凝固点-物化实验报告

实验7 凝固点降低法测定摩尔质量

姓名：憨家豪；学号：2012012026；班级：材23班；同组实验人员：赵晓慧 实验日期：2014-3-8；提交报告日期：2014-3-15 带实验的助教姓名：袁斌

1. 引言

1.1 实验目的

1．用凝固点降低法测定尿素的摩尔质量。 2．学会用步冷曲线对溶液凝固点进行校正。 3．通过本实验加深对稀溶液依数性的认识。

1.2 实验原理

稀溶液具有依数性，凝固点降低是依数性的一种表现，它与溶液质量摩尔浓度的关系为：

*×f f f f B

T T T K b ∆=-=

式中：f T ∆为凝固点降低值，*

f T 、f T 分别为纯溶剂、溶液的凝固点，B b 为溶液质量摩尔浓度，f K 为凝固点降低常数，它只与所用溶剂的特性有关。如果稀溶液是由质量为B m 的溶质溶于质量为A m 的溶剂中而构成，则上式可写为：

1000×

×B

f f A m T K M m ∆=

即

310B

f

f A

m M K T m =∆ 式中： f K 为溶剂的凝固点降低常数（单位为K ·kg ·mol -1

）；M 为溶质的摩尔质量（单位为g ·mol -1

）。

如果已知溶液的f K 值，则可通过实验测出溶液的凝固点降低值 f T ∆，利用上式即可求出溶质的摩尔质量。

常用溶剂的f K 值见下表1。

表1 常用溶剂的f K 值

实验中，要测量溶剂和溶液的凝固点之差。对于纯溶剂如图1所示，将溶剂逐渐降低至过冷（由于新相形成需要一定的能量，故结晶并不析出），温度降低至一定值时出现结晶，当晶体生成时，放出的热量使体系温度回升，而后温度保持相对恒定。对于纯溶剂来说，在一定压力下，凝固点是固定不变的，直到全部液体凝固成固体后才会下降。相对恒定的温度即为凝固点。

对于溶液来说，除温度外还有溶液浓度的影响。当溶液温度回升后，由于不断析出溶剂晶体，所以溶液的浓度逐渐增大，凝固点会逐渐降低。因此，凝固点不是一个恒定的值。如把回升的最高点温度作为凝固点，这时由于已有溶剂晶体析出，所以溶液浓度已不是起始浓度，而大于起始浓度，这时的凝固点不是原浓度溶液的凝固点。要精确测量，应测出步冷曲线，按图1（b ）所示方法，外推至f T 校正。

图1 溶剂和溶液的步冷曲线

2. 实验操作

2.1 实验用品、仪器型号及测试装置示意图

SWC-IID 精密数字温度温差仪、冷阱、大试管、移液管（25 mL ）、85-2型恒温磁力搅拌器、DC-2010节能型智能恒温槽、分析天平。

去离子水，尿素（分析纯）。 测试装置示意图（如下）

图2 凝固点降低实验装置图

2.2 实验条件

实验温度14.0℃，大气压102.1 kPa，相对湿度28.0%。

2.3实验步骤

1. 仪器装置如图2—7—2所示，将恒温槽温度调至-6℃左右，通入冷阱。在室温下，用移液管移取25 mL去离子水，加入大试管。调整数字温度计的测温探头，使探头顶端处于液体的中下部。调整磁力搅拌器转速旋钮至适当转速，保持恒定。

2. 溶剂凝固点的测定观察温度计的变化，当温度降至1℃时，打开秒表，每半分钟记录一次温度。当温度降低到最低点后，温度开始回升，此时将记录时间改为10s一次，直到升至最高，在一段时间内恒定不变，此时温度即为溶剂的凝固点，记下温度值。

取出大试管，不要使溶液溅到橡皮塞上。通过自然降温法（不用手温加热）晶体全部融化（注意不要使温度升高过多，避免以后实验的降温时间过长）。

将大试管放回冷阱，重复上述操作。如此再重复两次，直到取得两个偏差不超过±0.01℃的值。取其平均值作为水的凝固点。

3. 溶液的凝固点测定取出大试管，在管中加入0.4 g左右（准确到0.0002 g）的尿素，注意不要粘于管壁上（可先将尿素压成片）。拿掉磁力搅拌器上的冷阱，将大试管直接放在磁力搅拌器上搅拌至全部溶解，然后按装置图将一起装好。观察数字温度计，当温度计降至1℃时，设定温差计，半分钟记录一次温度值，当温度降至最低开始回升后（晶体析出），10s 记录一个点，注意观察，将最高点温度记录下来（用此点估算尿素的摩尔质量）。此后再记录6～7个点，实验结束。

3. 结果与讨论

3.1 数据记录

尿素质量0.4073 g，去离子水体积25 mL

表1、去离子水凝固点测量（第一次）

t/s 0 30 60 90 120 150

T/℃0.556 0.31 0.079 -0.151 -0.38 -0.591

t/s 180 210 230 240 250 260

T/℃-0.804 -1.008 0.119 0.189 0.212 0.224

t/s 270 280 290 300 310 320

T/℃0.234 0.237 0.236 0.243 0.251 0.258

t/s 330 340 350 360 370 380

T/℃0.262 0.274 0.278 0.282 0.282 0.281

t/s 390 400 410 420 430 440

T/℃0.285 0.285 0.284 0.286 0.283 0.283

去离子水凝固点取第390~440s的平均值，为T1=0.284 ℃。

表2、去离子水凝固点测量（第二次）

t/s 0 30 60 90 120 150

T/℃0.403 0.255 0.108 -0.033 -0.176 -0.32

t/s 180 210 240 270 290 300

T/℃-0.514 -0.714 -0.914 -1.085 0.137 0.19

t/s 310 320 330 340 350 360

T/℃0.208 0.221 0.229 0.238 0.243 0.245

t/s 370 380 390 400 410 420

T/℃0.248 0.253 0.251 0.257 0.269 0.267

t/s 430 440 450 460 470 480

T/℃0.27 0.277 0.275 0.276 0.277 0.278

去离子水凝固点取第440~480s的平均值，为T2=0.277 ℃。

两次测量的去离子水凝固点相差不到0.01℃，符合要求。去离子水凝固点的值取二

者平均，为T f*=0.281℃。

表3、尿素水溶液凝固点测量

t/s 0 30 60 90 120 150 180 210 T/℃0.573 0.402 0.231 0.065 -0.1 -0.259 -0.419 -0.576 t/s 240 270 300 330 360 390 420 450 T/℃-0.728 -0.878 -1.024 -1.176 -1.317 -1.46 -1.6 -1.739 t/s 480 510 540 560 570 580 590 600 T/℃-1.873 -2.006 -2.137 -0.449 -0.342 -0.315 -0.305 -0.301 t/s 610 620 630 640 650 660 670

T/℃-0.298 -0.297 -0.297 -0.296 -0.295 -0.294 -0.294