溶解热的测定实验报告 (南昌大学)

南昌大学物理化学实验

溶解热的测定实验报告

一、实验目的

1 .了解电热补偿法测定热效应的基本原理及仪器使用。

2.测定硝酸钾在水中的积分溶解热，并用作图法求得其微分稀释热、积分稀释热和微分溶解热。

二、基本原理

1.物质溶解于溶剂过程的热效应称为溶解热。它有积分（或变浓）溶解热和微分（或定浓）溶解热两种。前者是1mol溶质溶解在n0mol溶剂中时所产生的热效应，以Q s表示。后者是1mol溶质溶解在无限量某一定浓度溶液中时所产生的热效应，即。

溶剂加到溶液中使之稀释时所产生的热效应称为稀释热。它也有积分（或变浓）稀释热和微分（或定浓）稀释热两种。前者是把原含1mol溶质和n01mol溶剂的溶液稀释到含溶剂n02mol 时所产生的热效应，以Q d表示，显然。后者是1mol溶剂加到无限量某一定浓度溶液中时所产生的热效应，即。

2.积分溶解热由实验直接测定，其它三种热效应则需通过作图来求：

设纯溶剂、纯溶质的摩尔焓分别为H*m

，A 和H*m

，B

，一定浓度溶液中溶剂和溶质的偏摩尔焓

分别为H m

，A 和H m

，B

，若由n A mol溶剂和n B mol溶质混合形成溶液，则

混合前的总焓为H = n A H*m，A + n B H*m，B(1) 混合后的总焓为H΄ = n A H m，A + n B H m，B(2) 此混合（即溶解）过程的焓变为

ΔH = H΄–H

= n A（H m，A–H*m，A）+ n B（H m，B–H*m，B）

= n AΔH m，A + n BΔH m，B（3）

根据定义，ΔH m

，A 即为该浓度溶液的微分稀释热，ΔH m

，B

即为该浓度溶液的微分溶解热，

积分溶解热则为：

故在Q s ~ n0图上，某点切线的斜率即为该浓度溶液的微分稀释热，截距即为该浓度溶液的微分溶解热。如图所示：

3.本实验系统可视为绝热，硝酸钾在水中溶解是吸热过程，故系统温度下降，通过电加热法使系统恢复至起始温度，根据所耗电能求得其溶解热：Q = IVt = I2Rt 。

三、实验仪器与用品

量热计（包括杜瓦瓶、电加热器、磁力搅拌器）1套，精密稳流电源1台，电子天平1台，硝酸钾（A.R.）约25.5g，蒸馏水216.2g。

四、操作步骤

1.在电子天平上称质量约为1.5 g 的硝酸钾（应预先研磨并烘干），记下准确数据并编号。

2.在用量筒量取200mL蒸馏水于杜瓦瓶内。

3.将搅拌小磁棒放入杜瓦瓶内，调节搅拌旋钮使小磁棒在杜瓦瓶内均匀搅拌。然后盖上杜瓦瓶的盖子。

4.几分钟后，当数字显示上的温度稳定，按置零按钮将温度置零。接通电源，调节电流旋钮使电流为0.5A，加热杜瓦瓶内的水。

5.当温度上升到0.5K时，开始计时，并加入第一份硝酸钾样品，当温度再次升到0.5K时，记下时间并加入第二份酸钾样品。重复上述操作，直到加完3份样品。

五、数据记录与处理

m水=216.2g n水=12.0mol 电流I=0.5A 电阻R=12.4Ω

m(KNO3)/g t/min n(KNO3)/mol n0Q/J Q s/J

2.506 4.23 0.025 484.18 787 31745

4.009 6.51 0.04 302.6 1211 30533

6.514 10.38 0.064 186.25 1931 29966

9.528 14.83 0.094 127.33 2758 29268

13.034 19.9 0.129 93.08 3701 28711

17.049 25.48 0.169 71.16 4739 28103

21.052 30.83 0.208 57.63 5734 27539

25.553 35.88 0.253 47.48 6674 26404 以Q s对n0作图得

100

200

300

400

500

2.6

2.72.82.9

3.0

3.13.2

Q s ×10

4

n 0

Y=1337.41*ln(X-36.85)+23323.03

R=0.9957

进行拟合得Y=1337.41*ln(X-36.85)+23323.03

由于微分稀释热为斜率，积分溶解热为Y 值，可算得

n 0 80 100 200 300 400 微分稀释热 30.994 21.178 8.197 5.082 3.683 积分溶解热 28358 28867 30136 30776 31206 微分溶解热

25878

26749

28497

29251 29733

n0 80→100 100→200 200→300 300→400 积分稀释热

509

1269

639

431

六、 实验注意事项

1．仪器要先预热，以保证系统的稳定性。在实验过程中要求I 、V 也即加热功率保持稳定。 2．加样要及时并注意不要碰到杜瓦瓶，加入样品时速度要加以注意，防止样品进入杜瓦瓶过速，致使磁子陷住不能正常搅拌，也要防止样品加得太慢，可用小勺帮助样品从漏斗加入。搅拌速度要适宜，不要太快，以免磁子碰损电加热器、温度探头或杜瓦瓶，但也不能太慢，以免因水的传热性差而导致Q s 值偏低，甚至使Q s ~ n 0图变形。样品要先研细，以确保其充分溶解，实验结束后，杜瓦瓶中不应有未溶解的硝酸钾固体。

3．电加热丝不可从其玻璃套管中往外拉，以免功率不稳甚至短路。

4．配套软件还不够完善，不能在实验过程中随意点击按钮（如不能点击“最小化”）。 5．先称好蒸馏水和前两份KNO 3样品，后几份KNO 3样品可边做边称。

七、思考题

1．本实验装置是否适用于放热反应的热效应的测定？

答：不适合，因为本实验使用补偿法，硝酸钾在水中溶解吸热，通过电加热法使系统恢复起始的温度，根据所消耗的电能来求其溶解热。所以不能应用于放热反应中。