物化实验报告：实验7凝固点降低法测定摩尔质量

1、实验7凝固点降低法测定摩尔质量卢巍 2005011871同组实验者姓名：须丹丹实验口期：12月25 口提交报告h期：1月8 h带实验的老师或助教姓名：张连庆1引言（简明的实验目的/原理）11实验目的1、用凝固点降低法测定蔡的摩尔质量2、学会用步冷曲线对溶液凝固点进行校正3、通过本实验加深对稀溶液依数性的认识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，它与溶液质量摩尔浓度的关系为:7 = t； _tf = k/xbg其中，为凝固点降低值，t；、刁分别为纯溶剂、溶液的凝固点，仏为溶液质量摩尔 浓度，k/.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加b的 溶质

2、溶于质量为加人的溶剂中而构成，则上式可写为：7mxma即.“ 103 mrm =kf7 tf ma式中：kf溶剂的凝固点降低常数（单位为klkgm-）；m溶质的摩尔质量（单位为g加广j。如果已知溶液的值，则可通过实验测出溶液的凝固点降低值利用上式即可求出溶质的摩尔质量。常用溶剂的k/值见下表。表271 常用溶剂的k/值溶 剂t； ikkf / klfcg加沪环己烷樟脑环己醇273.15278.683353.440279.69451.90279.6941.8535.126.9420.037.739.3实验中，要测量溶剂和溶液的凝固点之差。对于纯溶剂如图271所示，将溶剂逐渐降 低至过冷(由于新相

3、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 品，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，所以溶液浓度己不是起始 浓度，而人于起始浓度，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，按图2-7-1 (b)所示方

4、法，外推至校正。时间时间注意事项1. 实验所用大试管必须洁净、干燥。温度探头冲洗干净，用滤纸擦干。2. 环己烷易挥发，移液完成后马上盖好塞子。3. 搅拌要充分，但也不可以使液体溅到器壁或橡皮塞上。4. 结晶必须完全融化后，再进行下一次实验。2实验操作2.1实验药品、仪器型号及测试装置示意图1. 仪器数字温度/温差计(1212°c, 0.002°c)冷阱 大试管 移液管(25ml) 磁力搅拌器 可制冷超级恒温槽(-20-100°c)分析天平(公用) 秒表2. 药品环己烷(分析纯) 蔡(分析纯)3. 仪器装置仪器装置如图2-7-2所示，将恒温槽温度调至2°c

5、左右，通入冷阱。在室温下，用移液 管移取25ml环己烷，加入大试管。调整数字温度计的测温探头，使探头顶端处于液体的川 下部。调整磁力搅拌器转速旋钮至适当旋转速度，保持恒定。4. 冷阱内要干燥，实验前应擦干。冷阱与大试管间不要直接接触。图2-7-2凝固点降低实验装置图2.2实验条件室温t=17°c2.3实验操作步骤及方法要点：1、溶剂凝固点的测定观察数字温度计的变化，此时温度逐渐降低，当温度降低到最低点z后，温度开始回升， 说明此时晶体己经在析出。直到升至最高，在一段时i'可内恒定不变。此时温度即为溶剂的凝 固点，记下温度值。取出大试管，不要使溶剂溅到橡皮塞上，用手捂住试管下部

6、片刻或用手抚试，用手温将 晶体全部融化（注意不要使温度升高过多，避免以后实验的降温时间过长。将大试管放回冷阱，重复上述操作。如此再重复数次，直到取得三个偏差不超过±0. 005°c 的值。取其平均值作为溶剂环己烷的凝固点。2、溶液凝固点的测定取出大试管，在管中加入0. 15g左右（准确到0. 0002g）的蔡，注意不要粘于管壁上（可 先将蔡压成片）。拿掉磁力搅拌器上的冷阱，将大试管直接放在磁力搅拌器上搅拌至全部融 解，然后按装置图将仪器装好。观察数字温度计，当温度降至6°c时打开秒表，半分钟记录 一次温度值，当温度降至最低开始冋升后每15秒记录一个值，到最高点，将

