凝固点下降法测定摩尔质量实验报告

凝固点下降法测定摩尔质量实验报告

篇一：实验八 凝固点降低法测定摩尔质量

实验八凝固点降低法测定摩尔质量

一、实验目的

1. 用凝固点降低法测定萘的摩尔质量。

2. 掌握溶液凝固点的测量技术，加深对稀溶液依数性质的理解。二、实验原理

当稀溶液凝固析出纯固体溶剂时，那么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=Tf* -Tf = Kf mB(1)

式中，MB为溶质的分子量。将该式代入(1)式，整理得：

(2)

假设已经明白某溶剂的凝固点降低常数Kf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MB。通常测凝固点的方法是将溶液逐步冷却，但冷却到凝固点，并不析出晶体，往往成为过冷溶液。然后由于搅拌或参加晶种促使溶剂结晶，由结晶放出的凝固热，使体系温度上升，当放热与散热到达平衡时，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。

图1. 溶剂（1）与溶液（2）的冷却曲线

三、仪器药品

1. 仪器

凝固点测定仪1套； 烧杯2个；精细温差测量仪1台；放大镜1个；一般温度计(0℃～

50℃)1支；压片机1台；移液管(25mL)1

支。 2. 药品

环已烷（或苯），萘，粗盐，冰。 四、实验步骤

1. 按图2所示安装凝固点测定仪，留意测定管、搅拌棒都须清洁、单调，温差测量仪的探头，温度计都须与搅拌棒有一定空隙。防止搅拌时发生摩擦。

2. 调理寒剂的温度，使其低于溶剂凝固点温度2~3℃，并应经常搅拌，不断参加碎冰，使冰浴温度保持根本不变。

3. 调理温差测量仪，使探头在测量管中时，数字显示为“0”左右。

4. 准确移取25.00mL溶剂，小心参加测定管中，塞紧软木塞，防止溶剂挥发，记下溶剂的温度值。取出测定管，直截了当放入冰浴中，不断挪动搅拌棒，使溶剂逐步冷却。当刚有固体析出时，迅速取出测定管，擦干管外冰水，插入空气套管中，缓慢均匀搅拌，观察精细温差测量仪的数显值，直至温度稳定，即为苯的凝固点参考温度。取出测定管，用手温热，同时搅拌，使管中固体完全熔化，再将测定管直截了当插入冰浴中，缓慢搅拌，使溶剂迅速冷却，当温度降至高于凝固点参考温度0.5℃时，迅速取出测定管，擦干，放入空气套管中，每秒搅拌一次，使溶剂温度均匀下降，当温度低于凝固点参考温度时，应迅速搅拌（防止过冷超过0.5℃），促使固体析出，温度开始上升，搅拌减慢，留意观察温差测量仪的数字变化，直至稳定，此即为溶剂的凝固点。重复测量三次。要求溶剂凝固点的绝对平均误差小于±0.003℃。

凝固点降低法测定摩尔质量

1.1实验目的

1． 用凝固点降低法测定萘的摩尔质量。

2． 通过实验掌握溶液凝固点的测量技术，并加深对稀溶液艺术性之的理解。

1.2 实验原理

稀溶液具有依数性，凝固点降低是依数性的一种表现，固体溶剂与溶液成平衡时的温度称为溶液的凝固点。依数性即指定溶剂的种类和数量后，这些性质只取决于所含溶质的分子数目，而与溶质的本性无关。它与溶液质量摩尔浓度的关系为：

*×ffffBTTTKb

其中，fT为凝固点降低值，*fT、fT分别为纯溶剂、溶液的凝固点，Bb为溶液质量摩尔浓度，fK为凝固点降低常数，它只与所用溶剂的特性有关。如果稀溶液是由质量为Bm的溶质溶于质量为Am的溶剂中而构成，则上式可写为：

1000××BffAmTKMm

即

310BffAmMKTm （*）

式中： fK——溶剂的凝固点降低常数（单位为1molkgk）；

M——溶质的摩尔质量（单位为1molg）。

如果已知溶液的fK值，则可通过实验测出溶液的凝固点降低值 fT，利用上式即可求出溶质的摩尔质量。

常用溶剂的fK值见下表。

表1 常用溶剂的fK值

溶 剂 *fT/K fK/1Kkgmol

水

苯

萘

环己烷

樟脑

环己醇 273.15

278.683

353.440

279.69

451.90

279.694 1.853

5.12

6.94

20.0

37.7

39.3

实验中，要测量溶剂和溶液的凝固点之差。对于纯溶剂如图1（a）所示，将溶剂逐渐降低至过冷（由于新相形成需要一定的能量，故结晶并不析出），温度降低至一定值时出现结晶，当晶体生成时，放出的热量使体系温度回升，而后温度保持相对恒定。对于纯溶剂来说，在一定压力下，凝固点是固定不变的，直到全部液体凝固成固体后才会下降。相对恒定的温度即为凝固点。

