凝固点降低法测定物质的相对分子质量试验报告

本文格式为Word版，下载可任意编辑——凝固点降低法测定物质的相对分子质量试验报告

凝固点降低法测定物质的相对分子质量

一、试验目的

1.测定环己烷的凝固点降低值，计算萘的分子量。

2.把握溶液凝固点的测量技术，加深对稀溶液依数性质的理解。

3.技能要求：把握冰点降低测定管、数字温差仪的使用方法，试验数据的作图处理方法。

二、试验原理

1、凝固点降低法测分子量的原理

化合物的分子量是一个重要的物理化学参数。用凝固点降低法测定物质的分子量是一种简单而又比较确凿的方法。稀溶液有依数性，凝固点降低是依数性的一种表现。稀溶液的凝固点降低（对析出物是纯溶剂的体系）与溶液中物质的摩尔分数的关系式为：

ΔT=Tf*-Tf=KfmB(1)

*式中，Tf*为纯溶剂的凝固点，Tf为溶液的凝固点，mB为溶液中溶质B的质量摩尔浓度，Kf为溶剂的质量摩尔凝固点降低常数，它的数值仅与溶剂的性质有关。

已知某溶剂的凝固点降低常数Kf,并测得溶液的凝固点降低值ΔT，若称取一定量的溶质WB(g)和溶剂WA(g)，配成稀溶液，则此溶液的质量摩尔浓度mB为:

(2)将(2)式代入(1)式，则：

(3)

因此，只要称得一定量的溶质（WB）和溶剂（WA）配成一稀溶液，分别测纯溶剂和稀溶液的凝固点，求得ΔTf，再查得溶剂的凝固点降低常数，代入(3)式即可求得溶质的摩尔质量。

*当溶质在溶液里有解离、缔合、溶剂化或形成协同物等状况时，不适用上式计算，一般只适用于强电解质稀溶液。

2、凝固点测量原理

纯溶剂的凝固点是它的液相和固相共存时的平衡温度。若将纯溶剂缓慢冷却，理论上得到它的步冷曲线如图中的A,但实际的过程往往会发生过冷现象，液体的温度会下降到凝固点以下，待固体析出后会渐渐放出凝固热使体系的温度回到平衡温度，待液体全部凝固之后，温度逐渐下降，如图中的B。图中平行于横坐标的CD线所对应的温度值即为纯溶剂的凝固点Tf*。

溶液的凝固点是该溶液的液相与纯溶剂的固相平衡共存的温度。溶液的凝固点很难确切测量，当溶液逐渐冷却时，其步冷曲线与纯溶剂不同，如图中III、IV。由于有部分溶剂凝固析出，使剩余溶液的浓度增大，因而剩余溶液与溶剂固相的平衡温度也在下降，冷却曲线不会出现“平阶〞，而是出现一转折点，该点

所对应的温度即为凝固点（III曲线的形状）。当出现过冷时，则出现图IV的形状，此时可以将温度上升的最高值近似的作为溶液的凝固点。

3、测量过程中过冷的影响

在测量过程中，析出的固体越少越好，以减少溶液浓度的变化，才能确凿测定溶液的凝固点。若过冷太甚，溶剂凝固越多，溶液的浓度变化太大，就会出现图中V曲线的形状，使测量值偏低。在过程中可通过加速搅拌、控制过冷温度，参与晶种等控制冷,同时需要依照图中曲线V所示的方法校正。

三、试验药品

SWC-LG凝固点测定仪1套;

数字贝克曼温度计;普通温度计(0℃～50℃);移液管(20mL)1支；洗耳球；缜密温度计、分析天平、烧杯;纯萘

环己烷（分析纯）碎冰

四、试验步骤

1、接好传感器,插入电源。

2、开启电源开关，温度显示为实时温度，温差显示为以20度为基准的差值（但在10度以下显示的是实际温度）。3、将传感器插入水浴槽，调理寒剂温度低于测定溶液凝固点的2-3度，此试验寒剂温度为3.5-4.5度，然后将空气套管插入槽中。

