物化实验报告溶解热的测定_KCl、KNO3

1、华南师范大学实验报告学生姓名 学 号_ 专 业 化学（师范） 年级、班级_ 课程名称 物理化学实验 实验项目 实验类型 验证 设计 综合 实验时间 年 月 日实验指导老师 实验评分 【实验目的】1. 设计简单量热装置测定某物质在水中的积分溶解热。2. 复习和掌握常用的量热技术与温度测定与校正方法。3. 由作图法求出该物质在水中的摩尔稀释焓、微分溶解焓、微分稀释焓。【实验原理】溶解热，即为一定量的物质溶解于一定量的溶剂中所产生的热效应。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及压力有关。溶解热分为积分溶解热和微分溶解热。积分溶解热是指在等温等压下把1mol溶质溶解在一定量的溶剂中时所

2、产生的热效应。它是溶液组成的函数，若形成溶液的浓度趋近于零，积分溶解热也趋近于一定值，称为无限稀释积分溶解热。积分溶解热是溶解时所产生的热量的总和，可由实验直接测定。微分溶解热是等温等压下，在大量给定浓度的溶液里加入1mol溶质时所产生的热效应，它可以表示为，因溶液的量很大，所以尽管加入1mol溶质，浓度仍可视为不变。微分热难以直接测量，但可通过实验，用间接的方法求得。溶解热的测量可通过绝热测温式量热计进行，它是在绝热恒压而且不做非体积功的条件下，通过测定量热系统的温度变化，而推算出该系统在等温等压下的热效应。本实验采用标准物质法进行量热计能当量的标定。利用1molKCl溶于200mL水中的积

3、分溶解热数据进行量热计的标定。当上述溶解过程在恒压绝热式量热计中进行时，可设计如下途径：n1 KCl(aq)量热计，T2n1 KCl(s)+n2 H2O(l)量热计，T1 等压、绝热，Qp=H=0 n1 KCl(s)+n2 H2O(l)量热计，T2 H1 H2在上述途径中，H1为KCl(s)、H2O(l)及量热计从T1等压变温至T2过程的焓变，H2则为在T2温度下，物质的量为n1 mol的KCl(s)溶于n2 mol H2O(l)中，形成终态溶液的焓变。因为 H=H1 +H2=0 H2 = H1 所以 H1= n1 Cp,m(KCl,s)+ n2Cp,m( H2O,l)+K×(T2T

4、1) H2=n1solHm K=n1 Cp,m(KCl,s)+ n2Cp,m( H2O,l)+ n1solHm/( T2T1) =m1 Cp (KCl,s)+ m2 Cp ( H2O,l)+ m1solHm/M1T （1） 式中，m1、m2分别为溶解过程加入的KCl(s)和H2O(l)的质量；Cp,m为物质的恒压比热容；Cp (KCl,s)=0.699kJ/(kg·K)，Cp ( H2O,l)=4.184 kJ/(kg·K)；M1为KCl的摩尔质量；T= T2T1，即为溶解前后系统温度的差值；solHm为1mol KCl溶解于200mL H2O的积分溶解热，其不同温度下的积

5、分溶解热值见附录。通过式（1）可计算量热计的K值。 本实验测定1mol KNO3溶于200mL H2O的溶解过程的积分溶解热，计算原理同上。 【仪器与试剂 】1. 仪器：广口保温瓶（1个）；1/10温度计（1支）；容量瓶（200mL ，1个）；磁力搅 拌器（1台）；贝克曼温度计（1台）。2. 试剂：KCl(A.R.) ；KNO3(A.R.)【实验步骤】1. 量热计的标定（1） 准确称取4.1413g的KCl（只要接近这个数值即可）（2） 用容量瓶准确量取200mL室温下的蒸馏水（密度为=1kg/L），倒入广口保温瓶中。（3） 按图组装好简单绝热测温式量热计，并调节好贝克曼温度计。（4） 打开磁

6、力搅拌器，保持一定的搅拌速率，观察贝克曼温度计的读数变化，待温度变化率基本稳定后，每隔15s记录一次温度，连续记录6次，作为溶解前的温度。（5） 打开量热计的盖子，将已称重的KCl迅速倒入量热计并盖好盖子，保持与溶解前相同的搅拌速率，继续每5s记录一次温度，直到温度不再变化时，再连续记录6个温度变化率稳定的点，此6个点作为溶解的后期温度。（6） 读取1/10温度计的读数，根据此温度从附表中查出相应的KCl的积分溶解热。2. KNO3积分溶解热的测定（1） 准确称取5.6161g的KNO3。（2） 用容量瓶准确量取200mL室温下的蒸馏水（密度为=1kg/L），倒入广口保温瓶中，以下操作如1.中

