1、溶解熱的測定同組實(shí)驗(yàn)者：實(shí)驗(yàn)日期：5.7提交報(bào)告日期：5.14帶班助教姓名：一、引言（實(shí)驗(yàn)?zāi)康?原理）-1H4V1!r仙呻射如ifi如i鈿R佔(zhàn)比衣砂萍良*總唯“贏痢班必刮4電祖丫爭I楓卜$血轎應(yīng)民擊囲*時e隹琴丘旳樸山軸川柵口事ErvZlri!幣再4皿.2和訪*輯知3.氐皿題常舟口丄丄皤厶塢朋JKH勺仏殆啊費(fèi)#flttitTL&H貍陽卄翼召:TLKHI応*弭刃?-1AMj-JiA-Arifk4U.：i&扌*冉山業(yè)曲-1皚恥決申占諄必*3：鼻點(diǎn)GUH.屯悅占HZ鼻曲活31和氓址如-jRhArik-tqL.町粘節(jié)h*i也*詢良4砒m取時和用n“.z切加h!zAl孕密B吋芒1叭九W*斗弘恥1他g4I

2、心啊*7射吐可g帥辭電占也g巧電十I帕牛f科5憐鼻卩外心怯.Ey|：J*片丄41虧鼻.出W五注甘嘗心皿魚：佯松吐血吟*廉配.1如E曲A零堿打.制話可沁etie蜒如曲gyitb“m比屮牡*口i舟bft.*祁七便*山祜1*很峙!*；*、城所取厲昭殿注黑.S胡鐘a四睪唸Hu蟲租.T-誨越2（VKAliTi科fcA*憐kn濟(jì)H辰斗打:屮工罵尊吐*4艸電uitn-k-1僱屮忙呻理車乩HmiKk-為*X*AM）7UWI呵牛鬥科耳料*貝機(jī)2a/S即皿彈曲謁理卜州叩屮*曙卑傑點(diǎn)佩砒*泊3*1叫44龍也卩件卻-1:，軋W礙；如就1卄譏趣*出1圧出，iidaM+&嶺歸剛出血卄mu胡襯鼻眶J耐卅叢詐.申科扌新砂.甘

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4、二、實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)藥品、儀器型號及測試裝置示意圖儀器：保溫瓶（750ml）*1、磁力攪拌器、熱敏電阻測溫裝置*1、加熱器、直流穩(wěn)壓穩(wěn)流電源、萬用電表、秒表、容量瓶（500ml）、溫度計(jì)、研體、稱量瓶、分析天平。藥品：KNO3（AR）。實(shí)驗(yàn)條件室內(nèi)溫度：18.9C濕度：30%壓力：100.95kPa實(shí)驗(yàn)操作步驟及方法要點(diǎn)搭裝置，要求裝置絕熱性能良好。連電路，將加熱電源、保溫瓶內(nèi)加熱電阻、萬用表串聯(lián)起來。加熱電源先不要開。用去離子水沖洗保溫瓶，然后量取500mL去離子水注入保溫瓶中。開動攪拌器。用惠斯通電橋?qū)400軟件第一路值調(diào)到0（讓當(dāng)前溫度對應(yīng)0）左右，待溫度基本穩(wěn)定后，記錄約4min。4打開

5、電源開關(guān)，設(shè)定電源輸出的電壓值（20V以上）和電流值（0.95A）。5.按下電源的“輸出”按鍵，開始加熱，電流以萬用表上的值為準(zhǔn)，溫度上升至2時（以無紙記錄儀上顯示的數(shù)值為準(zhǔn)）停止加熱。待溫度穩(wěn)定后再記錄一段時間。注意加熱會有余溫。6在保溫瓶中加入5g研細(xì)的KNO3。由于KNO3溶解吸熱，溫度降低，待溫度穩(wěn)定后再記錄8min左右。本實(shí)驗(yàn)采用稱量瓶裝樣品，直接倒入。由減量法求出樣品質(zhì)量，歸零。7按下電源的“輸出”按鍵，開始加熱，同時打開秒表計(jì)時。輸出電壓升至多少時停止加熱，應(yīng)根據(jù)下次加入KNO3的量估算（以盡量減小和外界的熱交換帶來誤差）。停止加熱，同時停止計(jì)時，記下加熱時間。待溫度穩(wěn)定后再記錄

