实验三 溶解热的测定

实验原理
1 、溶解热：在恒温恒压下， n2 摩尔溶质溶于 n1 摩尔溶 剂(或溶于某浓度的溶液 )中产生的热效应，用Q表示。 溶解热可分为积分溶解热和微分溶解热。 积分溶解热：在恒温恒压下，一摩尔溶质溶于n0摩尔溶 剂中产生的热效应，由于过程中溶液的浓度逐渐改变， 因此也称为变浓溶解热用Qs表示。 微分溶解热：在恒温恒压下，一摩尔溶质溶于某一确 定浓度的无限量的溶液中产生的热效应。由于在溶解 过程中溶液浓度可实际上视为不变，因此也称为定浓 溶解热。以 表示。 2、冲淡热：把溶剂加到溶液中使之稀释，其热效应称 为冲淡热。它有积分(或变浓)冲淡热和微分(或定浓)冲 淡热两种。通常都以对含有1摩尔溶质的溶液的冲淡情 况而言。
5. 打开SWC—II电源和搅拌器电源，待量热器中温度加 热至高于环境温度0.5℃左右，按采零键并锁定，同时 将量热器加料口打开，从加样漏斗处加入编号l样品， 然后用塞子堵住加样口，并开始计时. 6. 温差值显示为零时，加第二份样品并记下加热时间t1， 待温差变为零时，再加入第三份样品，并记下加热时 间t2，依次反复，直至样品加完测定完毕。 7. 算出溶解热Q= Pt(t为加热时间)。 8. 测定完毕后，切断电源，打开量热计，检查并洗净 放回原处。
实验步骤
1.称取216.2g蒸馏水于量热器中，按图图Ⅱ-3-2装 好量热器，连好线路。 2. 将量热器上加热器插头与WLS-2输出相接，将传感 器与SWC—II接好并插入量热中。 3.称取2.5g、1.5g、2.5g、3.0g、3.5g、4.0g、4.0g和 4.5g的硝酸钾，干燥研细，依次放入干燥器中，作出1 －8编号。 4.将WLS－2粗调、细调旋钮逆时针旋到底，打开 WIS－2电源，开始加热，调节WLS－2电流，使电流I 和电压V的乘积P=I1V1为2.5W(初始值)左右。
思考题
1.如果反应是放热的，则应如何进行实验？ 2.何谓积分溶解热和微分溶解热？我们测的是哪一种？
3.影响本实验结果的因素有哪些？
4.温度和浓度对溶解热有无影响？
实验注意事项
1、实验过程中要求I、V值恒定，故应随时注意调节。 2、实验过程中加热时间与样品是累积的，秒表读数是 累积的，切不可在实验中途将秒表停住。 3、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，以确保样品充分溶 解。 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。
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实验原理
积分冲淡热：在恒温恒压下，把原含一摩尔溶质及n01 摩尔溶剂的溶液冲淡到含溶剂为n02 时的热效应，亦即 为某两浓度溶液的积分溶解热之差，以Qd表示。 微分冲淡热：在恒温恒压下，一摩尔溶剂加入某一确 定浓度的无限量的溶液中产生的热效应 .
积分溶解热由实验直接测定，其它三种热效应则可通 过Qs～n0曲线求得。
实验原理
本实验是采用绝热式测温量热计，它是一个包括 杜瓦瓶、磁力搅拌器、电加热器和测温部件等的量热 系统。装置及电路图如图Ⅱ-3-2所示。 因本实验测定KN03在水中的溶解热是一个吸热过 程，可用电热补偿法，即先测定体系的起始温度T，溶 解过程中体系温度随吸热反应进行而降低，再用电热 补偿法使体系升温至起始温度，根据所消耗电能求出 热效应Q。 Q＝I2Rt＝UIt 式中，Ｉ为通过电阻为R的电热器的电流强度(A)； U为电阻丝两端所加电压(V)；ｔ为通电时间(s)。 利用电热补偿法，测定KN03在不同浓度水溶液中的 积分溶解热，并通过图解法求出其他三种热效应。
进一步扩展设计性实验
1.测定无水硫酸铜和五水硫酸铜溶解热，并由此 计算五水硫酸铜的水合热。 2．用多个硝酸钾试样重复溶解与电热操作，再以 浓度为横坐标,摩尔溶解热为纵坐标作图，即得摩尔溶 解热 solHm与质量摩尔浓度b的关系曲线，利用此曲线 (1)外推求无限稀摩尔积分溶解热； d (bsolHm) d (solHm) diffHm solHm+b (2)按 求各浓度 db db 下的摩尔微分溶解热。式中右端第一项是浓度为时的 积分溶解热，第二项为曲线上处的斜率与的乘积。可 以看出微分溶解热也与温度和浓度有关。
溶解热的测定
目的要求 仪器与试剂 实验装置示意图 问题讨论 扩展性实验 实验原理 实验步骤 实验数据记录与处理 注意事项
目的和要求
1.掌握量热装置的基本组合及电热补偿法测定热 效应的基本原理。 2.用电热补偿法测定KN03在不同浓度水溶液中的 积分溶解热。 3.用作图法求KN03在水中的微分冲淡热、积分冲 淡热和微分溶解热。
实验数据记录与处理
1.根据溶剂的质量和加入溶质的质量，求算溶液 的浓度，以n0表示：
2.按Q＝IUt公式计算各次溶解过程的热效应。 按每次累积的浓度和累积的热量，求各浓度下溶液 的n0和Qs。
3.将以上数据列表并作Qs－n0图，并从图中求出n０＝ 80，100，200，300和400处的积分溶解热和微分冲淡热以 及n0从80→100，100→200，200→300，300→400的积分 冲淡热。（在20℃附近，硝酸钾的热容分别为895.38 J· kg1· K-1。）
实验原理
在图中，AF与BG分别为将一 摩尔溶质溶于n02 和n01 摩尔溶 剂时的积分溶解热QS ，BE表 示在含有一摩尔溶质的溶液 中加入溶剂，使溶剂量由n02 摩尔增加到n01 摩尔过程的积 分冲淡热Qd。 图中曲线A点的切线斜率等于 该浓度溶液的微分冲淡热。 切线在纵轴上的截距等于该 浓度的微分溶解热。 欲求溶解过程的各种热效应， 首先要测定各种浓度下的积 分溶解热，然后作图计算。
实验装置示意图
图Ⅱ-3-2
SWC-ZH溶解热实验装置
仪器和试剂
WLS一2数字恒流源： 0.0lA和0.0lV分辨率双显示 SWC—IID精密数字温度温差仪：0.001℃分辨率；099秒定时
SWC-ZH量热器： 功率O～20W ，包括杜瓦瓶、漏 斗、速度可调磁力搅拌器 干燥器 研钵 称量瓶 KN03(A.R.)