7、的（4）、（5）、（6）。 【数据的处理】1. 数据记录（1） 药品称量表一 药品质量记录表试剂KClKNO3样品1质量/g4.14605.6125样品2质量/g4.14865.6021样品3质量/g4.13925.6220（2） KCl第一次溶解表二 KCl第一次溶解温度记录表时间/15s温度/时间/15s温度/时间/15s温度/123.5231022.5241922.49223.5251122.4952022.494323.5271222.4852122.5423.5291322.4792222.504523.5311422.4752322.509623.5331522.4752422.5

8、13723.5261622.4752522.519822.8731722.4792622.522922.5821822.4842722.529（3） KCl第二次溶解表三 KCl第二次溶解温度记录表时间/15s温度/时间/15s温度/时间/15s温度/123.511722.9743322.503223.5111822.833422.495323.5131922.7553522.489423.5152022.7153622.483523.5172122.6513722.479623.5152222.6273822.479723.5172322.6093922.479823.5192422.593

9、4022.479923.522522.5844122.4811023.5212622.5734222.491123.4692722.5634322.4891223.3792822.5474422.4921323.3192922.5294522.4951423.2513022.5154622.4991523.1443122.5134722.5021623.0673222.5074822.505（4） KCl第三次溶解表四 KCl第三次溶解温度记录表时间/15s温度/时间/15s温度/时间/15s温度/123.1621322.1392522.147223.1631422.1192622.15132

10、3.1641522.1052722.154423.1641622.1012822.155523.1651722.0952922.159623.1651822.0953022.155723.1291922.0953122.163822.8222022.0973222.162922.5152122.1113322.1651022.3632222.1253422.171122.232322.1393522.1751222.1792422.1453622.179（5） KNO3第一次溶解表五 KNO3第一次溶解温度记录表时间/15s温度/时间/15s温度/时间/15s温度/123.1711321.24

11、72421.134223.1741421.1892521.141323.1741521.1592621.155423.1751621.1392721.159523.1751721.1072821.164623.1751821.1022921.167723.0641921.1073021.172822.2372021.1093121.177921.8152121.1133221.1811021.6742221.1223321.1871121.4492321.1293421.1931221.329（6） KNO3第二次溶解表六 KNO3第二次溶解温度记录表时间/15s温度/时间/15s温度/时间/

12、15s温度/123.3731121.5692021.315223.3731221.4692121.319323.3731321.4092221.325423.3721421.3552321.332523.3721521.3292421.339623.3721621.3192521.345723.2291721.3152621.351822.6351821.3142721.357922.4091921.3152821.3641021.775（7） KNO3第三次溶解表七 KNO3第三次溶解温度记录表时间/15s温度/时间/15s温度/时间/15s温度/123.1671221.1592321.12

13、5223.1671321.1292421.133323.1671421.1132521.14423.1651521.1052621.145523.1651621.1012721.152623.1671721.1012821.159723.1471821.1012921.165822.2511921.1033021.17921.642021.1053121.1771021.3492121.1123221.1821121.2292221.1192. 溶解前后的温差校正（1） KCl溶解的雷诺校正图（2） KNO3溶解的雷诺校正图3. 结果计算 计算量热计的热容根据公式： K=m1 Cp (KCl,

14、s)+ m2 Cp ( H2O,l)+ m1solHm/M1T 代入数据，算得K1=0.0111 kJ/K； K2=0.0109 kJ/K； K3=0.0113 kJ/K取平均值K=0.0111计算硝酸钾在水中溶解的积分溶解热根据公式：solH= m1 Cp,m(KNO3,s)+ m2Cp,m( H2O,l)+K×(T2T1) 代入数据，算得solH1=1.7876kJ；solH2=1.8188kJ；solH3=1.8375kJ又solHm=solH/n1，算得solHm1=32.2005kJ；solHm2=32.8229kJ；solHm3=33.0430kJ取平均值solHm=32

15、.6888kJ【实验讨论】1. 根据积分溶解热的定义，可知随着n0增大，solH应该不断增大的，且增大的速率逐渐变慢。KNO3固体的溶解过程是一个吸热过程，所以积分溶解热都大于0，本次实验的测量结果均符合正常值。 2. 硝酸钾加入快慢的控制，是实验成败的关键。加得太快，会使得温差过大，体系与环境的热交换加快，测得的溶解热偏低。加得太慢，一旦温度升到一个较高的值，即使加入所有硝酸钾也无法使温差回到零度以下，导致实验失败。一般T控制在-0.3左右为宜，最低不要超过-0.5，但要始终为负值。实验中要时刻注意温差的变化，掌握好加料的时间和量。在每次组实验完后，温差回升到0以上，此时升温较快，需要及时加入较多的硝酸钾，否则温差可能再无法回到负值。加料时应小心，以免硝酸钾洒落。 3. 磁子的搅拌速度也很重要。搅拌太慢，硝酸钾难以完全溶解，若实验结束发现有未溶解的硝酸钾，应重复实验。搅拌太快，会加快散热，且温差归零的时间 难以准确记录 4. 实验