4、用20ml移液管确凿移取20ml环己烷参与凝固点测定试管中，橡胶塞塞紧，插入传感器。

5、将凝固点试管直接插入寒剂槽中，观测温差，直至温度显示稳定不变，此时温度就是环己烷的初测凝固点。

6、取出凝固点测定试管，用掌心加热使环己烷熔化，再次插入寒剂槽中，缓慢搅拌，当温度降低到高于初测凝固点的0.5度时，迅速将试管取出、擦干，插入空气套管中，记录温度显示数值。每15秒记录一次温度。

注意：搅拌速度调理：刚开始缓慢搅拌，在温度低于初测凝固点时，加速搅拌，待温度上升时，又恢复缓慢搅拌。7、重复第6步平行再做1次。

8、溶液凝固点测定：称取0.15-0.20g萘片参与凝固点测定试管，待完全溶解后，重复以上6、7、8步骤。

9、试验终止，拔掉电源插头。

五、本卷须知

1、在测量过程中，析出的固体越少越好，以减少溶液浓度的变化，才能确凿测定溶液的凝固点。若过冷太甚，溶剂凝固越多，溶液的浓度变化太大，使测量值偏低。在过程中可通过加速搅拌、控制过冷温度，参与晶种等控制过冷度。

2、搅拌速度的控制和温度温差仪的粗细调的固定是做好本试验的关键，每次测定应按要求的速度搅拌，并且测溶剂与溶液凝固点时搅拌条件要完全一致。温度-温差仪的粗细调一经确定，整个试验过程中不能再变。

3、纯水过冷度约0.7℃～1℃(视搅拌快慢)，为了减少过冷度，而参与少量晶种，每次参与晶种大小应尽量一致。

4、冷却温度对试验结果也有很大影响，过高会导致冷却太慢，过低则测不出正确的凝固点。5、试验所用的凝固点管必需清白、枯燥。

六、试验数据与数据处理

1、数据记录与分析室温：______17.0℃____________大气压：________1023.8hPa_____________

数据1：环己烷凝固过程温度变化表（粗略测量）时间（/s）温度（/℃）时间（/s）温度（/℃）时间（/s）温度（/℃）156.9003156.7206156.541306.8883306.7096306.522456.8653456.6996456.504606.8603606.6886606.485756.8543756.6796756.475906.8463906.6696906.4621056.8394056.6607056.4421206.8314206.6497206.4201356.8224356.6457356.3981506.8144506.6377506.3811656.8074656.6277656.3751806.8014806.6177806.3791956.7944956.6077956.3602106.7855106.5968106.3372256.7785256.5838256.3102406.7705406.5868406.2812556.7615556.5788556.2522706.7525706.5638706.2232856.7415856.5518856.1933006.7306006.553

环己烷凝固过程温度变化曲线（粗略测量）7.0006.9006.8006.700T/℃6.6006.5006.4006.3006.2023.1000100202300400500t/s6007008009001000

由上图可以看到，在温度为6.583℃、6.551℃、6.375℃处温度都出现了平台，而事实上只有一个平台，所以这组数据不能使用。出现多个平台原因分析有：1、仪器读数有误差（这个影响比较小，属于系统误差）。2、放热与散热达到平衡，而本试验我们没有对环己烷纯溶剂进行搅拌，所以比较简单出现平台。

数据2：环己烷凝固过程温度变化表（确切测量1）时间（/s）温度（/℃）时间（/s）温度（/℃）时间（/s）温度（/℃）157.3935256.78410356.665307.3155406.78110506.665457.2525556.78210656.665607.1945706.77810806.665757.1465856.77610956.664907.1016006.77511106.6661057.0646156.77711256.6691207.0336306.77511406.6751357.0036456.77111556.6761506.9766606.77011706.6741656.9526756.77211856.6741806.9346906.77012006.6741956.9167056.76612156.6722106.8987206.76812306.6682256.8847356.76512456.666

