凝固点降低法测定相对分子质量

西安交通大学实验报告课程：物理化学实验系别：专业班号：组别：第二大组实验日期：2015年4月3日姓名：学号：交报告日期：2015年4月10日同组者：实验名称：凝固点降低法测定相对分子质量一、实验目的1.用凝固点降低法测定萘的相对分子量。2.掌握步冷曲线法测定液体凝固点的方法。3.掌握数字贝克曼温度计的使用方法。二、实验原理稀溶液中溶剂的蒸气压下降、凝固点降低（析出固态纯溶剂）、沸点升高（溶质不挥发）和渗透压的数值，仅与一定量溶液中溶质的质点数有关，而与溶质的本性无关，故称这些性质为稀溶液的依数性。固体物质和它的液体成平衡时的温度称为凝固点。加一溶质于纯溶剂中，其溶液的凝固点必然较纯溶剂的凝固点低，其降低的数值与溶液中溶质的质量摩尔浓度成正比。对于在溶液中不离解、不缔合的溶质的稀溶液有如下关系式：①式中：—纯溶剂的凝固点；—浓度为C的溶液的凝固点；—比例常数。如果C以质量摩尔浓度（：每千克溶剂所含溶质的物质的量）来表示，则为溶剂的摩尔凝固点降低常数，今以表示这个常数，于是①示可改写为：②若取一定量的溶质和溶剂配制成稀溶液，则此溶液的质量摩尔浓度为：③式中：为溶质的相对分子质量。如果已知溶剂的值，则测定此溶液的凝固点降低值即可按下式计算溶质的相对分子质量。④纯溶剂的凝固点是它的液相和固相共存的平衡温度。若将纯溶剂逐步冷却，其冷却曲线如图1中Ⅰ的曲线图形。但实际过程中往往发生过冷现象，即在过冷时开始析出固体后，温度才回升到稳定的平衡温度，当液体全部凝固后，温度再逐渐下降，其冷却曲线呈现如图1中Ⅱ的形状。溶液的凝固点是该溶液的液相与溶剂的固相共存的平衡温度。若将溶液逐步冷却，其冷却曲线与纯溶剂不同，见图9中Ⅲ、Ⅳ。由于部分溶剂凝固而析出，使剩余溶液的浓度逐渐增大，因而剩余溶液与溶剂固相的平衡温度也逐渐下降。本实验所要测定的是浓度已知的溶液的凝固点。因此，所析出的溶剂固相的量不能太多，否则要影响原溶液的浓度。如稍有过冷现象如图9中Ⅳ所示，对相对分子质量的测定，无显著影响；如过冷严重，则冷却曲线如图9中Ⅴ所示，测得之凝固点将偏低，影响相对分子质量的测定结果。因此在测定过程中必须设法控制适当的过冷程度，一般可控制寒剂的温度、搅拌速度等方法来达到。由于稀溶液的凝固点降低值不大，因此温度的测量需要用较精密的仪器，在本实验中采用精密温差测量仪。做好本实验的关键：一个是控制搅拌速度，每次测量时的搅拌条件和速度尽量一致。二是寒剂的温度，过高则冷却太慢，过低则测不准凝固点，一般要求较溶剂的凝固点低3～4℃，因此本实验中采用冰—水混合物作冰浴。图1冷却曲线12306.56012306.53212305.21212305.00112456.55712456.52912455.20212606.55412606.52512605.18812756.55112756.51912755.17412906.54912906.51312905.15913056.54513056.50613055.14813206.54213206.49813205.13613356.53813356.49113355.12213506.53313506.48513505.11013656.52913656.47713655.09713806.52613806.46513805.08213956.52113956.45313955.06814106.51514106.44114105.05314256.51014256.42814255.04014406.50314406.41414405.02614556.49514556.40214555.01214706.48514706.38814704.99814856.47414856.37615006.46415006.36315156.45215156.34815306.43715306.33115456.41715456.31415606.39515606.29315756.37515756.26915906.35315906.24216056.33316056.21516206.31416206.18216356.29416356.14316506.27316506.10616656.25116656.06916806.23016806.03016956.20716955.98917106.18017256.15017406.11917556.08017706.04017855.9962.根据环己烷的密度计算实验中所用环己烷溶剂的质量。环己烷的体积环己烷的密度环己烷的质量萘片的质量3.根据环己烷溶剂和溶液的步冷曲线，确定溶剂和溶液的凝固点。由1中的数据可绘制如下步冷曲线：溶剂第一次：溶剂第二次：溶液第一次：溶液第二次：溶液第三次：由上面的步冷曲线可得：物质凝固点/℃凝固点降低值/℃测量值平均值0.771环己烷第一次（粗测）6.6856.637第二次6.622第三次6.605萘的环己烷溶液第一次5.8995.866第二次5.826第三次5.8744.用纯溶剂和溶液的凝固点、计算萘的摩尔质量，并计算该结果的相对误差。计算，且经查得萘的相对分子质量，故相对误差。六、误差分析1.实验过程中寒剂的温度不易控制，故可能造成过冷现象。2.实验数据处理时，切线位置的确定并无法十分准确，可能造成部分误差。七、思考题1.若用凝固点降低法测定分子量，则选择溶剂时应考虑哪些问题？答：首先要能很好的溶解溶质，且当溶质在溶液里有解离、缔合、溶剂化或形成配合物等情况时不适用。其次凝固点不应太高或太低应在常温下易达到。如水、苯、环己烷等。2.为什么会产生过冷现象？如何控制过冷程度？答：过冷现象是由于溶解在溶液中的溶质在温度降到凝固点以后，没有晶体析出而达到过饱和状态的现象。原因是刚刚析出的固体颗粒小，比表面积大，表面吉布斯函数高。为了控制过冷程度，因而寒剂