溶解热的测量实验

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1、應應用用化化學學系系物物理理化化學學實實驗驗實實驗驗22..溶解熱之測量HeatofSolution實驗報告重點預報重點現象與定義1.何謂溶解熱？定義微分溶解熱及積分溶解熱，並比較其差異。2.定義稀釋熱。說明稀釋熱與溶解熱之差異。3.何謂凡特何夫方程式？根據此方程式說明溫度變化對溶解度的影響。4.何謂量熱器的水當量？如何測量？為何要測量量熱器的水當量？5.如何以量熱器法測定溶解熱?需測量哪些參數？需用到哪些公式？哪些參數需查表？一一列舉，並予以說明。測量與操作1.量熱器之組合。（包含哪些器材，應如何裝配）2.貝克曼溫度計之操作步驟。3.測量項目：1.量熱器熱容量之測量。2.氯化鈣（Ca

2、Cl2）溶解熱之測量。3.氯化鉀（KCl）溶解熱之測量結報重點1.作圖：CaCl2水溶液之[[[溶溶溶解解解過過過程程程變變變溫溫溫曲曲曲線線線(((時時時間間間vvvsss溫溫溫度度度)))]]]。。。KCl水溶液之[[[溶溶溶解解解過過過程程程變變變溫溫溫曲曲曲線線線(((時時時間間間vvvsss溫溫溫度度度)))]]]。。。2.由1.繪出之變溫曲線標示並記錄CaCl2及KCl溶解前後溫度變化。3.計算量熱器之熱容量(水當量)。4.由2.3.之結果計算CaCl2、KCl之莫耳溶解熱(cal/mole)。5.比較4.之計算結果與查表所得之標準值。計算並討論誤差。2-1應應用用化化學學

3、系系物物理理化化學學實實驗驗實實驗驗22..溶解熱之測量HeatofSolution實驗內容實驗目的使用量熱器及貝克曼溫度計測定氯化鉀及氯化鈣之溶解熱。學習重點¾了解溶解熱(heatofsolution)之定義、單位。¾熟悉使用量熱器(calorimetryset)測量溶解熱之方法。¾熟悉量熱器水當量(waterequivalent)的定義及測定方法。¾熟悉貝克曼溫度計之操作與應用。網路資源模擬實驗http://www.chem.iastate.edu/group/Greenbowe/sections/projectfolder/flashfiles/thermochem/heat_s

4、oln.html鹽類溶解程序之動畫http://www.chem.iastate.edu/group/Greenbowe/sections/projectfolder/flashfiles/thermochem/solutionSalt.html定義與原理1.溶質溶於溶劑中形成溶液時會伴隨熱含量(heatcontent)的變化。其變化量的大小視溫度及溶劑量(溶液濃度)而定。通常所稱的溶解熱(heatofsolution)指的是以大量之溶劑溶解微量溶質所伴生的熱含量變化。2.在定量溶劑(例如1000g水)中若以溶質之莫耳數為橫座標以熱量變化(∆H)為縱作標作圖若得如圖一之曲線。曲線之中點

5、即為飽和溶液。圖一中曲線在x點的斜率(d∆H/dm)為該濃度下溶解1莫耳溶質所產生之熱含量變化。圖一.溶液濃度(溶質莫耳數)與熱含量之變化曲線2-2有幾個溶解熱相關的定義要注意：微分溶解熱(differentialheatofsolution)指的是稀薄溶液(非常大量溶劑的狀態)，並不會因為加入微量溶質而造成溶劑濃度的變化。此時所量測到曲線的斜率稱之為微分溶解熱。積分溶解熱(integralheatofsolution)指的是一般溶解程序中所伴生的吸熱或放熱的效應。其值即為圖一x點的斜率(d∆H/dm)，表示是1莫耳溶質溶解成特定濃度(m)之溶液所產生的熱含量變化。通常在極稀薄溶液狀態

6、下，微分溶解熱與積分溶解熱數值近似。但是當溶液不再是稀薄狀態的情況下，微分溶解熱與積分溶解熱就不再相近。其間的差異即包含了稀釋程序所伴生的熱含量變化。吸釋熱(heatofdilution)指的是含有1莫耳溶質自高濃度稀釋至較低濃度時所產生的熱含量變化。稀釋熱為高濃度溶液與低濃度溶液間積分溶解熱之差值，其數值隨濃度與溫度而有所差異。3.溶解過程中除了溶解過程所伴隨的熱量變化外，還會因為溶解物質之特性以及在溶解過程中所產生的化學變化，而引發相關的熱量變化。例如沉澱反應液伴隨沉澱熱(heatofprecipitation)、水合反應(固體物質包含結晶水)的水合熱(heatofhydratio

7、n)、溶解時若產生氣體則引發汽化熱(heatofevaporation)，固體溶解由於相(phase)產生變化亦引發熱量改變。4.凡特何夫方程式(van’tHoffequation)溶解度(S)、溶解熱(∆H)與溫度(T)間的關係。dlnS∆H=(公式1)dTRT2由此關係可知：溶解時產生吸熱現象(溶液的溫度降低)的物質，在溶解時若升高溫度則會提高溶解度。相對的，溶解時產生放熱現象(溶液的溫度升高)的物質，若在溶解過程中增高溫度反而降低其溶解度