凝固点降低法测定摩尔质量(精)

1、凝固点降低法测定摩尔质量(精)凝固点降低法测定摩尔质量【教学目的】1.用凝固点降低法测定蔡的摩尔质量。2.掌握溶液凝固点测定技术。3.掌握NGC-I型凝固点测定仪的使用方法。4.通过实验加深对稀溶液依数性的理 解。【教学重点】通过凝固点的测定，使学生加深对稀溶液依数性质的理解【教学内容】一、实验原理物质的摩尔质量是一个重要的物理化学数据。凝固点降低法是一种比较简单而较正确 的测定摩尔质量的方法。凝固点降低是理想稀溶液依数性之一，其在实用方面和对溶液的 理论研究方面都很重要。理想稀溶液的凝固点降低(对析出物为纯固相溶剂的系统)与溶液组成间关系为Tf?Tf?Tf?*R(Tf*)2?H(A)?XB(

2、1)式中Tf和Tf分别为纯溶剂和溶液的凝固点(K) ； ?Tf为凝固点降低值：？H(A)为溶 剂的摩尔凝固热：XB为溶液中溶质的量分数。若用nA和nB表示溶剂和溶质的物质的量， 则上式写成：?Tf?R(Tf*)2nB?H(A)nA?nB?(2)当溶液很稀时,nBWnA,则R(Tf*)2nBR(Tf*)2MAHB?Tf? 0?Kf?mB?H(A)nA?H(A)MBWA(3)式中K?f浓度。R(Tf*)2?H(A)?MA,称为质量摩尔凝固点降低常数，mB为溶液中溶质B的质量摩尔称取一定量的溶质(WB/kg)和溶剂(WA/kg)配成理想溶液，分别测定纯溶剂和溶液 的凝固点求得?Tf,再查得溶剂的凝固

3、点降低常数Kf,代入(3)式即可算溶质的摩尔质量 (MB) °通常测凝固点的方法是将已知浓度的溶液(或纯溶剂)逐步冷却，记录一定时刻的系 统的温度，并绘出冷却曲线。纯溶剂的凝固点是它的液相和固相共存时的平衡温度，若将 纯溶剂逐步冷却，其冷却曲线如图13-6 (I) o但在实际冷却过程中会发生过冷现象，即 出现过冷液体，但开始析出固体后，温度才回升并会稳定一定时间，当液体全部凝固后， 温度再逐渐下降,其冷却曲线如图13-6 (H)形状。1溶液的凝固点是该溶液的液相和溶剂的固相共存时的平衡温度。若将溶液逐步冷却， 其冷却曲线与纯溶剂不同，其形状如图13-6 (III),由于部分溶剂凝固析

4、出，使剩余溶 液的浓度逐渐增大，因而剩余溶液与溶剂固相共存的平衡温度也逐渐下降。如过冷现象不 严重，冷却曲线如图13-6 (IV),这时对摩尔质量的测定无明显影响；若过冷严重时，冷 却曲线如图13-6 (V),所测得凝固点偏低，会影响摩尔质量的测定，因此在测定过程中 必须设法控制过冷程度，一般可通过控制寒剂的温度、搅拌速度等方法实现。因为理想稀溶液的凝固点降低值不大，所以温度的测量常用较精密的仪器，本实验用 NGC-I型凝固点测定仪。在本实验中，采用测量装置测定环己烷、环己烷-蔡体系在逐步冷却过程中体系温度 随时间的变化数据，并绘制各体系的冷却曲线。在数字贝克曼温度计中，采用PtlOO型电 阻

5、温度计。二、仪器与试剂(一)仪器NGC-I型凝固点测定仪普通水银温度计 移液管(25mL)(二)试剂 环己烷(A R) 冰食盐蔡(A-R)1套1支1支分析天平称量瓶1台1个1个烧杯（500mL）三、实验步骤1 .将内管洗净烘干2 .寒剂温度的调节冰槽中的冰水混合物为寒剂。调节冰和水的量使其温度保持在 276. 2277. 2K之间（寒剂的温度以不低于所测溶液之凝固点3K为宜）。在实验过程中用 搅拌棒经常搅拌并间断地补充少量的冰，使寒剂的温度保持恒定。3.凝固点测定仪的操 作（1）将仪表后面的电源线接入220Y电网。（2）将电源开关置于断的位置，拨下开关旁插头，取出搅拌器。（3）加冰口处加 入冰

