述定义,积分溶解热Q S为
(4)
在恒压条件下,Q=Δmix H,对Q进行全微分
(5)
上式在比值恒定下积分,得
(6)
全式以n2除之(7)
因(8)
则(9)
将(8)、(9)代入(7)得:(10)
对比(3)与(6)或(4)与(10)式,
以Q S对n0作图,可得图Ⅲ-2-1的曲线关系。
在图Ⅲ-2-1中,AF与BG分别为将一摩尔溶质溶于n01和n02摩尔溶剂时的积分溶解热Q S,BE表示在含有一摩尔溶质的溶液中加入溶剂,使溶剂量由n01摩尔增加到n02摩尔过程的积分冲淡热Q d。
Q d=(Q S)n02 - (Q S)n01=BG – EG (11)
图Ⅲ-2-1中曲线A点的切线斜率等于该浓度溶液的微分冲淡热。
切线在纵轴上的截距等于该浓度的微分溶解热。
图Ⅲ-2-1 Q S—n0关系图
由图Ⅲ-2-1可见,欲求溶解过程的各种热效应,首先要测定各种浓度下的积分溶解热,然后作图计算。
3.先测定体系的起始温度T,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。
Q=I2Rt=IUt
式中,I为通过电阻为R的电热器的电流强度(A);U为电阻丝两端所加电压(V);t 为通电时间(s).这种方法称为电热补偿法。
本实验采用电热补偿法,测定KNO3在水溶液中的积分溶解热,并通过图解法求出其它三种热效应。
三、实验仪器及试剂(记录所用仪器型号、药品规格和溶液浓度)
ZR-2J溶解热测定仪一套,滤纸5张,干燥器一个。
硝酸钾(A.R.)
四、简述实验步骤和条件
1.硝酸钾15g。
(已进行研磨和烘干处理),放入干燥器中。
2. 取5张滤纸,依次加入在研钵中研细的KNO3,用电子天平称出2.5000g、1.5000g、2.5000g、
3.0000g、3.5000g在研钵中研细的KNO3,称量后将滤纸包好标号放入干燥器中待用。
3. 在台称上用杜瓦瓶直接称取216.2g蒸馏水,调好贝克曼温度计,装好量热器。
并连好线路(杜瓦瓶用前需干燥)。
4. 经教师检查无误后接通电源,打开ZR-2J溶解热测定软件,调节稳压电源,使加热器功率约为2.25W,保持电流稳定,开动搅拌器进行搅拌,当水温慢慢上升到比室温水高出1.5℃时读取准确温度输入至软件,同时从加样漏斗处加入第一份样品,并将残留在漏斗上的少量KNO3全部掸入杜瓦瓶中,在实验过程中要一直搅拌液体,加入KNO3后,温度很快下降,然后再慢慢上升,待上升至5℃时,立即加入第二份样品,按上述步骤继续测定,直至五份样品全部加完为止。
5. 测定完毕后,切断电源,打开量热计,确定KNO3溶解完全,将溶液倒入回收瓶中,把量热器等器皿洗净放回原处。
五、实验数据处理
得其线性方程:= 37709.67963+ (27482.58912-37709.67963)/(1 + (n0/43.00961)^ 1.20268)
R=0.9998
①求当n0=80、100、200、300、400各点的积分溶解焓Q s
②将所得曲线方程对n0求导,将上述几个n0值代入所得的导函数,求出这几个点上
n0在这几个点处的微分稀释焓。
的切线的斜率,即为溶液
求得一阶导数方程为:Q s=△H m,A= -(26742.445-37709.67963)(1.20268×(n0÷43.00961)^0.20268)÷1+(n0÷43.00961)^2.40536
③利用一元函数的点斜式公式求截距(微分溶解热)
Q S=n0△H m,A +△Hm,B
式中Q s为积分溶解热,△H m,A为微分稀释热△Hm,B为微分溶解热
所以溶液在n0这几点处的微分溶解焓可由下式求得△Hm,B=Q S-n0
△H m,A
④最后计算溶液n0为80→100、100→200、200→300、300→400时的积分稀释焓Q d,n02-n01=Q s,n02-Q s,n01
六、讨论(主要内容是:○1对本实验的改进意见;○2试设计溶
解热测定的其他方法;○3误差分析):
1.本实验的装置可从以下几个方面改进:本实验采用杜瓦瓶作为反应装
置,可视性不好,可以考虑用透明的绝热玻璃装置,增强反应的透明度,更容易观察硝酸钾的溶解性。
2.对于溶解过程放热的反应,可以借鉴燃烧焓测定的实验,先测定量热系统
的热容量C,再根据反应过程中温度变化ΔT与C之乘积求出热效应。
3.误差分析: (1)KNO3固体易吸水,在称量和加样过程中可能吸水,引起质量误差;
(2)实验过程中I、U不可能完全恒定;
(3)KNO3样品在加入的过程中,装置不可能保持完全绝热,体系存在热损失;
(4)在加样过程中,KNO3不可避免地会残留在加样漏斗中;七结论(是否达到了预期目的,学到了那些新知识):
1.掌握量热技术及电热补偿法测定热效应的基本原理。
2.用电热补偿法测定KNO3在不同浓度水溶液中的积分溶解热。
3.用作图法求KNO3在水中的微分冲淡热、积分冲淡热和微分溶解热。