1、華南師范大學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告課程名稱 物理化學(xué)實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目 溶解熱的測(cè)定【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?1用量熱計(jì)簡(jiǎn)單測(cè)定硝酸鉀在水中的溶解熱。 2掌握貝克曼溫度計(jì)的調(diào)節(jié)和使用?！緦?shí)驗(yàn)原理】 鹽類的溶解往往同時(shí)進(jìn)行著兩個(gè)過(guò)程：一是晶格破壞，為吸熱過(guò)程；二是離子的溶劑化，為放熱過(guò)程。溶解熱是這兩種熱效應(yīng)的總和。最終是吸熱還是放熱，則由這兩種熱效應(yīng)的相對(duì)大小來(lái)決定。 本實(shí)驗(yàn)在定壓、不做非體積功的絕熱體系中進(jìn)行時(shí)，體系的總焓保持不變，根據(jù)熱平衡，即可計(jì)算過(guò)程所涉及的熱效應(yīng)。 （3.1）式中: 為鹽在溶液溫度和濃度下的積分溶解熱，單位：kJmo11； 為溶質(zhì)的質(zhì)量，單位：kg； 為溶解過(guò)程的真實(shí)溫差，單位：K；圖3.1溶解熱

2、測(cè)定裝配圖1.磁力攪拌器； 2.攪拌磁子； 3.杜瓦瓶； 4.漏斗；5.傳感器；6.SWCIIC數(shù)字貝克曼溫度儀為水的質(zhì)量，單位：kg； 為溶質(zhì)的摩爾質(zhì)量，單位：kgmo11；分別為溶質(zhì)和水的比熱，單位：； 為量熱計(jì)的熱容(指除溶液外,使體系溫度升高1所需要的熱量) ，單位：kJ。實(shí)驗(yàn)測(cè)得W1、W2、T及量熱計(jì)的熱容后，即可按(3.1)式算出熔解熱?！緝x器與藥品 】溶解熱測(cè)量裝置一套（如圖3.1所示）；500ml量筒一個(gè)；KCl(A.R.) ；KNO3(A.R.)【實(shí)驗(yàn)步驟】1量熱計(jì)熱容的測(cè)定： 本實(shí)驗(yàn)采用氯化鉀在水中的溶解熱來(lái)標(biāo)定量熱計(jì)熱容。為此，先在干凈的量熱計(jì)中裝入500m1蒸餾水，將與

3、貝克曼溫度計(jì)接好的傳感器插入量熱計(jì)中，放在磁力攪拌器上，啟動(dòng)攪拌器, 保持6090轉(zhuǎn)分鐘的攪拌速度，此時(shí)，數(shù)字顯示應(yīng)在室溫附近，至溫度變化基本穩(wěn)定后，每分鐘準(zhǔn)確記錄讀數(shù)一次，連續(xù)8次后，打開(kāi)量熱計(jì)蓋，立即將稱量好的10克氯化鉀(準(zhǔn)確至0.01克)迅速加入量熱計(jì)中，蓋上蓋，繼續(xù)攪拌，每分鐘記錄一次讀數(shù)，讀取12次即可停止。然后用普通水銀溫度計(jì)測(cè)出量熱計(jì)中溶液的溫度，倒掉溶液。2硝酸鉀溶解熱的測(cè)定：用硝酸鉀代替氯化鉀重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，區(qū)別是稱取硝酸鉀的質(zhì)量為7克(準(zhǔn)確至0.01g)。完成一次實(shí)驗(yàn)后，溶液不倒掉。同樣連續(xù)讀數(shù)8次后，再向溶液中加入7克硝酸鉀，再讀取12次溫度完成第二次測(cè)量。實(shí)驗(yàn)結(jié)束，倒掉

4、溶液【數(shù)據(jù)的處理】1.各樣品溶解前后溫差的雷諾校正圖TT2T119.413320.51351.1002TT2T120.202320.92940.7271TT2T119.519320.45910.9498TT2T119.087220.15531.0681TT2T118.584819.98371.3989TT2T118.281320.38392.1026TT2T116.865120.93834.07322.樣品質(zhì)量KClKNO3600:1500:1400:1300:1200:1100:1空稱量紙0.29450.28700.20070.27370.28290.28090.2817紙+樣品4.4376

5、2.16032.46603.08264.02515.898211.5174紙+剩余樣品0.29460.28730.20580.27380.32750.28090.2817實(shí)際加入質(zhì)量4.14301.87302.26022.80883.69765.617311.2357文獻(xiàn)值：不同溫度下的KCl在水中的溶解熱t(yī)/solHm/kJt/solHm/kJt/solHm/kJ1019.8951718.7652417.7031119.7951818.6022517.5561219.6231918.4432617.4141319.5982018.2972717.2721419.2762118.1462817

6、.1381519.1002217.9952917.0041618.9332317.682實(shí)驗(yàn)測(cè)得的溫度為：17.9，則選取18的solHm/kJ18.602 kJ/mol3.結(jié)果計(jì)算計(jì)算量熱計(jì)的熱容計(jì)算硝酸鉀在水中溶解的溶解焓根據(jù)公式： 繪制solHmn0曲線根據(jù)公式：各濃度的n0值 。KNO3600:1500:1400:1300:1200:1100:1加入質(zhì)量（g）1.87302.26022.80883.69765.617311.2357n0599.7508497.0062399.9335303.8007199.977499.9789校正后溫差0.72710.94981.06811.3989

