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溶解热的测定(自编)

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实验 溶解热的测定

I．目的要求

1、 掌握用电热补偿法测定3KNO溶解热的实验方法；

2、 掌握用作图法求解3KNO在水中的微分稀释热、积分稀释热和微分溶解热；

3、 懂得积分溶解热、微分溶解热、积分稀释热、微分稀释热的定义及其在化学热力学运算中的运用。

II．基本原理

在对化学反应过程进行热力学运算时，除燃烧热，生成热外，溶解热也是重要的热化学数据之一；特别是在溶液状态下，必须知道物质的溶解热，才能准确地算出反应热。

溶解热是一物质溶解于溶剂过程的热效应。它有积分溶解热和微分溶解热两种。前者指在恒温恒压下，1mol溶质溶解在一定量（0nmol）的溶剂中时所产生的热效应，以sQ表示。后者指在恒温恒压下，1mol溶质溶解在无限量的一定浓度的溶液中所产生的热效应。以,,AsBTPnQn表示。

把溶剂加到溶液中使之稀释，其热效应称为稀释热。它有积分稀释热和微分稀释热两种。前者指在恒温恒压下，把原为含1mol溶质和物质的量为01n溶剂的溶液稀释到含溶剂为02n时的热效应，以dQ表示。后者指在恒温恒压下，将1mol溶剂加到无限量的某一定浓度的溶液中所产生的热效应。以,,BsATPnQn表示。

积分溶解热由实验直接测定，其他三种热效应可通过0sQn曲线图求解。

设纯溶剂、纯溶质的摩尔焓分别为mAH和mBH，溶液中溶剂和溶质的偏摩尔焓分别为AH和BH，对于物质的量为An的溶剂和物质的量为Bn的溶质所组成的系统而言，在溶质溶解前：

/AmABmBHnHnH ⑴

在溶质溶解后：

,,,ABHfPTnn

,,,,BAABABPTnPTnHHdHdndnnn

如果连续不断地往此系统中加入Adn和Bdn的溶剂和溶质，但保持::ABABdndnnn，

即保持系统的浓度不变，此时,,BAPTnHn和,,ABPTnHn因当为一常数，因此可将上式进行如下积分：

000,,,,ABBAHnnABABPTnPTnHHdHdndnnn

即得到两种物质系统偏摩尔量的集合公式：

,,,,BAABABPTnPTnHHHnnnn

可写成：

AABBHnHnH ⑵

因此溶解过程的热效应为：

/AAmABBmBAABBHHHnHHnHHnHnH

式中AH为在指定浓度的溶液中溶剂与纯溶剂摩尔焓的差，即为微分稀释热；BH为在指定浓度的溶液中溶质与纯溶质摩尔焓的差，即为微分溶解热。根据积分溶解热的定义：

0AsABABBBnHQHHnHHnn ⑶

⑶式中的sQ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。做出0sQn曲线，如图1。不同sQ点的切线的斜率为对应于该浓度溶液的微分稀释热，即

Qd

Qs

图1 Qs-n0 曲线图

,,BsAPTnQADnCD；该切线在纵坐标上的截距OC，即相应于该浓度溶液的微分溶解热；而在含有1mol溶质的溶液中加入溶剂使溶剂量由物质的量01n增至物质的量02n过程的积分稀释热0201dssnnQQQBGEGBE。

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。

因本实验测定3KNO在水中的溶解热是一个吸热过程，热量的标定可用电热补偿法，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

2HQIRtIUt ⑷

式中I为电流强度（A）；R为加热器电阻（）；U为加热器两端的电压（V）；t为通电时间（s）。

III．仪器 试剂

4NDRHS溶解热测定仪1套；干燥器1个；称量瓶（2040）8个，（3570）1个；小漏斗1个；毛笔1支；3()KNOAR。

IV．实验步骤

1、 将3KNO固体研磨，置于蒸发皿上在120℃烘箱中干燥2小时后转入3570称量瓶，放入干燥器冷却待用。

2、 将8个称量瓶编号，用天平依次分别称取约2.5g、1.5g、2.5g、3.0g、3.5g、4.0g、4.0g和4.5g的3KNO然后用电子天平准确称出样品的质量（准确至0.1mg）,把称好的样品放图2 溶解热实验装置

