物理化学实验报告.docx

文档介绍：物理化学实验报告院系XX学院班级XX系XX班学号XXXXXXXX姓名XXX实验一计算机联用测定无机盐溶解热日期2012/X/X同组者姓名XXXXX成绩实验目的用量热计测定KNO3的积分溶解热。掌握量热实验中温差校正方法以及与计算机联用测量溶解过程动态曲线的方法。实验原理盐类的溶解过程通常包含着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。溶解热是这两种热效应的总和。因此,盐溶解过程最终是吸热或放热,是由这两个热效应的相对大小决定的。常用的积分溶解热是指等温等压下,将1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。溶解热的测定可以在具有良好绝热层的量热计中进行的。在恒压条件下,由于量热计为绝热系统,溶解过程所吸收的热或放出的热全部由系统温度的变化放映出来。为求溶解过程的热效应,进而求得积分溶解热(即焓变△H),可以根据盖斯定律将实际溶解过程设计成两步进行,如图2-+KNO3水溶液t1,p量热器+水+KNO3t1,p△H量热器+KNO3水溶液t2,p△H1=0绝热由图2-1可知,恒压下焓变△H为两个过程焓变△H1和△H2之和,即:△H=△H1+△H2(2-1)因为,量热计为绝热系统,Qp=△H1所以,在t1温度下溶解的恒压热效应△H为:△H=△H2=K(t1-t2)=-K(t2-t1)(2-2)式中K是量热计与KNO3水溶液所组成的系统的总热容量,(t2-t1)为KNO3溶解前后系统温度的变化值△t溶解。设将质量为m的KNO3溶解于一定体积的水中,KNO3的摩尔质量为M,则在此浓度下KNO3的积分溶解热为:△solHm=△HM/m=-KM/m·△t溶解(2-3)K值可由电热法求取。即在同一实验中用电加热提供一定的热量Q,测得温升为△t加热,则K·△t加热=Q。若加热电压为U,通过电热丝的电流强度为I,通电时间为τ则:K·△t加热=IUτ(2-4)所以K=IUτ/△t加热(2-5)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入微小的额外温差。为了消除这些影响,真实的△t溶解与△t加热应用图2-2所示的外推法求取。图2-2表示电加热过程的温度-时间(t-τ)曲线。AB线和CD线的斜率分别表示在电加热前后因搅拌和散热等热交换而引起的温度变化速率。tB和tC分别为通电开始时温度和通电后的直线段的最初温度。真实的△t加热必须在tB和tC间进行校正,去掉由于搅拌和散热等所引起的温度变化值。为简便起见,设加热集中在加热前后的平均温度tE(即tB和tC的中点)下瞬间完成,在tE前后由于搅拌或散热而引起的温度变化率即为AB线和CD线的斜率。所以将AB、CD直线分别外推到与tE对应的时间的垂直线上,得到G、H两交点。显然GN与pH所对应的温度差即为tE前后因搅拌和散热所引起的温度变化的校正值。真实的△t加热应为H与G两点所对应的温度tH与tG之差。试剂与仪器试剂:干燥过的分析纯KNO3。仪器:量热计,磁力搅拌器,直流稳压电源,半导体温度计,信号处理器,电脑,天平。实验步骤1用量筒量取100mL去离子水,倒入量热计中并测量水温。~(精确到±)。3先打开信号处理器、直流稳压器,再打开电脑。自动进入实验测试软件,在“项目管理”中点击“打开项目”,选择“溶解热测定”,再点击“打开项目”,输入自己学号和称取的样品重量。4系统提示装入试样的后,立即装入待测试样;5等待测试结果,注意数据变化。测试完毕,系统自动保存。读取五、数据处理(1)作盐溶解过程和电加热过程温度一时间图,用外推法求得真实的△t溶解与△t加热。 图如下。解:外推法求得△t溶解=℃△t加热=℃KNO3质量:(2)按式(2-5)计算系统总热容量K。解: K=UIT/∆t加热=℃=/℃(3)按式(2-3)计算KNO3的积分溶解热△solHm? 解:△solHm=△HM/m=-KM/m·△t溶解=*101/(*)=、思考题(1)溶解热与哪些因素有关?本实验求得的KNO3溶解热所对应的温度如何确定?是否为溶解前后系统温度的平均值? 答:与溶质,溶剂,溶解温度及浓度有关,本实验中对应的溶解温度即盐溶解前的水温。(2)为什么要用作图法求得△t溶解与△t加热?如何求得? 答:由于实验搅拌操作中提供了一些热量,而且系统也不是严格绝热的,因此在盐溶解的过程或电加热的过程中都会引入微小的额外温差,为了消除影响,真实的△t溶解与△t加热应用上图2-2外推法求得。 (3)本实验如何测定系统的总热容量K?若用先加热后加盐的方法是否可以?