溶解热的测定

溶解热的测定

一、实验目的

1.用简单绝热式量热计测定KCl 的积分溶解热。

2.掌握量热实验中温差校正方法。

3.了解计算机在线检测温度、温差的原理及在溶解热实验中的实际应用。

二、实验原理

溶解过程的温度变化用数字式贝克曼温度计测定，量热法测定积分溶解焓，

通常是在具有良好绝热层的热量计中进行。在恒压条件下，由于热量计是绝热系统，溶解过程中所吸收或放出的热全部由系统温度变化反映出来。在热量计内，将某种盐类溶解于一定量的水中时，若测得溶解过程的温度变化△T ，则该物质的溶解焓为：11222

[()]

sol m TM

H m C m C C m ∆∆=-++ 式中sol m H ∆为盐在溶液温度及浓度下的积分溶解焓；1m ，2m 分别为溶剂水和溶质的质量；M 为溶质的摩尔质量；1C 2C 分别为溶剂水、溶质的热容，T ∆为溶解过程的真实温差，C 为热量计的热容。

盐类的溶解过程通常包含两个同时进行的过程：晶格的破坏和离子的溶剂化。前者为吸热过程，后者为放热过程，溶解热时这两种热效应的总和。因此，盐溶解过程吸热还是放热，由这两个热效应得相对大小决定。

溶解热的测定在绝热式量热计中进行。为恒压条件下，过程中吸收或放出的热全部由系统的温度变化反映出来。为求KCl 溶于水过程的热效应，可根据盖斯定律，将实际过程分解成两步进行。

在恒压下，溶解过程放出的热p Q （即焓变H ∆）为上述设计的两个过程焓变（1H ∆和2H ∆）之和，即

12H H H ∆=∆+∆ （1） 因为量热计为绝热系统，0

p Q H =∆=，所以在1t ℃下KCl 溶解的恒压热效

应1H ∆为

12221()H H K t t ∆=-∆=-- （2）

式中K 是量热计与KCl 水溶液所组成体系得总热容，

21()t t -为KCl 溶解过程系统的温度变化值

t ∆溶解

。

常用的积分溶解热是指等温等压下，将一摩尔溶质溶解于一定量溶剂中形成一定浓度溶液的热效应。设将质量为m 的KCl 溶解于一定体积的水中，KCl 的摩尔质量为M ，则在此浓度下KCl 的积分溶解热为：

1sol m H M KM

H t m m ∆∆=

=-∆溶解

（3）

K 值可由电极法求取。即在同一实验中用电加热提供一定的热量Q ，从贝克曼温度计上测得温升t ∆加热

，则K

t ∆溶解

=Q 。若电热丝电阻为R ，电流强度I,通电

时间为τ，则：

2

K t I R τ∆=加热 所以

2I R K t τ=

∆加热 （4） 由于实验中搅拌操作提供了一定热量，而且系统也并不是严格绝热的，因此在盐溶解的过程或电加热过程中都会引人微小的额外温差。为了消除这些影响，真实的

t ∆溶解

与

t ∆加热

应用下图所示的外推法求取。

三、试剂和仪器

溶解热测定仪一台，电子分析天平一台，1000ml 移液管一支，蒸馏水，KCl

(A.R.)

四、实验步骤 热量计常数C 的测定：

1.将仪器打开，预热15min 。

2.用干布擦净杜瓦瓶，用量筒取250ml 蒸馏水注入其中，放入搅拌磁子，调节适当的转速，轻轻地塞进杜瓦瓶的瓶塞。连接好接线后，打开电源开关，调节输出电压和电流，然后将其中一根接线断开。

3.按下精密数字温度温差仪开关，片刻后按一下“采零”键，再设定“定时”1分钟，此后每分钟记录一次温差或温度，待温差变化基本稳定后，读取水的温度1T ，作为基温。

4.待温度升高0.8～1.0℃时，关闭稳压电源开关，并记录通电时间t,继续

搅拌，每间隔一分钟记录一次温度。用作图法确定由于通电而引起的温度变化t 。

KCl溶解焓的测定：

1.将杜瓦瓶中的水倒掉，用干布将杜瓦瓶擦干净，重新用量筒取250ml蒸馏

水注入其中，然后取5.147g研磨好的KCl加入储备管中。

2.调节适当的转速，轻轻地塞紧瓶塞，每分钟记录一次温度或温差，记录8

次。将称量好的 KCl 经漏斗全部迅速倒入量热计中，盖好。半分钟记录一次温度值，至温度基本稳定不变，再每隔一分钟记录一次温度的数值，记录8次即可停止。

3.倒掉溶液，取出搅拌子，用蒸馏水洗净热量计，清理实验台。

五、数据处理

室温：26.43℃压强：101.31Kpa 功率:24.78W

表1 加入KCl前后的温度与时间

T前/min温度T/℃t/min温度/℃T后/min温度/℃126.79926.621624.78

226.81026.171724.75

326.81125.81824.74

426.831225.611924.72

526.841325.282024.71

626.851425.042124.7

726.861524.892224.7

826.872324.69

表2加热后的温度变化

时间/min12345678910111213温度T/℃24.6924.6725.1525.5525.9026.2526.682727.0827.0226.9226.8826.87

T /C

t/min

图1 加入KCl 前后的温度

T /℃

t/min

图2 加热后的温度变化

由以上两图可知：

Ts ∆=2.18℃ e T ∆=-2.41℃

46.241

.20.24

*24.78e /==∆=T IUt C ；

mol

KJ W TsM C H 45.21625.185.74*18.2*46.2/==∆=∆；