氯化钾溶解焓的测定

《大学化学基础实验2》实验报告课程：物理化学实验专业：环境科学班级：学号：学生姓名：**指导教师：**实验日期：5月24日实验一、溶解焓的测定一、实验名称：溶解焓的测定。

二、目的要求:(1)学会用量热法测定盐类的积分溶解焓。

(2)掌握作图外推法求真实温差的方法。

三、基本原理：盐类的溶解通常包含两个同时进行的过程：一是晶格的破坏，为吸热过程；二是离子的溶剂化，即离子的水合作用，为放热过程。

溶解焓则是这两个过程热效应的总和，因此，盐类的溶解过程最终是吸热还是放热，是由这两个热效应的相应大小所决定的。

影响溶解焓的主要因素有温度、压力、溶质的性质以及用量等。

热平衡式：△sol H m=-[（m1C1+m2C2）+C]△TM/m2式中, sol H m 为盐在溶液温度及浓度下的积分溶解焓, J·mol , m1 , m2 分别为水和溶质的质量, M 为溶质的摩尔质量,kg·mol -1 ;C1 ,C 2 分别为溶剂水, kg; 溶质的比热容,J·kg -1；T 为溶解过程中的真实温差,K;C 为量热计的热容, J·K- 1 ,也称热量计常数.本实验通过测定已知积分溶解焓的标准物质 KCl 的 T ,标定出量热计热容 C 的值.四、实验主要仪器名称：NDRH-2S型溶解焓测定实验装置1套（包括数字式温度温差测量仪1台、300mL简单量热计1只、电磁搅拌器1台）；250mL容量瓶1个；秒表1快；电子；蒸馏水天平1台；KCl；KNO3五、实验步骤：（1）量热计热容 C 的测定 ( 1 ) 将仪器打开 , 预热 . 准确称量 5.147g 研磨好的 KCl , 待用 .n KCl : n水 = 1: 200（2）在干净并干燥的量热计中准确放入 250mL 温室下的蒸馏水,然后将温度传感器的探头插入量热计的液体中.打开搅拌器开关,保持一定的搅拌速度,待温差变化基本稳定后,读取水的温度 T1 ,作为基温.（3）同时, 每隔30s就记录一次温差值,连续记录8 次后, 将称量好的 5.174g KCl 经漏斗全部迅速倒入量热计中,盖好.10s记录一次温度值,至温度基本稳定不变,再每隔 30s记录一次温度的数值,记录 8 次即可停止.（4）测出量热计中溶液的温度,记作 T2 .计算 T1 , T2 平均值,作为体系的温度.倒出溶液,取出搅拌子,用蒸馏水洗净量热计.KNO3 熔解热的测定:标准称量 3.513g KNO3 ,代替 KCl 重复上述操作.六、实验数据记录与处理KCl溶解过程中数据记录：KCl质量：5.1774g 平均温度18.295℃未加KCl之前：t=19.24℃由图可知： T=1.89℃:△sol Hm（KCl）=18933J/mol；C1=4200J/kg·℃C2=699000J/kg·℃;M（KCl）=0.0745kg/mol；m1=0.25kg；m2=0.0051774kg由△sol Hm=-[（m1C1+m2C2）+C]△TM/m2得：C=-4673.7898J/KKNO 3溶解过程中数据记录：KNO 3质量：3.510g 平均温度:18.735℃ 未加KNO 3之前：t=19.11℃加KNO 3后：由图可知： T=0.75℃;C=-1049.9943J/K;C1=4202J/kg ·℃C2=894900J/kg ·℃;M （KNO 3）=0.103kg/mol ；m1=0.25kg ；m2=0.0035112kg由△sol Hm=-[（m1C1+m2C2）+C]△TM/m2得:△sol Hm(KNO3)=23.45123kJ/mol七、实验问题讨论1.样品颗粒的大小和浓度，对溶解焓测定有什么影响？答：粒度太大不好溶解要受影响，溶解过程过长温差变化过小，就会产生误差；浓度太大也是影响到溶解速度的，时间太长温差数值变化过大，溶解焓的测定就不准了。

实验1 溶解焓的测定【实验目的】1.学会用量热法测定盐类的积分溶解焓；2.掌握雷诺图解法求真实温度的原理和方法；3.熟悉数字贝克曼温度计的使用方法。

【实验原理】盐类溶解通常包含晶格破坏和离子溶剂化两个过程。

前者吸热，后者放热，两个过程热效应的总和就是盐类溶解过程的热效应。

等压下1mol溶质溶解过程的热效应称为该物质的溶解焓，单位为J·mol-1。

温度、压力、溶质和溶剂的性质以及用量都会影响溶解焓数值。

溶解焓分为积分溶解焓和微分溶解焓。

摩尔积分溶解焓是指在一定温度、压力下把1mol溶质溶解于一定量溶剂中（通常指200 mL水）形成一定浓度的溶液时所吸收或放出的热量。

由于此过程中溶液浓度是连续变化的，故又称积分溶解焓为变浓溶解焓。

微分溶解焓是指在温度、压力及溶液组成不变的条件下，向溶液中加入溶质后的热效应，也可理解为将1mol溶质溶解于无限大量的某一定溶液中所产生的热效应，由于此过程中，溶液浓度只有微小的变化或者可以视为不变，故微分溶解焓又称为定浓溶解焓。

