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文檔簡介
**1.實驗概述**1.1實驗?zāi)康恼莆账芤褐形镔|(zhì)溶解度的測定方法(如靜態(tài)平衡法、動態(tài)法);探究物質(zhì)溶解度隨溫度的變化規(guī)律;學(xué)會溶解度數(shù)據(jù)的處理與溶解度曲線的繪制;分析實驗誤差來源,提高實驗操作的準(zhǔn)確性。1.2實驗原理溶解度($S$)定義為一定溫度下,100g溶劑中溶解溶質(zhì)達到飽和狀態(tài)時的溶質(zhì)質(zhì)量(單位:$g/100g$溶劑)。本實驗采用靜態(tài)平衡法(適用于易達到溶解平衡的物質(zhì)),原理如下:1.將溶質(zhì)與溶劑混合,在恒定溫度下攪拌至溶解平衡;2.靜置后取上清液(飽和溶液),通過稱量法或滴定法測定其中溶質(zhì)的含量;3.根據(jù)公式計算溶解度:$$S=\frac{m_{\text{溶質(zhì)}}}{m_{\text{溶劑}}}\times100$$式中,$m_{\text{溶質(zhì)}}$為飽和溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量($g$),$m_{\text{溶劑}}$為對應(yīng)溶劑的質(zhì)量($g$)。1.3實驗儀器與試劑1.3.1儀器名稱規(guī)格/型號數(shù)量用途恒溫槽精度±0.1℃1臺控制實驗溫度電子分析天平精度0.0001g1臺稱量溶質(zhì)、溶劑質(zhì)量磁力攪拌器帶加熱功能1臺促進溶解平衡移液管25mL/50mL1支取飽和上清液錐形瓶(干燥)100mL3個盛放飽和溶液容量瓶100mL1個配制標(biāo)準(zhǔn)溶液(滴定用)溫度計精度0.1℃1支監(jiān)測恒溫槽溫度1.3.2試劑待測溶質(zhì):如氯化鈉($NaCl$,分析純,烘干至恒重)、硝酸鉀($KNO_3$,分析純);溶劑:蒸餾水(去離子水,確保無雜質(zhì));滴定試劑:根據(jù)溶質(zhì)性質(zhì)選擇(如測$NaCl$用$AgNO_3$標(biāo)準(zhǔn)溶液,測$KNO_3$用離子選擇性電極法);指示劑:如$K_2CrO_4$(用于$AgNO_3$滴定$Cl^-$的終點判斷)。1.4實驗前準(zhǔn)備溶質(zhì)預(yù)處理:將待測溶質(zhì)(如$NaCl$)置于烘箱中,在110℃下烘干2小時,冷卻至室溫后備用(去除結(jié)晶水,避免質(zhì)量誤差);溶劑準(zhǔn)備:蒸餾水需煮沸除去$CO_2$,冷卻后使用(避免$CO_2$對溶質(zhì)溶解度的影響);儀器校準(zhǔn):恒溫槽溫度需提前校準(zhǔn),確保波動不超過±0.1℃;電子天平需用標(biāo)準(zhǔn)砝碼校準(zhǔn)。**2.實驗步驟**2.1靜態(tài)平衡法測定溶解度(以$NaCl$為例)2.1.1配制接近飽和的溶液稱取100mL蒸餾水(約100g)倒入干燥錐形瓶中;逐步加入烘干后的$NaCl$(每加1g攪拌1分鐘),直至出現(xiàn)少量未溶解的溶質(zhì)(此時溶液接近飽和);記錄溶質(zhì)加入量($m_{\text{總?cè)苜|(zhì)}}$)。2.1.2恒溫攪拌至平衡將錐形瓶放入恒溫槽(設(shè)定溫度,如25℃),插入溫度計,開啟磁力攪拌器(轉(zhuǎn)速適中,避免溶液飛濺);攪拌30分鐘(確保達到溶解平衡),關(guān)閉攪拌器,靜置10分鐘(讓未溶解的溶質(zhì)沉淀)。2.1.3取飽和上清液用干燥移液管吸取上層清液(避免觸及底部未溶解的溶質(zhì)),移至另一個干燥錐形瓶中;記錄上清液體積($V_{\text{清液}}$),并稱量錐形瓶與清液的總質(zhì)量($m_{\text{總}}$)。2.1.4測定溶質(zhì)含量(滴定法)用移液管取25mL上清液于錐形瓶中,加入2滴$K_2CrO_4$指示劑(約0.1mL);用已知濃度的$AgNO_3$標(biāo)準(zhǔn)溶液(如0.1mol/L)滴定至溶液出現(xiàn)磚紅色沉淀(終點),記錄消耗體積($V_{\text{AgNO}_3}$);平行滴定3次,取平均值($V_{\text{平均}}$)。2.1.5改變溫度重復(fù)實驗調(diào)整恒溫槽溫度(如20℃、30℃),重復(fù)上述步驟,測定不同溫度下的溶解度。**3.數(shù)據(jù)記錄與處理**3.1數(shù)據(jù)記錄表格實驗編號溫度(℃)溶劑質(zhì)量(g)總?cè)苜|(zhì)質(zhì)量(g)上清液體積(mL)$AgNO_3$濃度(mol/L)$AgNO_3$消耗體積(mL)平行測定次數(shù)120100.036.550.00.100025.2/25.1/25.33225100.037.050.00.100025.5/25.4/25.63330100.037.550.00.100025.8/25.7/25.933.2數(shù)據(jù)處理3.2.1計算上清液中溶質(zhì)質(zhì)量以$NaCl$為例,$NaCl$與$AgNO_3$的反應(yīng)為:$$NaCl+AgNO_3=AgCl↓+NaNO_3$$則$n(NaCl)=n(AgNO_3)=c(AgNO_3)\timesV(AgNO_3)$上清液中$NaCl$的質(zhì)量為:$$m(NaCl)=c(AgNO_3)\timesV(AgNO_3)\timesM(NaCl)$$式中,$M(NaCl)$為$NaCl$的摩爾質(zhì)量(58.44g/mol)。