6、水混合物。（4）用移液管取25mL环己烷加入内试管中。（5）将搅拌器插入内试管中，插入测温探头，连接插头。（6）打开电源开关，通过窗口看搅拌情况，待温度显示为9c左右时开始读取数字贝 克曼温度计表上数据。一般每分钟记一次，但在温度-时间变化的斜率减小时应每隔30s 计录数据，待过冷状态破坏后，温度回升并恒定数分钟即可停止读数。（7）取出内试管，使环己烷晶体溶化，可用手温热环己烷晶体，使之熔化，再插入 内管中，重复上述数据记录步骤，重复测定2-3次，要求溶剂凝固点的绝对平均误差小于 0.01 （8）取出内试管，用手温热环己烷晶体，使之熔化，准确称取0.15g左右蔡加入 内试管中，2搅拌使其全部溶

7、解。然后按测定环己烷凝固点的步骤测定含蔡溶液的凝固点。（9）实验完毕，将电源开关置断的位置，排净冰水混合物，内试管擦干净置于体系中。四、数据记录及数据处理原始数据记录温度1 .在同一直角坐标系中分别画出溶剂和溶液的冷却曲线，用外推法求凝固点，然后 求出凝固点降低值?Tf。2 .计算蔡在环己烷中的摩尔质量。并判断蔡在环己烷中的存在形式。时间 温度 时间 温度 时间【注意事项】1 .寒剂的温度不能过低，否则易造成冷却所吸收热量的速度大于凝固放出的速度， 则体系温度将继续下降，过冷现象严重，且凝固的溶剂过多，溶液的浓度变化过大，测得 的凝固点偏低，从而影响溶质摩尔质量的测定结果。2 .带有电阻温度计

8、的搅拌器一旦插入装有溶液（剂）的内管后，最好不要从内管中 完全拿出，防止溶剂挥发或滴漏，造成溶液浓度发生变化。3 .移动搅拌器时，应先关闭搅拌器电源开关，否则将烧毁搅拌器保险管，搅拌器工 作时必须保持水平状态。4 .加入蔡的时候，尽量将蔡直接放入溶剂中，注意不要将蔡附着在内管壁上，造成 溶液浓度的误差。【课后作业】1.当溶质在溶液中有离解、缔合和生成络合物时，对摩尔质量有何影响？ 2.根据 何原则考虑溶质的用量？太多或太少有何影响？ 3.用凝固点降低法测定摩尔质量在选择 溶剂时应考虑哪些因素？ 4.冰槽温度应调节到276.2277.2K之间，过高或过低有什么 影响？【教学讨论】1 .本实验测量

9、的成败关键是控制过冷程度和搅拌速度。理论上，在恒压条件下纯溶 剂体系只要两相平衡共存就可达到平衡温度。但实际上只有固相充分分散到液相中，也就 是固液两3相的接触面相当大时，平衡才能达到。如凝固点管置于空气套管中，温度不断降低达 到凝固点后，由于固相是逐渐析出的，此时若凝固热放出速度小于冷却所吸收的热量，则 体系温度将不断降低，产生过冷现象，这时应控制过冷程度，采取突然搅拌的方式，使骤 然析出的大量微小结晶得以保证两相的充分接触，从而测得固液两相共存的平衡温度。为 判断过冷程度，本实验先测近似凝固点，为使过冷状况下大量微晶析出，实验中应规定一 定的搅拌方式。对于两组分的溶液体系，由于凝固的溶剂量多少会直接影响溶液的浓度， 因此控制过冷程度和确定搅拌速度就更为重要，本实验由于仪器固定了搅拌速度，对实验 的结果可能产生一定误差。2 .严格而论，由于测量仪器的精密度限制，被测溶液的浓度并非符合假定的要求， 此时所测得的溶质摩尔质量将随溶液浓度不同而变化。为了获得比较准确的摩尔质量，