它是溶液组成的函数。

在绝热容器中测定积分溶解焓的方法大致有两种：一种是先用标准物质测出热量计的热容，然后再测定待测物质溶解过程的温度变化，从而可求出待测物质的积分溶解焓；另一种是测定溶解过程中温度的降低，然后由电热法使该体系恢复到起始温度，根据所耗电能计算出热效应。

本实验拟采用第一种方法测定NH4Cl溶于水的积分溶解焓。

取一定量溶剂于量热计（绝热）中，等压条件下，将定量溶质溶解于量热计内的溶剂中，用数字式贝克曼温度计测定溶解过程的温度变化。

根据绝热系统热效应为零可求得该物质的溶解焓：()[]22211m TM C C m C m m sol ∆++-=H ∆热量计的热容是指除溶液外，使系统升温1K 所需的热量/J·K -1，可通过测定已知积分溶解焓的标准物质KCl 的T ∆，标定出C 值。

不同温度下KCl 在水中的溶解焓见教材表1.1。

实验九溶解热的测定9.1实验目的9.1.1了解电热补偿法测定热效应的基本原理；9.1.2. 通过用电热补偿法测定硫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；9.1.3掌握电热补偿法的仪器使用。

9.2实验原理9.2.1物质溶解于溶剂过程的效应称为溶解热。

它有积分溶解热和微分溶解热两种。

前者指在定温定压下把1mol溶质溶解在n0 mol的溶剂中所产生的热效应，由于过程中溶液的浓度逐渐改变，因此也称为变浓溶解热以Q s表示。

后者指在定温定压下把1mol溶质溶解在无限量的某一定浓度的溶液中所产生的热效应。

由于在溶解过程中溶液浓度可实际上视为不变，因此也称为定浓溶解热，以表示。

把溶剂加到溶液中使之稀释，其热效应称为冲淡热。

它有积分(变浓)冲淡热和微分(或定浓)冲淡热两种。

通常都以对含有1mol溶质的溶液的冲淡情况而言。

前者系指在定温定压下把原为含1mol溶质和n01mol溶剂的溶液冲淡到含溶剂为n02mol时的热效应。

亦即为某两浓度的积分溶解热之差，以Q d表示。

后者系指1mol溶剂加到某一浓度的无限量溶液中所产生的热效应，以表示。

9.2.2积分溶解热由实验直接测定，其它三种热效应则可通过Q s~n0曲线求得：设纯溶剂、纯溶质的摩尔焓分别为和，溶液中的溶剂和溶质的偏摩尔焓分别为和，对于n1摩尔溶剂和n2摩尔溶质所组成的体系而言，在溶剂和溶质未混合前H= n1+ n2(9.1)当混合成溶液后= n1+ n2(9.2)因此溶解过程的热效应为△H=- H= n1(-)+n2(-)=n1△H1+n2△H2 (9.3)式中，△H 2为在指定浓度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：Q s =△H/n 2=n 1/n 2△H 1+△H 2 =n 01△H 1+△H 2 (9.4)所以在Q s ~n 01图上，不同Q s 点的切线斜率为对应于该浓度溶液的微分冲淡热，即=AD /CD 。

境温度 0.5℃左右，按“温差采零”键，仪器自动清零，立刻打开杜瓦瓶的加料口，按 编号加入第一份样品，并同步计时，盖好加料口塞，观察温差的变化，等温差值回到 零时，加入第二份样品，依次类推，每加一份料的同时，请同步记录计时间，加完所 有的样品。 8、实验结束,按“状态转换”键，使仪器处于“待机状态”。 将“加热功率调节”旋钮和“调 速”旋钮左旋到底，关闭电源开关，拆去实验装置。
1．试验过程中为什么要求搅拌速度均匀而不宜过快？ 答：搅拌速度过快会造成溶解速度过快，吸热过快。此时加热器的热量不能及时补偿吸
热，造成溶解从环境吸热，从而使测定的数据不准（偏小）。
2．为什么要对实验所用 KN O3 的粒度作一些规定？粒度过大或过小在实验中会带来一些 什么影响？ 答：粒度过大造成溶解不完全，或有部分 KN O3 没有完全溶解，造成没有溶解热放出。 粒度过小会造成溶解速度过快，加热器不能及时补偿吸热，从而使测定的数据不准（偏 小）。
QS∗ = 34.98 − 0.157(t − 25°C)
（1.4）
当温度为 25℃，n0 为 200 时，由式（1.4）计算出的文献值 QS∗ =34.98 kJ·mol-1。将
表 3 中 QS =实验值 34.50 kJ·mol-1 与文献值 QS∗ 比较可看出：误差为 1.37%；
七、分析讨论
2
实验原始数据记录卡
实验教师 刘建华
实验原始数据记录及处理
称取蒸馏水质量（g）：216.20
表 1. 硝酸钾的称取质量与累计质量
第1列
第2列
第3列
序
号
m 样品 kNO3 （称取）（g）
时 间（s） mkNO3 （g）
单次
累计
累计
累计