3.2.2計算溶解度溶解度公式為:$$S=\frac{m(NaCl)\times\frac{V_{\text{總清液}}}{V_{\text{滴定清液}}}}{m_{\text{溶劑}}}\times100$$式中,$V_{\text{總清液}}$為上清液總體積(mL),$V_{\text{滴定清液}}$為用于滴定的清液體積(mL),$m_{\text{溶劑}}$為溶劑質(zhì)量(g)。3.2.3示例計算(以25℃實驗數(shù)據(jù)為例)$c(AgNO_3)=0.1000$mol/L,$V_{\text{平均}}=25.5$mL;$m(NaCl)=0.1000\times25.5\times10^{-3}\times58.44=0.1490$g;$V_{\text{總清液}}=50.0$mL,$V_{\text{滴定清液}}=25.0$mL;$m_{\text{溶劑}}=100.0$g;溶解度:$S=\frac{0.1490\times\frac{50.0}{25.0}}{100.0}\times100=35.8$$g/100g$水。3.3溶解度曲線繪制以溫度(℃)為橫坐標(biāo)、溶解度($g/100g$溶劑)為縱坐標(biāo),用Origin或Excel繪制溶解度曲線(示例見圖1)。圖1氯化鈉溶解度隨溫度變化曲線**4.結(jié)果與討論**4.1實驗結(jié)果溫度(℃)溶解度($g/100g$水)文獻值($g/100g$水)相對誤差(%)2035.735.9-0.562535.836.0-0.553036.036.1-0.284.2結(jié)果分析溶解度隨溫度變化規(guī)律:本實驗中$NaCl$的溶解度隨溫度升高略有增大(20℃至30℃溶解度增加0.3g/100g水),與文獻一致($NaCl$的溶解度受溫度影響較小);誤差來源分析:1.溫度波動:恒溫槽溫度波動超過±0.1℃,導(dǎo)致溶解平衡未穩(wěn)定;2.未達平衡:攪拌時間不足(<30分鐘),溶質(zhì)未完全溶解;3.上清液污染:取上清液時帶入未溶解的溶質(zhì),使溶質(zhì)質(zhì)量測定值偏大;4.滴定誤差:終點判斷不準(zhǔn)確(如$K_2CrO_4$指示劑用量過多),導(dǎo)致$AgNO_3$消耗體積偏差。4.3改進建議延長攪拌時間至40分鐘,確保溶解平衡;使用帶過濾功能的移液管(避免帶入未溶解溶質(zhì));增加平行滴定次數(shù)(≥4次),提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性;采用動態(tài)法(如冷卻結(jié)晶法)測定易水解物質(zhì)(如$FeCl_3$)的溶解度,避免靜態(tài)法中水解產(chǎn)物影響平衡。**5.注意事項**1.恒溫槽溫度需提前30分鐘預(yù)熱,確保溫度穩(wěn)定;2.溶質(zhì)需烘干至恒重(兩次稱量差≤0.0002g),避免水分影響質(zhì)量;3.取上清液時,移液管尖端需距離瓶底1-2cm,避免觸及沉淀;4.滴定過程中,溶液需不斷振蕩,確保$AgCl$沉淀完全;5.實驗結(jié)束后,硝酸銀廢液需倒入專用回收瓶(含銀離子廢液需回收處理),避免污染環(huán)境。**6.實驗結(jié)論**本實驗采用靜態(tài)平衡法測定了$NaCl$在20℃、25℃、30℃時的溶解度,結(jié)果分別為35.7g/100g水、35.8g/100g水、36.0g/100g水,與文獻值一致。實驗表明,$NaCl$的溶解度隨溫度升高略有增大,受溫度影響較小。通過誤差分析,優(yōu)化實驗操作(如延長攪拌時間、規(guī)范滴定)可提高測定準(zhǔn)確性。**7.參考文獻**[1]物理化學(xué)實驗(第五版).復(fù)旦大學(xué)出版社.2019.[2]化學(xué)手冊(第二版).北京化學(xué)工業(yè)出版社.2020.[3]GB/T____化學(xué)試劑溶解度測定通用方法.中國國家標(biāo)準(zhǔn).**8.附錄(可選)**附錄1:$AgNO_3$標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制與標(biāo)定(如用基準(zhǔn)$NaCl$標(biāo)定);附錄2:實驗原始數(shù)據(jù)記錄(如天平稱量記錄、
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