溶解热的测定实验报告

溶解热测定

姓名 学号 班级 实验日期

1 实验目的

（1）了解电热补偿法测定热效应的基本原理。

（2）用电热补偿法测定硝酸钾在水中的积分溶解热，通过计算或作图求出硝酸钾在水中的微分溶解热、积分溶解热和微分冲淡热。

（3）掌握用微机采集数据、处理数据的实验方法和实验技术。

2 实验原理

溶解热：恒温恒压下，物质的量为2n 的溶质溶于物质的量为1n 的溶剂(或溶于某浓度溶液)中产生的热效应，用Q 表示。

积分溶解热：恒温恒压下，1mol 溶质溶解于一定量的溶剂中形成一定浓度的溶液，整个过程产生的热效应。用s Q 表示。

微分溶解热：恒温恒压下，1mol 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1

2n

n Q ⎪⎪⎭⎫

⎝⎛∂∂表示。 冲淡热：恒温恒压下，一定量的溶剂A 加到某浓度的溶液使之稀释所产生的热效应。

积分冲淡热：恒温恒压下，在含有1mol 溶质的溶液中加入一定量的溶剂，使之稀释成另一浓度的溶液的过程中产生的热效应，以d Q 表示。

微分冲淡热：恒温恒压下，1mol 溶剂加入到某一浓度无限量的溶液中所发生的热效应，

以21n n Q ⎪⎪⎭⎫

⎝⎛∂∂或2

0n s n Q ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂表示。 它们之间关系可表示为：

s Q n Q =2 令021n n n

= 2

1002n s n s n Q n n Q Q ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂= ()()0201n s n s d Q Q Q -=

积分溶解热s Q 可由实验测得，其他三种热效应则可通过0n Q s -曲线求得，曲线某点的切线的斜率为该浓度下的摩尔微分稀释热，切线与纵坐标的截距，为该浓度下的摩尔微分溶解热

(即OC )。显然，图中A 点的摩尔溶解热与B 点的摩尔溶解热之差为该过程的摩尔积分稀释热(即BE )。

欲求溶解过程的各种热效应，应测定各种浓度下的摩尔积分溶解热。实验中采用累加的方法，先在纯溶剂中加入溶质，测出溶解热，然后在这溶液中再加入溶质，测出热效应，根据先后加入溶质总量可求出，各次热效应总和即为该浓度下的溶解热。实验采用绝热式测温量热计，装置图如图2。KNO 3在水中的溶解热是一个吸热过程，热量的标定采用电热补偿法，先测定体系的起始温度，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 。

3 实验操作

（1）研磨，干燥3KNO 并称量约2.5,1.5,2.5,3.0,3.5,4.0,4.0,4.5g ，放入8个称量瓶中，分别用0.0001g 精度电子天平称量每份样品精确质量。

（2）称量216.2g 去离子水于杜瓦瓶中，连接实验装置线路。

（3）开始实验，测量室温，根据提示加入3KNO ，直至第八份3KNO 加完。 （4）关闭电源，清洗容器。

（5）在0.0001g 精度电子天平上称量每个空称量瓶质量。

4 实验结果及讨论

原始数据为每一秒通过电热丝的电流及其两端电压，共4111组；每份溶质质量，共8组。 温差由负到正区间内的时间就是加入每一份溶质后的加热时间t ，通过公式UIt Q 可求出加入每一份溶质后的热效应Q ，其中电流I 为恒定值0.366A 。数据处理后结果如下：

序号

加热时间内电压的

平均值U/v

加热时间t/s

加热时间内产生热

量Q/J

累计产生热量

+Q /J 1 6.00481 458 1006.57357 1006.57357 2 5.95081 264 574.99076 1581.56433 3 5.89277 430 927.40484 2508.96917 4 5.89957 504 1088.25781 3597.22698 5 5.93565 585 1270.8812 4868.10818 6 5.89739 592 1277.80006 6145.90824 7 5.90211 609 1315.54454 7461.45278 8 5.91171 649 1404.23183

8865.68461

另有水的物质的量mol mol

g g

n 0111.12182.2161

1=⋅=

-，即可求得0n 和s Q 序号

2n 0n s Q 1 0.02532 474.37204 39754.09044 2 0.04036 297.59911 39186.43038 3 0.06535 183.79648 38392.79526 4 0.09609 124.99844 37436.01811 5 0.13211 90.91742 36848.90001 6 0.17194 69.85635 35744.49366 7 0.21334 56.30027 34974.46695 8

0.25914

46.34985

34211.94956

根据上表数据，使用origin 拟合0n Q s -曲线如下：

100

200

300

400500

34000

35000360003700038000

3900040000Q s (J )

n0 (mol)

Equation y = A1*exp(-x/t1) + A2*exp(-x/t2) + y0

Adj. R-Squar 0.99633

Value Standard Err Qs y040092.8995442.12018Qs A1-4754.86311639.41099Qs t1179.3199994.57123Qs A2-9873.41332841.96307Qs

t2

31.17881

14.42945