KCl的溶解焓
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序 号 02
学 号 14091700344
物理化学设计性实验(论文)
题目:氯化钾溶解焓的测定
作 者 秦 华 系 别 化 工 系 年 级 2009级 指导教师 张 建 策 完成时间 2011年11月6日
摘 要: 物质溶解在溶剂中存在着两个过程,一是晶格破坏的吸热过程;二是离
子溶剂化,即离子的水合作用,为放热过程。溶解焓是这两个过程热效应的总和。积分溶解焓是指在一定温度、压力下,将1mol溶质溶于一定量溶剂中形成一定浓度的溶液时,所吸收或放出的热量。微分溶解焓是指在温度、压力及溶液组成不变的条件下,向溶液中加入溶质后的热效应。本次实验采用了量热法测定氯化钾的溶解焓。
关键词:溶解焓;积分溶解焓;微分溶解焓;量热法;氯化钾的溶解焓
1 前言
积分溶解焓可以由实验测定,在绝热容器中测定积分溶解焓的方法一般有两种:一是先用标准物质测出热量计的热容,然后测定待测物质溶解过程的温度变化,从而求出待测物质的积分溶解焓;二是测定溶解过程中温度的降低,然后由电热法使该体系恢复到起始温度,根据所耗电能计算热效应。
2 实验部分
2.1实验目的
1、学会用量热法测定KCl的积分溶解焓 2、掌握计温、量热的基本原理和测量方法
2.2 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。把杜瓦瓶做成的量热计看成绝热体系,在杜瓦瓶中加一定量的水,搅拌,用数显热电偶或热电阻温度计相隔一定时间测定温度。用一定的功率加热一段时间,测定水上升的温度ΔTe,从而算出热容量C。另取相同量的水,准确加入一定量的氯化钾,完全熔解,测定降低的温度ΔTs。应用雷诺校正图解外推法,分别求得升温和降温时的ΔTe和ΔTs,根据下式计算量热计的热容量C:
C?Pt/?Te
再根据下式计算KCl的积分溶解热:
?Hm?C?TsM/W
其中W和M分别是KCl的质量和摩尔质量。
2.3仪器与试剂
仪器:精密数字贝克曼温度计;电磁搅拌器;直流稳压电源;热量计;电子天平;量筒
试剂:KCl(分析纯);蒸馏水
2.4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T1,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。
3 实验结果及分析 3.1 数据记录及处理
室温:19.8℃ 压强:101.31Kpa 功率:7.49W 加热时间:360s
表 1 时间与水的温度的有关数据
时间(t/min)
1 2 3 4 5
温度(ΔT/℃)
0.031 0.040 0.043 0.047 0.051
时间(t/min)
12 13 14 15 16
温度(ΔT/℃)
0.714 0.922 1.275 1.346 1.410
6 7 8 9 10 11
00.055 0.061 0.097 0.199 0.339 0.512 17 18 19 20 21 22 1.472 1.530 1.581 1.578 1.574 1.571
1.85101520251.81.61.41.21.00.80.60.4^T/℃A(12.43,1.582)1.61.41.21.00.80.60.40.20.005101520C(12.43,0.821)B(12.43,0.061)0.20.025t/min图 1 时间与水的温度关系图
(注:?Tc??T1??T22
,?T1和?T2分为加热前后最高温差)
表 2 时间与加入氯化钾的温度的有关数据
时间(t/min)
1 2 3 4 5 6 7 7.5 8
温度(ΔT/℃)
0.198 0.225 0.24 0.254 0.266 0.277 0.288 -0.525 -0.756
时间(t/min)
8.5 9 9.5 10 10.5 11.5 12.5 13.5 14.5
温度(ΔT/℃)
-0.783 -0.777 -0.77 -0.765 -0.76 -0.755 -0.75 -0.744 -0.732
0.402468101214160.4A(7.29,0.305)^T/℃0.20.20.00.0-0.2C(7.29,-0.489)-0.2-0.4-0.4-0.6-0.6B(7.29,-0.797)-0.802468101214-0.816t/min
图 2 时间与加入氯化钾后的温度关系图
(注:?Tc??T1??T22,?T1和?T2分为加入KCl前最高温差和加入后最低温差)
由图1可知?Te=1.521℃ 由图2可知?Ts=1.102℃ 根据 C?Pt/?Te ;
?Hm?C?TsM/W;
代入数据得:?Hm?19.54kJ/mol
通过以上计算可知KCl的溶解过程是一个吸热的过程。
3.2 误差分析
1.杜瓦瓶绝热性能与盖的密封程度对实验有一定影响。
2.没有磁子,受热不均匀,热量不能及时扩散,热量损失增加,导致结果偏大。
3.3 实验结果
实验通过量热法测出了氯化钾的溶解焓为19.54kJ/mol。
4实验注意事项
1、实验过程要求功率P值的恒定,故应随时注意调节
2、 杜瓦瓶绝热性能与盖的密封程度有关,实验过程中要注意盖好,减少热损失。
参考文献
1、张建策:《物理化学实验》.科学普及出版社,2007,57~61,135~138,156~158.
2、崔献英,柯燕雄,单绍纯: 《物理化学实验》中国科学技术大学出版社, 2000
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