入干燥器中待用。

3、 擦干净杜瓦瓶，直接在天平上称取216.2g蒸馏水。

4、 打开4NDRHS溶解热测定仪电源（先不加补偿电流），预热10min。

5、 擦干温度传感器置于环境中，测定环境温度（即室温）。

6、 将杜瓦瓶置于测定系统中，打开搅拌器开关，调节合适搅拌速度。

7、 打开加热器开关，系统开始升温，迅速调节加热功率在2.5W左右。

8、 当系统温度升至高于环境温度（即室温）0.5℃时，按“温差置零”按钮，迅速加入第一份样品，系统温度开始下降，同时开始计时，加热期间每分钟记录电流、电压各一次，当温差升至0.0℃时，再记录时间、电流、电压各一次；然后迅速加入第二份样品，系统温度又开始下降，同时开始计时，加热期间每分钟记录电流、电压各一次，当温差又升至0.0℃时，再记录时间、电流、电压各一次；同理，依次加入并测量第三至第八份样品。

V．数据处理

1、 自行设计实验数据记录表，正确记录实验数据。

2、 根据溶质和溶剂的物质的量计算出0n

3、 按下式计算每份样品溶解过程电流和电压的平均值

11niiIIn

11niiUUn

4、 计算每份样品溶解过程中的加热时间

1niitt

5、 计算出各次加入样品的热效应

QIUt

6、 计算不同浓度溶液的积分溶解热（应将热效应求和后计算积分溶解热）sQ

7、 作出0sQn曲线，通过曲线求出080nmol、100mol、200mol、300mol、400mol的sQ、,,BsATPnQn、,,AsBTPnQn以及n0从80→100，100→200，200→300，300→400的积分稀释热dQ。

VI．思考题

1、 能否用电热补偿法测定放热反应的热效应？

2、 根据0sQn曲线讨论0n逐渐变大时各种热效应的变化趋势。

3、 讨论在溶液状态下，利用溶解热数据求反应热的理论依据。

温州大学物理化学实验室编

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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。

溶解热测定

溶解热测定

1 实验三 溶解热的测定

一、实验目的

1. 了解电热补偿法测定热效应的基本原理，掌握电热补偿法的仪器使用。

2. 通过用电热补偿法测定硝酸钾在水中的积分溶解热，并用作图法求出硝酸钾在水中的微分冲淡热，积分冲淡热和微分溶解热。

二、基本原理

一定量的物质溶于一定量的溶剂中所产生的热效应称为该物质的溶解热。溶解热除了与溶剂量及溶质量有关外，还与体系所处的温度和压力有关。

溶解热分为两种：积分溶解热和微分溶解热。积分溶解热是在恒温恒压下，1mol溶质溶于n1 mol溶剂中产生的热效应。它是溶质溶解时所产生的热量总和，可由实验直接测定。微分溶解热是在恒温恒压下，在大量给定浓度的溶液中加入1mol溶质时所产生的热效应。它很难直接测定，但可间接的方法求得，即先求出在定量的溶剂中加入不同量的溶质时的积分溶解热，然后以积分溶解热△H (kJ·mol-1)为纵坐标，以溶质的量n1/n2（ n1为溶剂的摩尔量，n2为溶质的摩尔量）为横坐标绘制图,如图所示（ KNO3在H2O的积分溶解热）。曲线上任一点的正切即为该浓度时的微分溶解热。

本实验是测定KNO3的溶解热，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，根据加入溶质的总量可求溶液的浓度，而各次热效应的总和即为该浓度下的溶解热。KNO3溶解过程是吸热过程，可采用热补偿方法进行测定。热补偿方法是根据溶解前后的温差，通电加热，使体系由温度的最低值沿原途径升高至原值，由消耗的电功可求出溶解的热效应,即：

溶解热Q = I· V ·t ； （3.1）

△H = Q / n2 （3.2）

式中：Q溶解热（焦耳）；I为电流强度（安培）；V为电压（伏特），t 为加热的时间（S）,

△H 积分溶解热 (kJ·mol-1) ，n2为溶质的摩尔量（mol）。

物化实验报告溶解热的测定

物化实验报告溶解热的测定

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 序号 溶质 初始温度T1（℃） 最终温度T2（℃） 温度变化ΔT（℃） 溶液体积变化ΔV（mL） 密度变化Δρ（g/mL） 溶解热ΔH（kJ/mol）

1NaCl 25.00 30.00 5.00 10.00 0.025 -13.85

2MgSO4 25.00 32.00 7.00 5.00 0.030 -39.38

3Al(NO3)3 25.00 36.00 11.00 8.00 0.045 -62.89

五、实验结论

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。