凝固点降低法测摩尔质量.doc

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1、凝固点降低法测定摩尔质量一、实验目的及要求 1．用凝固点降低法测定萘的摩尔质量； 2．加深对稀溶液依数性的理解； 3．学会使用凝固点降低实验装置。二、实验原理非挥发性溶质二组分溶液，其稀溶液具有依数性，凝固点降低就是依数性的一种表现。在溶液浓度很稀时，确定了溶剂的种类和数量后，溶剂凝固点降低值仅仅取决于所含溶质分子的数目。稀溶液的凝固点降低与溶液成分关系的公式为：式中：ΔTf——凝固点降低值，K；T*——以绝对值表示的纯溶剂的凝固点，K；ΔHm——摩尔凝固热；n1——溶剂的物质的量（摩尔）；n2——溶质的物质的量

2、（摩尔）。当溶液很稀时，n2〈〈n1，则式中：M1——溶剂的摩尔质量，kg/mol;m2——溶质的质量分数，%；Kf——溶剂的凝固点降低常数，kg.K/mol。若已知某种溶剂的凝固点降低常数Kf，并测得溶剂和溶质的质量分别为W1，W2的稀溶液的凝固点降低值ΔTf，则可通过下式计算溶质的摩尔质量M2。凝固点降低值的大小，直接反映了溶液中溶质有效质点的数目。如果溶质在溶液中有离解、缔合、溶剂化和配合物生成等情况，这些均影响溶质在溶剂中的表观摩尔质量。因此凝固点降低法也可用来研究溶液的一些性质，例如电解质的电离度、溶质

3、的缔合度、活度和活度系数等。凝固点测定方法是将已知浓度的溶液逐渐冷却成过冷溶液，然后促使溶液结晶；当晶体生成时，放出的凝固热使体系温度回升，当放热与散热达到平衡时，温度不再改变，此固－液两相达到平衡的温度，即为溶液的凝固点。本实验测定纯溶剂和溶液的凝固点之差。若将液态的纯溶剂逐步冷却，在未凝固前温度将随时间均匀下降，开始凝固后因放出凝固热而补偿了热损失，体系将保持液—固两相共存的平衡温度而不变，直至全部凝固，温度再继续下降。其冷却曲线如图1中1所示。但实际过程中，由于开始结晶出的微小晶粒的饱和蒸气压大于同温度下的

4、液体饱和蒸气压，所以当液体温度达到或稍低于其凝固点时，晶体并不析出，这就是所谓的过冷现象。此时若加以搅拌或加入晶种，促使晶核产生，则大量晶体会迅速形成，并放出凝固热，使体系温度迅速回升到稳定的平衡温度；待液体全部凝固后温度再逐渐下降。冷却曲线如图1中2所示。图1纯溶剂和溶液的冷却曲线   溶液的凝固点是该溶液与溶剂的固相共存的平衡温度，其冷却曲线与纯溶剂不同。当有溶剂凝固析出时，剩余溶液的浓度逐渐增大，因而溶液的凝固点也逐渐下降。因有凝固热放出，冷却曲线的斜率发生变化，即温度的下降速度变慢，如图1中3所示。本实验

5、要测定已知浓度溶液的凝固点。如果溶液过冷程度不大，析出固体溶剂的量很少，对原始溶液浓度影响不大，则以过冷回升的最高温度作为该溶液的凝固点，如图1中4所示。图2外推法求纯溶剂和溶液的凝固点   确定凝固点的另一种方法是外推法，如图2所示，首先记录绘制纯溶剂与溶液的冷却曲线，作曲线后面部分（已经有固体析出）的趋势线并延长使其与曲线的前面部分相交，其交点就是凝固点。三、仪器与试剂仪器：普通温度计1支；25ml移液管1支；压片机1台、精密数字温差仪，分析天平。试剂：冰块、环己烷（A.R.）、萘（A.R.）。四、实验步骤1

6、．安装实验装置图3凝固点降低装置图   检查测温探头，要求洁净，可以用环己烷清洗测温探头并晾干。   冰水浴槽中准备好冰和水，温度最好控制在3.5℃左右。并应经常搅拌，不断加入碎冰，使冰浴温度基本保持不变。   用移液管取25.00ml（或用0.01g精度的天平称量20.00g左右）分析纯的环己烷注入已洗净干燥的凝固点管中，塞紧软木塞，防止环已烷挥发，记下环已烷的温度值。注意冰水浴高度要超过凝固点管中环己烷的液面。   将精密电子温差仪的测温探头擦干、插入凝固点管中，注意测温探头应位于环己烷的中间位置。   检查

7、搅拌杆，使之能顺利上下搅动，不与测温探头和管壁接触摩擦。2．环己烷凝固点的测定   先粗测凝固点，将凝固点管直接浸入冰水浴中，平稳搅拌使之冷却，当开始有晶体析出时，迅速取出测定管，擦干管外冰水，放入外套管中继续缓慢搅拌，观察温差测量仪的数显值，待温度较稳定温差仪的示值变化不大时，也就是环己烷的近似凝固点参考值。   取出凝固点管，用手微热，使结晶完全熔化（不要加热太快太高）。然后将凝固点管放入冰水浴中，均匀搅拌，使环已烷迅速冷却。当温度降到比近似凝固点高0.5K时，迅速将凝固点管从冰水浴中拿出，擦干，放入外套管中

8、继续冷却到比近似凝固点低0.2～0.3K，开始轻轻搅拌，此时过冷液体因结晶放热而使温度回升，此稳定的最高温度即为纯环己烷的凝固点。使结晶熔化，重复操作，直到取得三个偏差不超过±0.005K的数据为止。3．溶液凝固点的测定   用分析天平称量压成片状的萘0.06~0.10g，小心地从凝固点支管加入凝固点管中，搅拌使之全部溶解。   同上法先测定溶液的近似凝固点，再准确测量精