对于溶液来说，除温度外还有溶液浓度的影响。当溶液温度回升后，由于不断析出溶剂晶体，所以溶液的浓度逐渐增大，凝固点会逐渐降低。因此，凝固点不是一个恒定的值。如把回升的最高点温度作为凝固点，这时由于已有溶剂晶体析出，所以溶液浓度已不是起始浓度，而大于起始浓度，这时的凝固点不是原浓度溶液的凝固点。要精确测量，应测出步冷曲线，按下一页图1（b）所示方法，外推至fT校正。 图1 溶剂和溶液的步冷曲线

。

。 1 凝固点降低法测定摩尔质量

一． 实验目的

1．用凝固点降低法测定尿素的摩尔质量；

2．掌握固点降低法测摩尔质量的原理；

3. 理解、绘制冷却曲线，并通过冷却曲线校正凝固点。

二． 实验原理

假设溶质在溶液中不发生缔合和分解，也不与固态纯溶剂生成固溶体，则由热力学理论出发，可以导出理想稀薄溶液的凝固点降低值∆Tf（即纯溶剂和溶液的凝固点之差）与溶质质量摩尔浓度bB之间的关系：

BABfBffffmmMKbKTTT* （1）由此可导出计算溶质摩尔质量MB的公式：AfBfBmTmKM （2）以上各式中：ffTT,*分别为纯溶剂、溶液的凝固点，单位K；mA、mB分别为溶剂、溶质的质量，单位kg；Kf为溶剂的凝固点降低常数，与溶剂性质有关，单位K·kg·mol-1；若已知溶剂的Kf值，通过实验测得∆Tf，便可用式(2)求得MB。也可由式(1)通过∆Tf－mB的关系，线性回归以斜率求得MB。

通常测定凝固点的方法是将溶液逐渐冷却，使其结晶。但是，实际上溶液冷却到凝固点，往往并不析出晶体，这是因为新相形成需要一定的能量，故结晶并不析出，这就是所谓过冷现象。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。从相律看，溶剂与溶液的冷却曲线形状不同。对纯溶剂，固－液两相共存时，自由度f=1-2+1=0，冷却曲线出现水平线段，其形状如图1(1)所示。对溶液，固－液两相共存时，自由度f=2-2+1=1，温度仍可下降，但由于溶剂凝固时放出凝固热，使温度回升，回升到最高点又开始下降，所以冷却曲线不出现水平线段此时应按图1(3)所示方法加以校正。

（1）理想状态下的溶剂 （2）有过冷的溶剂 （3）有过冷的溶液

三． 仪器和试剂

凝固点测定仪，精密电子温差测量仪，电子天平，移液管(50mL)，蒸馏水，尿素，粗盐，冰

C6 凝固点降低法测定摩尔质量

——实验日期： 年 月 日

姓名： 学号： 班级：

一、 实验目的

（一）用凝固点降低法测定萘的摩尔质量。

（二）掌握精密电子温差仪的使用方法。

二、 原理及实验公式

非挥发性溶质二组分溶液，其稀溶液具有依数性，凝固点降低就是依数性的一种表现。根据凝固点降低的数值，可以求出溶质的摩尔质量。

在溶剂中加入溶质时，溶液的凝固点比纯溶剂的凝固点低，其凝固点降低值Δ 与溶质的质量摩尔浓度 成正比。

式中， 为纯溶剂的凝固点； 为浓度为 的溶液的凝固点； 为溶剂的凝固点降低常数。

若已知某种溶剂的凝固点降低常数 ，并测得溶剂和溶质的质量分别为 和 的稀溶液的凝固点降低值Δ ，则可以通过下式计算溶质的摩尔质量 。

式中， 的单位为 。

三、 凝固点的确定方法

（一）纯溶剂的凝固点确定方法

纯溶剂的凝固点为其液相和固相共存的平衡温度。若将液态的纯溶剂逐步冷却，在未凝固前温度将随时间均匀下降。开始凝固后因放出凝固热而补偿了热损失，体系将保持液-固两相共存的平衡温度而不变，直到全部凝固，温度再继续下降。冷却曲线如图1中1所示。

但在实际过程中，液体温度达到或稍低于其凝固点时，晶体并不析出，此现象即过冷现象。此时若加以搅拌或加入晶种，促使晶核产生，则大量晶体迅速形成，并放出凝固热，使体系温度迅速回升到稳定的平衡温度，待液体全部凝固后，温度再逐渐下降。冷却曲线如图1中2所示。

（二）溶液的凝固点确定方法

溶液的凝固点是该溶液与溶剂的固相共存的平衡温度，冷却曲线与纯溶剂不同。当有溶剂凝固析出时，剩余溶液的浓度逐渐增大，因而溶液的凝固点也逐渐下降。因有凝固热放出，冷却曲线的斜率发生变化，即温度的下降速度变慢，如图1中3所示。本实验要求测定已知浓度溶液的凝固点。如果溶液过冷程度不大，析出固体溶剂的量很少，对原始溶液浓度影响不大，则以过冷回升的最高温度作为该溶液的凝固点，如图1中4所示。