温度滴定法测定弱酸的离解热

温度滴定法测定弱酸的离解热第一页，共十六页，编辑于2023年，星期三[实验目的]

①使用温度温差仪和用医用一次性输液器作为半自动滴定装置，测定硼酸与氢氧化钠溶液的反应热，硼酸的一级电离热及其标准自由熵与焓的变化。②理解温度滴定的原理和方法。③验证用医用一次性输液器作为半自动滴定装置的可行性第二页，共十六页，编辑于2023年，星期三[实验原理]

温度滴定是以反应热为依据的容量化学滴定法。温度滴定是基于滴定剂（浓度已知）和被滴定物（浓度未知）之间化学反应的温度变化速率而确定滴定过程中被滴定物的终点。因为其理论根据是溶液的温度变化，所以无需知道溶液的绝对温度。用一个简单的含有热敏电阻的探头监测溶液温度，根据曲线上的拐点或弯曲确定终点。温度滴定个受反应类型的限制，可用于酸碱反应、沉淀反应、配位反应、氧化还原反应以及非水溶液中的反应等，因而应用范围相当广。物质分解为较小的组成部分称为离解，离解的主要类型有热分解和电离。在离解过程中的热效应称为解离热。对于解离过程来说解离热就是电离热。离解热的单位是第三页，共十六页，编辑于2023年，星期三把温度滴定的结果以曲线图或曲线图表示，通常称之为热谱图，也称热函诺图、滴定曲线图。对放热反应，理想的热谱图如图4—1所示。对强碱弱酸反应，反应热是酸碱的中和热与弱酸的离解热之和。以与反应为例（若只考虑硼酸的以及电离），则：

总反应：

(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)第四页，共十六页，编辑于2023年，星期三此式为温度滴定法求离解热的理论依据。式中，中和热与温度有关。若温度为T(K)，推荐使用下式推算：(2)

反应热是通过实验测得反应过程的温度升高，由式计算：式中，n为生成物质的量，K为量热系统热容。K值可用已知浓度的强酸强碱(为所用强酸强碱的量)的反应热，即中和热，对系统进行标定(对于强酸的稀溶液)而得：式中，n为生成物质的量，K为量热系统热容。K值可用已知浓度的强酸强碱(为所用强酸强碱的量)的反应热，即中和热，对系统进行标定(对于强酸的稀溶液)而得：式中，n为生成物质的量，K为量热系统热容。K值可用已知浓度的强酸强碱(为所用强酸强碱的量)的反应热，即中和热，对系统进行标定(对于强酸的稀溶液)而得：式中，n为生成物质的量，K为量热系统热容。K值可用已知浓度的强酸强碱(为所用强酸强碱的量)的反应热，即中和热，对系统进行标定(对于强酸的稀溶液)而得：式中，n为生成物质的量，K为量热系统热容。K值可用已知浓度的强酸强碱(为所用强酸强碱的量)的反应热，即中和热，对系统进行标定(对于强酸的稀溶液)而得：式中，n为生成物质的量，K为量热系统热容。K值可用已知浓度的强酸强碱(为所用强酸强碱的量)的反应热，即中和热，对系统进行标定(对于强酸的稀溶液)而得：式中，n为生成物质的量，K为量热系统热容。K值可用已知浓度的强酸强碱(为所用强酸强碱的量)的反应热，即中和热，对系统进行标定(对于强酸的稀溶液)而得：式中，n为生成物质的量，K为量热系统热容。K值可用已知浓度的强酸强碱(为所用强酸强碱的量)的反应热，即中和热，对系统进行标定(对于强酸的稀溶液)而得：(3)第五页，共十六页，编辑于2023年，星期三代入式(3)得：

(4)(5)

据式(1)，弱酸的离解热为：(6)第六页，共十六页，编辑于2023年，星期三一次性输液器滴定管，具有可连续滴定、易于控制滴定速度、液滴体积较小及由于在滴定过程中液位差变化较小滴液速度比较均匀的优点。如将其与计算机数据采集结合，可形成半自动滴定装置，能较广泛地应用于物理化学实验中需要连续滴定的场合。第七页，共十六页，编辑于2023年，星期三

[仪器与试剂]温度温差仪(贝克曼温度计)l台；秒表；一次性输液器；电动搅拌仪；电导率仪；烧杯；标准1mol／LNaOH溶液,标准0.01mo1／LHCl溶液；标准0.01mo1／L硼酸溶液。第八页，共十六页，编辑于2023年，星期三[实验步骤]①如图4—2，取100mol/LNaOH溶液于高位瓶中，调节调节阀，让NaOH的滴速控制在50滴／min左右，记下滴速。用止水夹关断。剩余的NaOH应足够滴定。②用移液管取50mL0.01mol／L的HCl标淮液于杜瓦瓶中。开始搅拌，温度温差仪置0，并启动记录。

第九页，共十六页，编辑于2023年，星期三第十页，共十六页，编辑于2023年，星期三③待系统温度稳定后(3—5min)，松开高位碱液瓶口下的止水夹，让NaOH依靠重力缓慢、匀速用注射器注入杜瓦瓶中，通过记录仪直接滴定过程热谱曲线。待反应过滴定稀释期后，停止加碱。④倒掉杜瓦瓶中的反应液，用50m1，0．0lmo1／L的硼酸标准溶液重作实验。⑤校验所制作的半自动滴定装置的准确性。使用已知浓度的酸、碱溶液，用此装置进行电导滴定，记录电导—体积(时间)曲线。第十一页，共十六页，编辑于2023年，星期三[数据处理]温升的校正,如图4—3。考虑到系统与环境的热交换和NaOH溶液滴入后稀释热等非绝热因素的影响，作如下校正。在热谱图上确定终点C，BC段为反应滴定期。过B点作垂线，在CD线取e点，使C到e的时间等于反应时间(B到C的时间)。连接Ce，延长到g，Cg的斜率即为非绝热因素引起的温升速率。再考虑反应前体系与环境的热交换，将AB延长，过温升段的中点作垂线,与AB延长线和Cg线间的线段HI为校正后的温升。第十二页，共十六页，编辑于2023年，星期三1.由C点对应时间，由滴速求出所用NaOH溶液的体积。2.据式(1)、式(6)，计算硼酸与NaOH溶液的反应热及硼酸的一级离解热。3.硼酸的一级离解热文献值：25℃，0．00l一0.1mol/L,12.54kcal①／mol;25℃,0.5mol／L，12.96kcal／mol。第十三页，共十六页，编辑于2023年，星期三[思考题]

①实验中NaOH的浓度为什么要大于HCl和硼酸的浓度?答：如果小于，这样滴定的时间就会大大的增加，实验时间过久。所以应大于。②实验中有哪些非绝热因素影响实验结果?答：搅拌器搅拌，没有做到恒温等。第十四页，共十六页，编辑于2023年，星期三③比较使用输液器的半自动滴定装置和滴定管的特点，它们分别适用于什么样的场合?答：半自动滴定装置：可连续滴定、易于控制滴定速度、液滴体积较小及由于在滴定过程中液位差变化较小滴液速度比较均匀。适用于需要连续滴定，如温度滴定。滴定