2402552702853003153303453603753904054204354504654804955106.8716.8576.8466.8416.8336.8236.8196.8136.8076.8026.8016.7976.7926.7926.7926.7916.7866.7856.785750765780795810825840855870885900915930945960975990100510206.7616.7606.7616.7526.7406.7356.7276.7196.7136.7086.7046.6966.6946.6896.6836.6796.6796.6716.66512601275129013051320133513501365138013951410142514401455147014856.6676.6626.6576.6596.6546.6506.6476.6466.6416.6366.6366.6326.6276.6246.6236.620环己烷凝固过程温度变化曲线（确切测量1）7.5007.4007.3007.2023.1007.0006.9006.8006.7006.6006.5000202300600800t/s1000120234001600

由上图可以看到，该曲线比较符合理想状况，有存在一个比较持久的凝固平台，跟粗测相比，精测1的读数不会有很大幅度的变化。我们读出平台的温度：6.676℃。

数据3：

T/℃环己烷凝固过程温度变化表（确切测量2）

时间（/s）温度（/℃）时间（/s）温度（/℃）时间（/s）温度（/℃）157.0764506.8278856.703307.0584656.8209006.695457.0404806.8169156.691607.0254956.8139306.684757.0155106.8109456.676907.0035256.8029606.6681056.9895406.7969756.6641206.9825556.7929906.6571356.9735706.78810056.6501506.9635856.78110206.6441656.9566006.78110356.6401806.9516156.78010506.6311956.9436306.77510656.6222106.9346456.77210806.6182256.9296606.77210956.6092406.9226756.76811106.5972556.9136906.76211256.5892706.9087056.76111406.5822856.9047206.75511556.5723006.8977356.75011706.5583156.8887506.74711856.5513306.8817656.74312006.5413456.8737806.73612156.5293606.8637956.73112306.5173756.8578106.72912456.5073906.8538256.72412606.4954056.8468406.71812756.4794206.8388556.71312906.4704356.8348706.710

环己烷凝固过程温度变化曲线（确切测量2）7.2023.1007.0006.900T/℃6.8006.7006.6006.5006.4000202300600t/s

由上图可以看到，温度随时间不断下降，没有出现平台，所以这一个的数据也是不符合实际状况的。原因分析：试验中寒剂温度控制不好，最大的可能就是寒剂温度过低，造成冷凝的速度很快，而即使冷凝快，放热多，但对于与寒剂温度相比，还不能够使环己烷温度有上升，所以出现温度不断下降，而不出现平台的状况。

综合上述数据1、2、3以及分析，得出环己烷纯溶剂的试验凝固点温度为：6.676℃。

800100012023400

数据4：（萘的质量：0.1790g）

萘的环己烷稀溶液凝固过程温度变化表（粗略测量）时间（/s）温度（/℃）时间（/s）温度（/℃）时间（/s）温度（/℃）155.0703454.7866754.252305.0523604.7666904.219455.0363754.7487054.187605.0213904.7297204.152755.0084054.7097354.117904.9914204.6867504.0851054.9764354.6677654.0531204.9664504.6457804.0201354.9564654.6217953.9871504.9474804.5998103.9561654.9384954.5768253.9251804.9325104.5518403.8941954.9245254.5238553.856

2102252402552702853003153304.9124.9044.8924.8784.8644.8534.8374.8194.8045405555705856006156306456604.5004.4734.4454.4174.3914.3624.3314.3044.2808708859009159309459609753.8203.7853.7493.7153.6793.6413.6113.571

萘的环己烷稀溶液凝固过程温度变化曲线（粗略测量）5.5005.0004.5004.0003.5003.0000202300600t/s80010001200T/℃由上图可以看到，参与了萘的环己烷稀溶液凝固时温度不断下降，而中间也没有出现一个

比较明显的温度转折点，斜率基本上都是一样的，所以这个粗测的数据是不符合实际状况。跟数据3的状况相类似，分析原因是由于寒剂温度过低，而试验中寒剂的温度为1.5℃左右（中途有改变寒剂的温度，起初为2.5℃）。

数据5：（萘的质量：0.1790g）

萘的环己烷稀溶液凝固过程温度变化表（确切测量1）时间（/s）温度（/℃）时间（/s）温度（/℃）时间（/s）温度（/℃）155.2935405.10810654.789305.2625555.10210804.777455.2365705.09710954.768605.2195855.08911104.757755.2096005.08111254.744

