凝固点降低法测定物质的相对分子质量

华南师范大学实验报告学生姓名学号

专业化学（师范）年级班级

课程名称物理化学实验实验项目凝固点降低法测定物质的相对分子质量实验类型□验证□设计√综合实验时间2013年11月19日

实验指导老师肖信实验评分

【实验目的】

1、明确溶液凝固点的定义及获得凝固点的正确方法。

2、测定环己烷的凝固点降低值，计算萘的相对分子质量。

3、掌握凝固点降低法测分子量的原理，加深对稀溶液依数性的理解。

4、掌握贝克曼温度计的使用方法。

【实验原理】

物质的相对分子质量是了解物质的一个最基本且重要的物理化学数据，其测定方法有很多种。凝固点降低法测定物质的相对分子质量是一个简单又比较准确的方法，在溶液理论研究和实际应用方面都有重要意义。

凝固点降低法是稀溶液的一种依数性，这里的凝固点是指在一定压力下，溶液中纯溶剂开始析出的温度。由于溶质的加入，使固态纯溶剂从溶液中析出的温度T f比纯溶剂的凝固点T*f下降，其降低值△T f=T*f－T f与溶液的质量摩尔浓度成正比，即

△T f=K f m (1)

式中，△T f为凝固点降低值，m为溶液质量摩尔浓度，K f为凝固点降低常数，它与溶液的特性有关。

下表给出了部分溶剂的凝固点降低常数值。

若称取一定量的溶质W B(g)和溶剂W A(g)，配成稀溶液，则次溶液的质量摩尔浓度m B为：

m B=[W B/(M B W A)]×103 mol/kg (2)

式中，M B为溶质的相对分子质量，将式(2)代入式(1)整理得

M B=[(K f W B)/△T f W A] ×103 g/mol (3)

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△T f，即可计算溶质的相对分子质量M B。

通常测定凝固点的方法有平衡法和贝克曼法（或步冷曲线法）。本实验采用后者。其基本原理是将纯溶剂或溶液缓慢匀速冷却，记录体系温度随时间的变化，绘制出步冷曲线，用外推法求得纯溶剂或稀溶液中溶剂的凝固点。

通常测定凝固点的方法是将溶液逐渐冷却，使其结晶。但是，实际上溶液冷却到凝固点，往往并不析出晶体，这是因为新相形成需要一定的能量，故结晶并不析出，这就是所谓过冷现象。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。从相律看，溶剂与溶液的冷却曲线形状不同。对纯溶剂，固－液两相共存时，自由度f=1-2+1=0，冷却曲线出现水平线段，其形状如图1(1)所示。对溶液，固－液两相共存时，自由度f=2-2+1=1，温度仍可下降，但由于溶剂凝固时放出凝固热，使温度回升，回升到最高点又开始下降，所以冷却曲线不出现水平线段此时应按图1(3)所示方法加以校正。

（1）理想状态下的溶剂（2）有过冷的溶剂（3）有过冷的溶液

【仪器和试剂】

一、仪器：凝固点测定仪、贝克曼温度计、普通温度计、25mL移液管、

烧杯

二、试剂：环己烷、萘

【实验步骤】

1、调整贝克曼温度计，调节冷却剂温度，使冷却剂温度约为4℃左右。

2、溶剂凝固点测定：

（1）用移液管向清洁、干燥的凝固点管内加入25mL环己烷，插入贝克曼温度计，不要碰壁与触底。

（2）先将盛有环己烷的凝固点管直接插入寒剂中，均匀搅拌，使环己烷的温度逐渐降低，当冷到4℃左右，要快速搅拌，幅度尽可能小，待温

度回升后，恢复原来的搅拌速度，同时观察贝克曼温度计的示数，直

到温度回升稳定为止，此温度即为环己烷的近似凝固点。

（3）取出凝固点管，用手捂住管壁片刻，同时不断搅拌，使管中固体全部融化，将凝固点管放在空气套管中，缓慢搅拌，使温度逐渐降低，当

温度降至近似凝固点时，自支管加入少量晶种，并快速搅拌，待温度

回升后，再改为缓慢搅拌，直到温度回升到稳定为止，记下稳定的温

度值，重复测定三次，取三次平均值。

3、溶液凝固点的测定：取出凝固点管，如前将管中冰融化，称取约0.3g萘，自

凝固点管支管加入样品，待全部溶解后，测定溶液的凝固点。测定方法与测定环己烷的相同。重复三次，取平均值。

【数据处理】

1、由环己烷的密度，计算所取环己烷的质量W A。

环己烷的密度为0.779g/mL，所取体积V=25mL，故W A=0.779g/mL×25mL=19.475g

2、数据记录：

（1）环己烷第一次凝固：

时间/10s 温度/℃

时间

/10s

温度/℃

1 7.333 19 6.482

2 7.084 20 6.484

3 6.89

4 21 6.485

4 6.75

5 22 6.486

5 6.65

6 23 6.486

6 6.582 24 6.486

7 6.545 25 6.485

8 6.524 26 6.485

9 6.501 27 6.468

10 6.5 28 6.464

11 6.498 29 6.47

12 6.496 30 6.472

13 6.493 31 6.469

14 6.491 32 6.463

15 6.489 33 6.456

16 6.487 34 6.446

17 6.484 35 6.442

18 6.484

作图得：

由图可得T f1=6.527℃

（2） 环己烷第二次凝固：

作图得：

时间/10s

温度/℃ 时间/10s

温度/℃ 1 8.367 20 6.727 2 8.25 21 6.673 3 8.143 22 6.613 4 8.029 23 6.554 5 7.921 24 6.502 6 7.819 25 6.45 7 7.719 26 6.428 8 7.627 27 6.447 9 7.545 28 6.464 10 7.457 29 6.472 11 7.369 30 6.473 12 7.285 31 6.476 13 7.204 32 6.474 14 7.129 33 6.47 15 7.053 34 6.468 16 6.984 35 6.468 17 6.915 36 6.464 18 6.849 37

6.465

19 6.791