实验八凝固点降低法测定摩尔质量

实验八凝固点降低法测定摩尔质量

一、实验目的

1. 用凝固点降低法测定萘的摩尔质量。

2. 掌握溶液凝固点的测量技术，加深对稀溶液依数性质的理解。

二、实验原理

当稀溶液凝固析出纯固体溶剂时，则溶液的凝固点低于纯溶剂的凝固点，其降低值与溶液的质量摩尔浓度成正比。即

ΔT=T f* -T f = K f m B(1)

式中，M B为溶质的分子量。将该式代入(1)式，整理得：

(2)

若已知某溶剂的凝固点降低常数K f值，通过实验测定此溶液的凝固点降低值ΔT，即可计算溶质的分子量M B。通常测凝固点的方法是将溶液逐渐冷却，但冷却到凝固点，并不析出晶体，往往成为过冷溶液。然后由于搅拌或加入晶种促使溶剂结晶，由结晶放出的凝固热，使体系温度回升，当放热与散热达到平衡时，温度不再改变。此固液两相共存的平衡温度即为溶液的凝固点。

图1. 溶剂（1）与溶液（2）的冷却曲线

三、仪器药品

1. 仪器

凝固点测定仪1套；烧杯2个；精密温差测量仪1台；放大镜1个；普通温度计(0℃～

50℃)1支；压片机1台；移液管(25mL)1支。

2. 药品

环已烷（或苯），萘，粗盐，冰。

四、实验步骤

1.按图2所示安装凝固点测定仪，注意

测定管、搅拌棒都须清洁、干燥，温差测量

仪的探头，温度计都须与搅拌棒有一定空

隙。防止搅拌时发生摩擦。

2. 调节寒剂的温度，使其低于溶剂凝固

点温度2~3℃，并应经常搅拌，不断加入碎

冰，使冰浴温度保持基本不变。

3. 调节温差测量仪，使探头在测量管中

时，数字显示为“0”左右。

4. 准确移取2

5.00mL溶剂，小心加入测定管中，塞紧软木塞，防止溶剂挥发，记下溶剂的温度值。取出测定管，直接放入冰浴中，不断移动搅拌棒，使溶剂逐步冷却。当刚有固体析出时，迅速取出测定管，擦干管外冰水，插入空气套管中，缓慢均匀搅拌，观察精密温差测量仪的数显值，直至温度稳定，即为苯的凝固点参考温度。取出测定管，用手温热，同时搅拌，使管中固体完全熔化，再将测定管直接插入冰浴中，缓慢搅拌，使溶剂迅速冷却，当温度降至高于凝固点参考温度0.5℃时，迅速取出测定管，擦干，放入空气套管中，每秒搅拌一次，使溶剂温度均匀下降，当温度低于凝固点参考温度时，应迅速搅拌（防止过冷超过0.5℃），促使固体析出，温度开始上升，搅拌减慢，注意观察温差测量仪的数字变化，直至稳定，此即为溶剂的凝固点。重复测量三次。要求溶剂凝固点的绝对平均误差小于±0.003℃。

5. 溶液凝固点的测定，取出测定管，使管中的溶剂熔化，从测定管的支管中加入事先压成片状的0.2~0.3g的萘，待溶解后，用上述方法测定溶液的凝固点。先测凝固点的参考温度，再精确测之。溶液凝固点是取过冷后温度回升所达到的最高温度，重复三次，要求凝固点的绝对平均误差小于±0.003℃。

五、注意事项

1. 搅拌速度的控制是做好本实验的关键，每次测定应按要求的速度搅拌，并且测溶剂与溶液凝固点时搅拌条件要完全一致。

2. 寒剂温度对实验结果也有很大影响，过高会导致冷却太慢，过低则易出现过冷现象而测不出正确的凝固点。

3. 测定凝固点温度时，注意防止过冷温度超过0.5℃，为了减少过冷度，可加入少量溶剂的微小晶种，前后加入晶种大小应尽量一致。 六、数据记录及处理

表1. 凝固点降低法测定摩尔质量的实验数据 溶剂温度t=21.06℃

ρ环已烷(gcm -3)=0.7971-0.8879×10-3t=0.7971-0.8879×10-3×21.06=0.7784gcm -3 W A =ρA V A =25.00×0.7784=19.46g 萘的摩尔质量M B ：128.17 gmol -1(理论值)

相对误差：

表1. 凝固点降低法测定摩尔质量的实验数据 溶剂温度t=26.96℃

%289.0%10017

.12817

.1288.127-=⨯-=η

ρ苯(gcm -3)=0.90005-1.0638×10-3t=0.90005-1.0638×10-3×26.96=0.8714gcm -3 W A =ρA V A =25.00×0.8714=21.78g 萘的摩尔质量M B ：128.17 gmol -1(理论值)

相对误差：

七、思考题

1. 为什么要先测近似凝固点？

答：主要是为了控制过冷程度。当温度冷却至凝固点时要通过急速搅拌，防止过冷超过要求，促使晶体析出。

2. 根据什么原则考虑加入溶质的量？太多或太少影响如何？

答：溶质的加入量应控制在凝固点降低0.3℃左右。过多，溶液的凝固点降低太多，析出溶剂晶体后，溶液的浓度变化大，凝固点也随之降低，不易准确测定其凝固点。过少，溶液的凝固点降低少，相对测定误差也大。

3. 为什么测定溶剂的凝固点时，过冷程度大一些对测定结果影响不大，而测定溶液凝固点时却必须尽量减少过冷现象？

答：对于纯溶剂，过冷现象存在时，析出大量晶体并不改变溶剂浓度，所以其凝固点不变。对于溶液，过冷现象存在时，析出大量晶体会改变溶液浓度，而溶液的凝固点随浓度增大而下降，所以溶液要尽量减少过冷现象，保持溶液浓度基本不变。

%023.0%10017

.12817

.1282.128=⨯-=η