6、一段時間。8按上述步驟依次加入約6g、7g、8g、8g、7g和6gKNO3。9.測量實(shí)驗(yàn)所用加熱器的阻值R。三、結(jié)果與討論31原始實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)環(huán)境：溫度18.9C濕度30%大氣壓100.95kPa表一：實(shí)驗(yàn)室條件311工作曲線繪制（1）KNO3質(zhì)量：第一次/g第二次/g第三次/g第四次/g第五次/g第六次/g第七次/g起始25.924826.626028.137528.842728.775927.884426.6498結(jié)束20.700120.697320.703720.693420.720320.731220.7167凈質(zhì)量5.22475.92877.43388.14938.05567.153

7、25.9331表二：kno3質(zhì)量(2)溫度-時間變化圖：注：本圖中，主要由黑色曲線，紅色曲線，綠色曲線以及系列點(diǎn)的坐標(biāo)組成。橫坐標(biāo)是時間/s，縱坐標(biāo)是溫度(相對溫度)。其中黑色曲線是用原始數(shù)據(jù)點(diǎn)擬合的曲線圖。紅色和綠色線段是對數(shù)據(jù)進(jìn)行雷諾矯正。其中綠色線段是選取各段時間中點(diǎn)做豎直直線，與紅色直線的交點(diǎn)即為矯正后的溫度(相對溫度)，相應(yīng)坐標(biāo)已在圖中標(biāo)注。(3)雷諾矯正后的溫度表第一次第二次第三次第四次第五次第六次第七次T13.1253.7113.4563.4263.3793.3943.452T2-0.695-0.519-1.722-2.085-1.884-1.145-0.237T2-0.629-

8、0.445-1.574-1.896-1.727-1.081-0.165T13.8213.4793.4793.4733.4963.5223.537T-T210.8581.0781.0251.0261.0080.9860.99621表三：雷諾矯正溫度注：本實(shí)驗(yàn)中由于穩(wěn)定階段溫度并不恒定，以此溫度作為溶解及加熱始末溫度會產(chǎn)生較大誤差，因此需要做雷諾矯正，圖中T、T分別指溶解前后的雷諾矯正溫度，T、T分別指加熱前后的雷諾矯正溫度1221加熱裝置數(shù)據(jù)表（電阻:13.65Q,實(shí)際加熱電流：0.957A）第一次第二次第三次第四次第五次第六次第七次t/s180.59157.91202.47214.47206.

9、75182.47149.12Q/J2257.621974.092531.152681.162584.652281.121864.20AHsol1937.044065.106659.539410.4012015.7314264.9116121.65表五：加熱裝置數(shù)據(jù)表（5）硝酸鉀積累物質(zhì)的量及氣數(shù)據(jù)表：（溶劑物質(zhì)的量n=500/18.015=27.755mol,硝酸鉀的摩爾質(zhì)量是101.1g/mol）第一次第二次第三次第四次第五次第六次第七次凈質(zhì)量/g5.22475.92877.4338&1493&05567.15325.9331nB0.0520.1100.1840.2640.3440.4150

10、.474n0537.070251.585150.966104.95180.65166.89758.607表六：溶劑、溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)數(shù)據(jù)表iH-n0數(shù)據(jù)表：（累加式）solm0第一次第二次第三次第四次第五次第六次第七次n0537.070251.585150.966104.95180.65166.89758.607AHsol1937.044065.106659.539410.4012015.7314264.9116121.65AsolHm37482.39636848.10836222.67235583.98734915.68734382.45934042.476表七：H-n數(shù)據(jù)表solm0（7）As

11、olHm-n0數(shù)據(jù)及切線圖:wfwn-陰醐TErapSh列B的5即1擬臺Lihem1IntETpof劣別U-aeooa-sssia-旨MJU-陰碩-Lor3PI方桂y丄h*-LEiCi+-c)皓圖B-39661742154.5Wb-95B.115S5-6I5&1C-47.5SJST.M7431ReducedChi-Sq16553.昭學(xué)平力0.9A323MT邑規(guī)MiOtW-、ibUMlONpXM-xnu-UlKETdtiEiiliE4L45h41.UMIa.XlLSi!：4l!&1mr.mIhjfrI&OWWJOO圖三：n=80切線圖0圖二：AH-n數(shù)據(jù)圖solm0如上圖，左圖是根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合