90105120135150165180195210225240255270285300315330345360375390405420435450465480495510525

5.2075.2035.2005.2015.2035.2005.2015.2025.2005.1975.1945.1955.1925.1875.1875.1835.1785.1745.1725.1675.1625.1605.1555.1485.1435.1405.1345.1265.1245.11761563064566067569070572073575076578079581082584085587088590091593094596097599010051020103510505.0765.0685.0585.0505.0445.0355.0245.0165.0105.0004.9884.9824.9724.9614.9514.9444.9344.9224.9144.9044.8924.8824.8744.8634.8514.8434.8324.8194.8094.80011401155117011851200121512301245126012751290130513201335135013651380139514101425144014551470148515001515153015454.7334.7234.7134.7004.6904.6774.6654.6544.6454.6354.6214.6104.6004.5884.5754.5654.5534.5404.5294.5194.5064.4934.4844.4714.4584.4474.4374.425

萘的环己烷稀溶液凝固过程温度变化曲线（确切测量1）5.4005.3005.2023.1005.0004.9004.8004.7004.6004.5004.4004.30002023006008001000t/s1202340016001800

由上图可以看到，在温度为5.203℃左右出现了一个平台，可是稀溶液是不会出现平台的，

很明显地，这一组的数据也是失去可靠性，存在较大的误差。分析的原因是：1、跟数据4一样，调理寒剂温度过低，所以下降的时候没有一个明显的转折点。2、出现平台是在开始试验几分钟的时候，平台可能是由于凝固点试管还没有跟寒剂之间有很好地传热效果，所以温度变化不大。3、平台附近有可能是凝固点，虽然不符合实际状况，但是明显在斜率方面存在有转折性，大→小→大。

数据5：（萘的质量：0.1790g）

T/℃萘的环己烷稀溶液凝固过程温度变化表（确切测量2）时间（/s）温度（/℃）时间（/s）温度（/℃）时间（/s）温度（/℃）155.2535404.86010654.625305.2505554.85210804.617455.2445704.84410954.608605.2355854.84011104.601755.2216004.83211254.596905.2036154.82511404.5881055.1876304.82011554.5801205.1686454.81511704.5751355.1486604.80911854.5681505.1296754.80112004.5581655.1146904.79712154.5511805.0967054.79012304.5471955.0787204.78112454.540

210225240255270285300315330345360375390405420435450465480495510525

5.0635.0515.0345.0215.0124.9994.9864.9754.9704.9594.9484.9414.9324.9224.9144.9094.9094.8924.8864.8794.8704.86373575076578079581082584085587088590091593094596097599010051020103510504.7754.7704.7634.7554.7504.7434.7344.7274.7234.7154.7074.7024.6944.6854.6794.6734.6664.6574.6514.6454.6384.62912601275129013051320133513501365138013951410142514401455147014851500151515301545156015754.5314.5264.5194.5104.5034.4984.4914.4834.4784.4714.4634.4564.4524.4454.4374.4344.4274.4194.4094.4094.4034.396萘的环己烷稀溶液凝固过程温度变化曲线（确切测量2）5.3005.2023.1005.0004.9004.8004.7004.6004.5004.4004.30002023006008001000t/s1202340016001800

T/℃

由上图可以看到，温度在4.909℃处出现一个转折点，斜率发生变化，虽然变化幅度不

大，总体上比之前粗测和精测1的数据要确凿一些，所以这个数据还是可以保存的，我们读出转折点的温度：4.909℃

综合上述数据4、5、6以及分析，得出萘的环己烷稀溶液的试验凝固点温度为：4.909℃。

2、试验结果与结论试验数据：

环己烷纯溶剂的试验凝固点温度为：6.676℃；

萘的环己烷稀溶液的试验凝固点温度为：4.909℃；ΔT=1.767℃或1.767K萘的质量：0.1790g；环己烷的体积：20ml。

理论参考数据：

环己烷的凝固点降低常数值：Kf=2