溶解热的测定1

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1、实验一、溶解热的测定一、实验目的1.用电热补偿法测定KNO3在不同浓度水溶液中的积分溶解热；2.用作图法求KNO3在水中的微分冲淡热、积分冲淡热和微分溶解热。二、重点与难点1.四种熔解热的概念及其与摩尔焓、偏摩尔焓的关系2.电热补偿法测定热效应的基本原理；3.如何从实验所得数据求KNO3的积分溶解热及其它三种热效应； 三、实验原理1.在热化学中，关于溶解过程的热效应，引进下列几个基本概念。溶解热在恒温恒压下，n2摩尔溶质溶于n1摩尔溶剂(或溶于某浓度的溶液)中产生的热效应，用Q表示，溶解热可分为积分(或称变浓)溶解热和微分(或称定浓)溶解热。积分溶解热在恒温恒压下，一摩尔溶质溶于n0摩

2、尔溶剂中产生的热效应，用Qs表示。微分溶解热在恒温恒压下，一摩尔溶质溶于某一确定浓度的无限量的溶液中产生的热效应，以表示，简写为。冲淡热在恒温恒压下，一摩尔溶剂加到某浓度的溶液中使之冲淡所产生的热效应。冲淡热也可分为积分(或变浓)冲淡热和微分(或定浓)冲淡热两种。积分冲淡热在恒温恒压下，把原含一摩尔溶质及n01摩尔溶剂的溶液冲淡到含溶剂为n02时的热效应，亦即为某两浓度溶液的积分溶解热之差，以Qd表示。微分冲淡热在恒温恒压下，一摩尔溶剂加入某一确定浓度的无限量的溶液中产生的热效应，以表示，简写为。2.积分溶解热(QS)可由实验直接测定，其它三种热效应则通过QS—n0曲线求得。设纯溶剂和

3、纯溶质的摩尔焓分别为Hm（1）和Hm（2），当溶质溶解于溶剂变成溶液后，在溶液中溶剂和溶质的偏摩尔焓分别为H1，m和H2，m，对于由n1摩尔溶剂和n2摩尔溶质组成的体系，在溶解前体系总焓为H。H=n1Hm(1)+n2Hm(2)(1)设溶液的焓为H′，H′=n1H1，m+n2H2，m(2)因此溶解过程热效应Q为Q=ΔmixH=H-H=n1［H1。m–Hm(1)］+n2［H2，m–Hm(2)］=n1ΔmixHm(1)+n2ΔmixHm(2)(3)式中，ΔmixHm(1)为微分冲淡热，ΔmixHm(2)为微分溶解热。根据上述定义，积分溶解热QS为 （4）在恒压条件下，Q=ΔmixH，对Q进行

4、全微分（5）上式在比值恒定下积分，得      （6）全式以n2除之（7） 因（8）则（9）将(8)、(9)代入(7)得:            （10）对比(3)与(6)或(4)与(10)式， 以QS对n0作图，可得图Ⅲ-2-1的曲线关系。在图Ⅲ-2-1中，AF与BG分别为将一摩尔溶质溶于n01和n02摩尔溶剂时的积分溶解热QS，BE表示在含有一摩尔溶质的溶液中加入溶剂，使溶剂量由n01摩尔增加到n02摩尔过程的积分冲淡热Qd。Qd=(QS)n02-(QS)n01=BG–EG(11)图Ⅲ-2-1中曲线A点的切线斜率等于该浓度溶液的微分冲淡热。切线在纵轴上的截距等于该浓度的微分溶解热。

5、图1-2-1QS—n0关系图由图Ⅲ-2-1可见，欲求溶解过程的各种热效应，首先要测定各种浓度下的积分溶解热，然后作图计算。图1-2-2量热器示意图1.数字温度计；2.搅拌器；3.杜瓦瓶；4.加样漏斗；5.加热器。3.测量热效应是在“量热计”中进行。量热计的类型很多，分类方法也不统一，按传热介质分有固体或液体量热计，按工作温度的范围分有高温和低温量热计等。一般可分为两类:一类是等温量热计，其本身温度在量热过程中始终不变，所测得的量为体积的变化，如冰量热计等;另一类是经常采用的测温量热计，它本身的温度在量热过程中会改变，通过测量温度的变化进行量热，这种量热计又可以是外壳等温或绝热式的等。本

6、实验是采用绝热式测温量热计，它是一个包括量热器、搅拌器、电加热器和温度计等的量热系统，如图Ⅲ-2-2所示量热计直径为8cm、容量为350mL的杜瓦瓶，并加盖以减少辐射、传导、对流、蒸发等热交换。电加热器是用直径为0.1mm的镍铬丝，其电阻约为10Ω，装在盛有油介质的硬质薄玻璃管中，玻璃管弯成环形，加热电流一般控制在300mA～500mA。为使均匀有效地搅拌，可用电动搅拌器，也可按捏长短不等的两支滴管使溶液混合均匀。用贝克曼温度计测量温度变化。在绝热容器中测定热效应的方法有两种:(1)先测定量热系统的热容量C，再根据反应过程中温度变化ΔT与C之乘积求出热效应(此法一般用于放热反应)。(2

7、)先测定体系的起始温度T，溶解过程中体系温度随吸热反应进行而降低，再用电加热法使体系升温至起始温度，根据所消耗电能求出热效应Q。Q=I2Rt=IUt式中，I为通过电阻为R的电热器的电流强度(A);U为电阻丝两端所加电压(V);t为通电时间(s).这种方法称为电热补偿法。本实验采用电热补偿法，测定KNO3在水溶液中的积分溶解热，并通过图解法求出其它三种热效四、仪器药品1.仪器杜瓦瓶1套;直流稳压电源(1A，0V～30V)1台;直流毫安表（0.5级