12、得到的AH-n數(shù)據(jù)圖，其中，擬合曲線為solm0y=31660+958ln（x-47.5），R2=0.993，說明擬合的曲線基本能夠反映AsolH隨n的變化關(guān)系。右圖是通過m0插點(diǎn)法分別在數(shù)據(jù)圖上插氣=80,100,200,300,400的數(shù)據(jù)點(diǎn)。并在氣=80處作曲線切線，得到該點(diǎn)切線方程為：y=29.48x+32653.8。同理，分別在n100,200,300,400處做切線，得到的切線方程分別如下:n0切線方程80y=29.48x+32654100y=18.25x+33630200y=6.28x+35215300y=3.79x+35819400y=2.72x+36141表八：各點(diǎn)切線方程四

13、、結(jié)論利用雷諾圖解法矯正的溫度-時間曲線如圖一所示，具體數(shù)據(jù)見表三。各次加入樣品B后的熱效應(yīng)數(shù)據(jù)見表五，AH-n0數(shù)據(jù)見表七。注：為了方便計(jì)算及呈現(xiàn)下面的solm0分析過程，圖表中呈現(xiàn)的都是累加式數(shù)據(jù)，即熱效應(yīng)AH.AH呈現(xiàn)的都是從反應(yīng)開始到目前為止的solmsolm總數(shù)據(jù)之和。n指的也是當(dāng)前溶劑溶質(zhì)物質(zhì)的量之比。為計(jì)算氣=80,100,200,300,400處的摩爾積分溶解熱、微分溶解熱、微分稀釋熱，對數(shù)據(jù)進(jìn)行求切線處理，具體操作見圖三。最終得到給定各點(diǎn)的切線方程見表八。根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得出氣=80,100,200,300,400處的摩爾積分溶解熱、微分溶解熱、微分稀釋熱數(shù)據(jù)如下

14、：no摩爾積分溶解熱/(J/mol)微分溶解熱/(J/mol)微分稀釋熱/(J/mol)80350123265429.48100354553363018.2520036471352156.2830036957358193.7940037288361412.72n0摩爾積分稀釋熱/(J/mol)801004431002001016200300486300400331五、誤差分析因?yàn)椴]有找到在不同n0條件下，硝酸鉀溶解熱效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值，因此無法定量分析各步驟帶來的誤差,以下是分析在該實(shí)驗(yàn)過程中，可能導(dǎo)致誤差的幾個方面：曲線擬合誤差:該實(shí)驗(yàn)得到AsoiHm-n0數(shù)據(jù)點(diǎn)后，并非采用光滑曲線進(jìn)行連接，而

15、是采用y=a+bln(x-c)函數(shù)進(jìn)行擬合。從圖二中可以看到，通過上述函數(shù)進(jìn)行擬合，在n0較小時，擬合曲線上的AH大于實(shí)際0solm值；在n0較大時，擬合曲線上的AsoiHm小于實(shí)際值。由此，在n0較小時，測得的摩爾積分溶解熱偏大，微分稀釋熱(斜率)偏大，微分溶解熱是無法估計(jì)。在n0較大時，測得的摩爾積分溶解熱偏小，微分稀釋熱（斜率）偏小，微分溶解熱是無法估計(jì)。摩爾積分稀釋熱均偏小。雷諾矯正產(chǎn)生的誤差：從圖一中可以看出，溶解和加熱的其實(shí)溫度均不好確定，因此，在找時間中間點(diǎn)時會產(chǎn)生一定的誤差，而由此帶來的雷諾矯正溫度則會出現(xiàn)較大的偏差。但因?yàn)樵诩訜徇^程和溶解過程中均會出現(xiàn)這樣的偏差，且出現(xiàn)的偏差

