凝固点降低法

六、数据记录与处理
1.由环已烷的密度，计算所取环已烷的重量WA。 1.由环已烷的密度，计算所取环已烷的重量WA。 ２.将实验数据列入下表中。 3. 由所得数据计算萘的分子量，并计算与理 论值的相对误差。 4．由所得数据绘制纯溶剂与溶液的冷却曲线。 并根据过冷程度对测得的溶液凝固点做出相应 的修正，并计算萘的分子量。
从相律看，溶剂与溶液的冷却曲线形状不同。对纯溶剂 两相共存时，自由度f =1-2+1=0， 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Ⅲ 其形状如图Ⅲ-9-1(1)所示。对溶液两相共存时，自由度 1(1)所示。对溶液两相共存时，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， =2-2+1=1， 使温度回升，但回升到最高点又开始下降，所以冷却曲线不 出现水平线段，如下图所示。由于溶剂析出后，剩余溶液浓 度变大，显然回升的最高温度不是原浓度溶液的凝固点，严 格的做法应作冷却曲线，并按下右图中所示方法加以校正。 但由于冷却曲线不易测出，而真正的平衡浓度又难于直接测 定，实验总是用稀溶液，并控制条件使其晶体析出量很少， 所以以起始浓度代替平衡浓度，对测定结果不会产生显著影 响。 本实验测纯溶剂与溶液凝固点之差，由于差值较小，所 以测温需用较精密仪器，本实验使用数字贝克曼温度计。
4.溶液凝固点的测定 4.溶液凝固点的测定 取出凝固点管，如前将管中环已烷溶化，用分析天平精 确称取约0.064g萘，自凝固点管的支管加入样品，待全 确称取约0.064g萘，自凝固点管的支管加入样品，待全 部溶解后，测定溶液的凝固点。测定方法与纯水的相同， 先测近似的凝固点，再精确测定，精测时温度降至近似 凝固点以上1 时即每30s 凝固点以上1℃时即每30s记一次温度，但溶液凝固点是 取回升后所达到的最高温度。重复三次，取平均值。
若称取一定量的溶质W (g)和溶剂W (g)， 若称取一定量的溶质WB(g)和溶剂WA(g)，配成稀溶 液，则此溶液的质量摩尔浓度为
式中，M 为溶质的分子量。将该式代入(1)式，整理得: 式中，MB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 若已知某溶剂的凝固点降低常数Kf值，通过实验测 定此溶液的凝固点降低值∆ 定此溶液的凝固点降低值∆T，即 可计算溶质的分子量 MB。
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 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，过低则测不出正确的凝固点。
三、仪器和试剂
1.仪器 1.仪器 凝固点测定仪1 凝固点测定仪1套; 数字贝克曼温度计1 数字贝克曼温度计1台; 磁力搅拌器1 磁力搅拌器1台； 普通温度计1 普通温度计1只; 移液管(25mL)1只。 移液管(25mL)1只。 2.药品 2.药品 环已烷 萘
四、实验装置
五、实验步骤
1.取适量冰与水混合为寒剂，调节寒剂温度为2 3℃。注意不断 1.取适量冰与水混合为寒剂，调节寒剂温度为2-3℃。注意不断 搅拌并不时补充碎冰，使寒剂保持此温度。 ２.溶剂凝固点的测定 如图安装仪器，用移液管向清洁、干燥的凝固点管内加入 如图安装仪器，用移液管向清洁、干燥的凝固点管内加入 25mL环已烷，并记下环已烷的温度。 25mL环已烷，并记下环已烷的温度。 （1）粗测： 先将盛环已烷的凝固点管直接插入寒剂中， 打开磁力搅拌器，匀速搅拌使温度逐渐降低，当过冷到7.0℃ 打开磁力搅拌器，匀速搅拌使温度逐渐降低，当过冷到7.0℃ 以后，要快速搅拌，待温度回升后，恢复原来的搅拌，直到 温度回升稳定为止，此温度即为环已烷的近似凝固点。 （2）精测： 取出凝固点管，用手捂住管壁片刻，同时不断 搅拌，使管中固体全部熔化，将凝固点管外壁拭干，放在空 气套管中，插入寒剂。先缓慢搅拌，使温度逐渐降低，当温 气套管中，插入寒剂。先缓慢搅拌，使温度逐渐降低，当温 度降至近似凝固点以上1 ，快速搅拌，打开秒表 打开秒表， 30s 度降至近似凝固点以上1℃时，快速搅拌，打开秒表，每30s 读一次温度，待温度回升后，再改为缓慢搅拌。直到温度回 读一次温度，待温度回升后，再改为缓慢搅拌。直到温度回 升并稳定为止，停止读数，记下稳定的温度值。重复测定三 升并稳定为止，停止读数，记下稳定的温度值。重复测定三 次，每次之差不超过±0.003℃，三次平均值作为纯环已烷 0.003 的凝固点。
凝固点降低法测定摩尔质 量
一、目的要求
1.使用凝固点降低法测定萘的分子量。 1.使用凝固点降低法测定萘的分子量。 2.掌握溶液凝固点的测定技术。 2.掌握溶液凝固点的测定技术。 3.掌握数字温度计的使用方法。 3.掌握数字温度计的使用方法。
二、基本原理
溶液的凝固点通常指溶剂和溶 质不生成固溶体的情况下， 质不生成固溶体的情况下，固态 纯溶剂和液态溶液成平衡时的温 度。 固- 液平衡时，溶剂组分在两 液平衡时， 相中的化学势相等， 相中的化学势相等，即固态纯溶 剂的蒸气压与溶液中溶剂的蒸气 压相等。 压相等。稀溶液中溶剂遵守拉乌 尔定律： PA* PA = PA* xB。 PA* xB。 根据拉乌尔定律， 根据拉乌尔定律，一定温度下溶 液中溶剂的蒸气压 PA小于纯溶 PA小于纯溶 剂的蒸气压 PA*，因此溶液的凝 PA*， 固点通常低于纯溶剂的凝固点， 固点通常低于纯溶剂的凝固点， 如图所示：
液态纯溶剂 PA*-T 曲线与固态纯溶剂 P-T 曲线相 交于A 交于A点 ( T =Tf* ) 。在此温度下，液态纯溶剂和 在此温度下， 固态纯溶剂的蒸气压均为 PA*， 化学势相等， 平 化学势相等 ， 衡可逆。 即为纯溶剂的凝固点。 衡可逆。Tf* 即为纯溶剂的凝固点。 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 ∆T=Tf* - Tf = Kf mB (1) 式中，T 为纯溶剂的凝固点，T 式中，Tf*为纯溶剂的凝固点，Tf为溶液的凝 固点，m 为溶液中溶质B的质量摩尔浓度，K 固点，mB为溶液中溶质B的质量摩尔浓度，Kf为 溶剂的质量摩尔凝固点降低常数，它的数值仅与 溶剂的性质有关。
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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。但过冷太厉 害或寒剂温度过低，则凝固热抵偿不了散热，此时温度不 能回升到凝固点，在温度低于凝固点时完全凝固，就得不 到正确的凝固点。从相律看，溶剂与溶液的冷却曲线形状 不同。对纯溶剂两相共存时，自由度f =1-2+1=0， 不同。对纯溶剂两相共存时，自由度f*=1-2+1=0，冷却曲 线出现水平线段，其形状如图Ⅲ 1(1)所示。 线出现水平线段，其形状如图Ⅲ-9-1(1)所示。
凝固点Tf/℃ 物质 质 量 凝固点降低值/℃
测量值 平均值
萘的分子量
1
环已烷
2
3
1
∆T=Tf* - Tf =
=
萘
2
3
思考与讨论
1.为什么要先测近似凝固点？ 1.为什么要先测近似凝固点？ 2.根据什么原则考虑加入溶质的量？太多或太少 2.根据什么原则考虑加入溶质的量？太多或太少 影响如何？ ３.当溶质在溶液中有离解、缔合和生成配合的 情况时，对其摩尔质量的测定值有何影响？ ４.用凝固点降低法测分子量，选择溶剂时应考 虑哪些因素？