溶解热的测定实验
报告
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一·实验目的
1.用简单量热计测定硝酸钾的溶解热
2·学习量热计热容的标定方法
3·非绝热因素对实验影响的校正
4·学会使用《计算机全程管理系统》
二·实验原理
无机盐类的溶解,同时进行晶格的破坏(吸热)和离子的溶剂化(放热)过程。将杜瓦瓶看作绝热体系,当盐溶于水中时,有如下热平衡:
ΔH(W/M)=K ΔT1
式中,K为量热计热容
上述过程完成后,进行电标定,用点加热器加热,又有平衡:IVt=K ΔT2
左边是加热电功的计算
由此可得:
ΔH=(M/W)IVt(ΔT1/ΔT2)
由于在此两过程中,体系温度变化小,一般在1度左右,必须使用贝克曼温度计或精密电子温差仪,才能读到千分位,达到实验的
要求
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也可以使用热敏电阻作为测温元件,它作为直流电桥的一个臂。热敏电阻因温度变化而电阻发生变化,电桥即有电阻输出。用自动平衡记录仪记录,或经放大后由计算机采集,用无纸记录仪记录。
由于温度变化小,可认为电桥输出与温度变化成正比。如果以上两过程为l1和l2,可用下式计算溶解热:
ΔH=(W/M)IVt(l1/ l2)
由于杜瓦瓶并非真正的绝热体系,实验过程中实际有微小的热交换。必须对温度进行校正。采用外推法,从时间-温度曲线上反映前后平均温度的点引时间坐标的垂线,与反应前后温度变化的延长线香蕉,交点的距离为l1和l2
三·仪器与试剂
500mL杜瓦瓶,装配有加热电炉丝和固体试样加料漏斗 克曼温度计或精密温差仪或测温热电阻(配有电桥)
电磁(或电动)搅拌仪 直流稳压电源(0~30V,0~2A)
直流电流
表
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(0.5级,0~1.5A) 500mL量筒 停表
记录仪 分析纯硝酸钾
四·试验步骤
1·杜瓦瓶中用量筒加450mL水,装置好量热计,开始搅拌。调节输出为0,开启记录仪,记录体系温度稳定过程。
2·分析天平称取硝酸钾(前先碾成细粉,约3.3g),在量热计温度稳定3~5分钟后,从加料漏斗加入,记录仪记录过程温度变化。注意:加料漏斗加料前后应加盖,以减少体系与环境的热交换)
3·待温度没有明显变化后约3分钟停止记录。
4·电标定过程与上述过程类似操作,即分为标定前期、标定期和标定后期。电标定时加热电压约6~8V,电流约0.6~0.8A(此项调节应在实验前进行,控制加热功率,使体系在2~3分钟内升高约1度)。记录好通电到断电的加热时间,当体系升温幅度将近溶解降温幅度时,断开电源,但记录仪继续进行,直到温度上升趋势与标定前期相似为止。
5·杜瓦瓶重新装水,在做一次实验。
五·数据处理
1·用外推法得到溶解过程和标定过程的温差(记录图上表示温差的延长线长度)
溶解过程温差变化图:
电标定过程温差变化:
2·由两次的结果的平均值计算溶解热。
第一次测定;
W=3.3252
I = 1.289
V=6.98
t开始 = 3.1
t结束= 6.1
ΔT1 = 0.620
ΔT2 = 0.779
由公式: ΔH=(M/W)IVt(ΔT1/ΔT2) 得
ΔH溶解 = 39189.39 J/mol
第二次测定:
W= 3.3108
I = 1.289
V=7.002
t开始 = 3.1
t结束= 6.11
ΔT1 = 0.592
ΔT2 = 0.753
由公式: ΔH=(M/W)IVt(ΔT1/ΔT2) 得
ΔH溶解 = 39132.51 J/mol
两次求平均值得:ΔH溶解=39160.95J/mol
3·据有关资料,硝酸钾的溶解热在浓度0.073m附近,温度在12.5~25摄氏度,可用下式表示:
ΔH=34.99-0.157(t-25)KJ/mol
从0.146m冲稀到0.073m的冲稀热用下式计算:
ΔH=243-8.4(t-25)KJ/mol
按以上资料讨论实验误差:
六、实验注意事项
1、实验过程中要求I、V值恒定,故应随时注意观察。
2、固体KNO3易吸水,故称量和加样动作应迅速。固体KNO3在实验前务必研磨成粉状,并在110℃烘干。从漏斗加入时要尽量注意均匀加入,不要造成阻塞,也不要时间太长。
3、本实验应保证样品完全溶解,否则需要重做实验。
4、量热器绝热性能与盖上各孔隙密封程度有关,实验过程中要注意盖好,减少热损失。
5、电标定过程断电后,要等待足够长的时间,让加热器的余热完全传给溶液,否则误差会较大。