16、是隨機(jī)的，并且，最后使用的是加熱段雷諾矯正溫度變化值和溶解段雷諾矯正溫度變化值的比值，因此這一誤差基本可以忽略。系統(tǒng)與環(huán)境進(jìn)行熱交換產(chǎn)生的誤差：因?yàn)槊看渭铀幤窌r需要打開保溫瓶的蓋，這一過程中會出現(xiàn)系統(tǒng)和環(huán)境的熱交換，因?yàn)榇藭r系統(tǒng)溫度高于環(huán)境溫度，因此室友熱量損失，即藥品添加前的實(shí)際溫度小于測定的溫度，即雷諾矯正系數(shù)比實(shí)際值偏大，由此測得的摩爾積分溶解熱偏大，而對其它熱效應(yīng)數(shù)值影響不大（因?yàn)槭峭皆龃螅＿@一原因也可以解釋有時加藥品速度不夠快時，溶解降溫曲線會出現(xiàn)波動上升的情況。六、參考文獻(xiàn)賀德華麻英張連慶.物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)北京：高等教育出版社.七、附錄7.1思考題本實(shí)驗(yàn)不能直接測量熱效應(yīng)，是通過測

17、量何種物理量來標(biāo)定熱效應(yīng)？需要記錄的物理量包括哪些？答：溫度、電流、電阻、時間。需要記錄溶質(zhì)加入始末的溫度，電加熱始末的溫度，加熱電流、時間以及加熱電阻的電阻值。量熱系統(tǒng)由哪些部件組成？這些部件分別完成什么功能？答：電磁攪拌器：使體系溫度混合均勻。保溫瓶：減少提議與環(huán)境的熱交換。加熱器：對體系進(jìn)行加熱，補(bǔ)償溶解吸熱。無紙記錄儀：記錄加熱時間。萬用電表：測定加熱電流，以及測量加熱電阻電阻值。穩(wěn)壓電源：提供加熱電壓。本實(shí)驗(yàn)采用的測溫方式是什么？它測得的是絕對溫度還是相對溫度？答：熱敏電阻測溫，測得是相對值。量取500mL去離子水注入保溫桶中，需要保溫桶是干燥的嗎？用什么方法量?。吭摬讲僮鞯恼`差是多

18、少？答：需要保證保溫桶是干燥的，因?yàn)樵搶?shí)驗(yàn)中溶劑的質(zhì)量是定量化的。用500ml容量瓶進(jìn)行稱取。實(shí)驗(yàn)之初，為什么要調(diào)節(jié)惠斯通電橋的調(diào)節(jié)旋鈕，使輸出為0度？答：保證輸出的峰值在0上下不懂，不超出量程。為什么第一次加熱升溫至2度？答：即補(bǔ)償5gKNO3溶解吸熱，又不至于讓體系溫度遠(yuǎn)高于室溫造成熱交換較大。同時保證輸出數(shù)據(jù)在0上下波動。停止加熱時，電壓為何還會繼續(xù)上升（即溫度還會繼續(xù)上升）？答：因?yàn)榧訜犭娮杓訜釙嬖谟酂?，會繼續(xù)對體系進(jìn)行加熱。第一次加熱，需要計(jì)時嗎？為什么？答：不需要計(jì)時，因?yàn)樵摬襟E只是將體系溫度升高，是KN03溶解時輸出在0上下波動。因此這次加熱不需要計(jì)算電熱。后續(xù)加熱時為什么需要計(jì)時？如果沒有準(zhǔn)確計(jì)時，怎么辦？答：因?yàn)楹罄m(xù)的加熱需要計(jì)算電熱，用以計(jì)算Q。如果沒有準(zhǔn)確計(jì)時，需要重新進(jìn)行該步驟。為什么要使開始溫度（環(huán)境溫度）處于反應(yīng)前后的中間？具體操作時應(yīng)如何實(shí)現(xiàn)，即如何確定每次通電加熱的時間？加入樣品前為何要研細(xì)？答：使硝酸鉀溶解更快更充分，使結(jié)果誤差更小。研細(xì)的藥品為何要保持干燥？如何保持干燥？答：因?yàn)槌睗竦乃幤分幸延胁糠值南跛徕浫芙獬赦涬x子和硝酸根離子，對后續(xù)測定其溶解熱效應(yīng)造成較大的誤差。最后一次加完藥品后，還要不要加熱？答：要。為什么要做雷諾校正？答：因?yàn)闇囟确€(wěn)定并非是瞬間的過程，難以找