7、最高点温度记 录下来（用此点估算蔡的摩尔质量）。此后再恢复到半分钟记录一个值，记录67个点，实 验结束。环己烷溶液倒入回收瓶。3结果与讨论3.1原始实验数据溶剂凝固点确定：0（12346.037tf/°c6.0356.0376.039溶液凝固点确定1251401551701852002154.7874.7684.7524.7344.7164.6994.68232计算的数据、结果1、做溶液的步冷曲线，按图2-7-1 (b)方法外推求出7值。作图如下:2、计算荼的摩尔质塑，并与文献值比较，求其百分误差。读出交点坐标(74.200, 4.850)荼的质量伽=0.1500g；环己烷密度：p/

8、(g cm'3) = 0.7971- 0.8879x10-31p = 0.778g/诫；体积：v = 25ml从而得到环己烷的质量ma = p-v = 19.45gk)= 20.0k kg =0.1500g； ma = 0.778 * 25 = 19.45g7 =6.037 4.850 = 1.187k因此可以计算得到荼的摩尔质量:k 1。叽20.0x12001.187x19.45= 128.8g/mol由文献值得到荼的摩尔质量为：128.2g / mol相对误差为:130.0-128.2_1282xl00% = 1.40%3.3讨论分析1. 考虑称量、移液和温度测量三项误差來源，计算

9、结果的相对误差（分别用平均误差和标 准误差表示）。._ _103m“10'加由 = kf= kf匚/ tfma j tfpv平均误差计算：a（ atz.）简单处理取72x0.001= 2.7x10-3=0.27%也込+竺+凹厶輕+如+屁0.001m m, v0.164125.001.299标准误差计算方式:2kf5肿丿+ -k,7 tfpv03mr7 v z(a7)2pva(ar/)= jyj(85313x0.0002)2 +(5.1490x0.01)2 +(106.81x"x0.001)2= 1.8x10=0.18%2. 环己烷、蔡粉含有其他杂质，由于依数性，这些杂质对对凝

10、固点有影响。3. 蔡粉称量后在倒入环己烷的过程中会与垫纸粘连而损失。4. 实验小磁子的转速、以及数字温度计探头的位置对实验有一定的影响，尤其是磁子的转 速，直接影响到散热的速度。5. 数据处理吋拟合直线，将后半段直线反向延长取交点，算出交点。这样得出的交点的纵 坐标才是真正的蔡-环己烷混合液凝固点。但是交点的坐标难以精确读出。5参考文献1. 张连庆等步冷曲线法一对凝固点降低测定摩尔质量的改进.大学化学.北京：大学化学编 辑部,2006.第21卷.第二期.5456。2. 清华大学化学系物理化学实验编写组.物理化学实验.北京：清华大学出版社,1991.45 53。3. 朱文涛.物理化学（上册）.北

11、京：清华大学出版社，1995.190192。6附录51思考题1. 实验中所配溶液浓度，太浓或太稀都会使实验结果产生较大的误差，为什么？ 答：t严kj%的假设前提是理想稀薄溶液，不适用于浓溶液，所以不能太浓。但是若溶 液太稀的话，过小，会对测量带来很大的误差，从而同样使计算结果误差很大。2. 测凝固点时，纯溶剂温度回升后能有一相对恒定阶段，而溶液则没有，为什么？答：对于纯溶剂，只有温度会影响测定凝固点，而对于溶液来说，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11!溶剂品体，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。但是在实验中，纯溶剂温度冋升后仍然在不断下 降，并不恒定，大概因为环境温度要低于其放热速率和磁子旋转散热速率不够的原因。3. 为什么会产生过冷现彖？答：液体在凝固时，首先要析出细小的晶体颗粒，而小颗粒由于表面张力，存在附加压力, 附加压力导致蒸汽压升高，凝固点降低。所以液体在开始凝固时，需要比凝固点更低的温度， 就会出现过冷现象。4. 原理屮计算公式的导出作了哪些近似处理，如何判断木实验屮这些假设的合理性？ 答：近似处理：1 .溶液为理想稀薄溶液或理想溶