7、2.10264.0732溶解焓solHm（kJ/mol）36.809236.628636.091435.939435.626834.7012在Excel中繪制solHn0關(guān)系曲線，并使用多種類型的函數(shù)對(duì)曲線擬合得曲線方程。對(duì)比上面四種（二項(xiàng)式、指數(shù)、乘冪、對(duì)數(shù)）擬合曲線圖，使用對(duì)數(shù)函數(shù)擬合出的solHmn0曲線最為理想，故擬合得曲線方程為：Y=1.1335 ln(x)+29.502 R2=0.97634.積分熔解焓，積分稀釋焓，微分熔解焓，微分稀釋焓的求算將n0=100、200、300、400、500、600代入3中的曲線方程，求出溶液在這幾點(diǎn)處的積分溶解焓。n0100200300400500

8、600solHm（KJ/mol）34.722035.507635.967236.293336.546336.7529solH（KJ/mol）34.722035.507635.967236.293336.546336.7529將所得曲線方程對(duì)n0求導(dǎo)，將上述幾個(gè)n0值代入所得的導(dǎo)函數(shù)，求出這幾個(gè)點(diǎn)上的切線斜率，即為溶液n0在這幾點(diǎn)處的微分稀釋焓：求得一階導(dǎo)數(shù)方程為：n0100200300400500600微分稀釋焓（KJ/mol）0.0113350.0056680.0037780.0028340.0022670.001889利用一元函數(shù)的點(diǎn)斜式公式求截距，可得溶液在這幾點(diǎn)處的微分溶解焓。n010

9、0200300400500600微分溶解焓（KJ/mol）33.588534.374134.833735.159835.412835.6194最后，計(jì)算溶液n0為100200，200300，300400，400500，500600時(shí)的積分稀釋焓。n0100200200300300400400500500600積分溶解焓（KJ/mol）0.78560.45960.32610.25300.2066【實(shí)驗(yàn)討論】1 根據(jù)積分溶解熱的定義，可知隨著n0增大，solH應(yīng)該不斷增大的，且增大的速率逐漸變慢。圖中擬合的二次曲線并不是與此嚴(yán)格相符的，在n0=700左右有下降趨勢(shì)。所以，該擬合曲線線只能概括實(shí)驗(yàn)進(jìn)

10、行范圍內(nèi)的solH n0的關(guān)系。若要得到更大范圍內(nèi)的關(guān)系曲線，需要增加實(shí)驗(yàn)組數(shù)，獲得更全面的數(shù)據(jù) 另外，擬合函數(shù)的選擇也不是唯一的。對(duì)于多項(xiàng)式擬合，次數(shù)越高，相關(guān)度越好。當(dāng)本實(shí)驗(yàn)用2次擬合，相關(guān)度已經(jīng)有0.998，無(wú)需再選擇更高次的曲線方 程。當(dāng)然，也可以用指數(shù)，對(duì)數(shù)等函數(shù)進(jìn)行擬合。所得到的擬合曲線，均是solH與n0的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系。 2 硝酸鉀溶解在水中吸熱，這是破壞硝酸鉀的晶格能，硝酸鉀的電離能以及溶劑化熱等能量的綜合效應(yīng)。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看出，溶劑的量n0越多，吸熱也越多，這可能是與溶劑化熱有關(guān)，溶劑的量不同， 會(huì)影響K+,NO3-周圍的水合離子數(shù)。 3 溶劑量的影響隨著溶劑量的增多而逐漸減弱，反

11、映在圖中曲線的斜率減少上。當(dāng)溶劑很多時(shí)，加入少量的溶劑，濃度的變化甚小。這些體現(xiàn)在微分稀釋熱上。 微分稀釋熱定義為1mol溶質(zhì)溶解在無(wú)限量一定濃度溶液中產(chǎn)生的熱效應(yīng)。按此定義，在定溫定壓下它為一定值。實(shí)驗(yàn)處理得到的微分稀釋熱是不斷變小的，這是因?yàn)槿芤毫坎⒉皇菬o(wú)限的。當(dāng)溶劑量很大時(shí)，認(rèn)為溶液濃度不再變化，這時(shí)得到的微分稀釋熱便趨于穩(wěn)定了。solHn0最終應(yīng)為一線性關(guān)系。 4 在不同溫度壓力下，硝酸鉀的溶解熱是不同的，尤其是溫度的影響更大。當(dāng)溫度改變時(shí)，由vantHoff等溫式知，溶解平衡常數(shù)和溶解焓均會(huì)發(fā)生變化。故實(shí)驗(yàn)時(shí)需要注明環(huán)境的溫度、壓強(qiáng)。 5 硝酸鉀加入快慢的控制，是實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵。加得太快，會(huì)使得溫差過(guò)大，體系與環(huán)境的熱交換加快，測(cè)得的溶解熱偏低。加得太慢，一旦溫度升到一個(gè)較 高的值，即使加入所有硝酸鉀也無(wú)法使溫差回到零度以下，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗。一般T控制在-0.3左右為宜，最低不要超過(guò)-0.5，但要始終為負(fù)值。實(shí)驗(yàn)中要時(shí)刻注意溫差的變化，掌握好加料的時(shí)間和量。在每次組實(shí)驗(yàn)完后，溫差回升到0以上，此時(shí)升溫較快，需要及時(shí)加入較多的硝酸鉀，否則溫差可能再無(wú)法回到負(fù)值。加料時(shí)應(yīng)小心，以免硝酸鉀灑落，留在瓶口的需要用毛刷刷進(jìn)去。 6 磁