物化实验报告溶解热的测定KClKNO3资料.docx
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物化实验报告溶解热的测定KClKNO3资料
华南师范大学实验报告
学生姓名
专业化学（师范）课程名称物理化学实验实验类型□验证□设计□综合
学号
年级、班级___
实验项目
实验时间年月日
实验指导老师实验评分
【实验目的】
1.设计简单量热装置测定某物质在水中的积分溶解热。
2.复习和掌握常用的量热技术与温度测定与校正方法。
3.由作图法求出该物质在水中的摩尔稀释焓、微分溶解焓、微分稀释焓【实验原理】溶解热，即为一定量的物质溶解于一定量的溶剂中所产生的热效应。
溶解热除了与溶剂量及溶质量有关外，还与体系所处的温度及压力有关。
溶解热分为积分溶解热和微分溶解热。
积分溶解热是指在等温等压下把1mol溶质溶解在一定量的溶剂中时所产生的热效应。
它是溶液组成的函数，若形成溶液的浓度趋近于零，积分溶解热也趋近于一定值，称为无限稀释积分溶解热。
积分溶解热是溶解时所产生的热量的总和，可由实验直接测定。
微分溶解热是等温等压下，在大量给定浓度的溶液里加入1mol溶质时所产生的热效应，solH
（）T,p,n0
它可以表示为n，因溶液的量很大，所以尽管加入1mol溶质，浓度仍可视为不变。
微分热难以直接测量，但可通过实验，用间接的方法求得。
溶解热的测量可通过绝热测温式量热计进行，它是在绝热恒压而且不做非体积功的条件下，通过测定量热系统的温度变化，而推算出该系统在等温等压下的热效应。
本实验采用标准物质法进行量热计能当量的标定。
利用1molKCl溶于200mL水中的积分溶解热数据进行量热计的标定。
当上述溶解过程在恒压绝热式量热计中进行时，可设计如下途径：
在上述途径中，ΔH1为KCl（s）、H2O（l）及量热计从T1等压变温至T2过程的焓变，ΔH2则为在T2温度下，物质的量为n1mol的KCl（s）溶于n2molH2O（l）中，形成终态溶液的焓变。
因为ΔH=ΔH1+ΔH2=0
ΔH2=－ΔH1
所以ΔH1=[n1Cp,m（KCl,s）+n2Cp,m（H2O,l）+K]×（T2－T1）
ΔH2=n1ΔsolHm
K=－[n1Cp,m（KCl,s）+n2Cp,m（H2O,l）]+n1ΔsolHm/（T2－T1）
=－[m1Cp（KCl,s）+m2Cp（H2O,l）]+m1ΔsolHm/M1ΔT
（1）
式中，m1、m2分别为溶解过程加入的KCl（s）和H2O（l）的质量；Cp,m为物质的恒压比热容；Cp（KCl,s）=0.699kJ/（kg·K），Cp（H2O,l）=4.184kJ/（kg·K）；M1为KCl的摩尔质量；ΔT=T2－T1，即为溶解前后系统温度的差值；ΔsolHm为1molKCl溶解于200mLH2O的积分溶解热，其不同温度下的积分溶解热值见附录。
通过式
（1）可计算量热计的K值。
本实验测定1molKNO3溶于200mLH2O的溶解过程的积分溶解热，计算原理同上。
仪器与试剂】
1.仪器：
广口保温瓶（1个）；1/10℃温度计（1支）；容量瓶（200mL，1个）；磁力搅拌器（1台）；贝克曼温度计（1台）。
2.试剂：
KCl（A.R.）；KNO3（A.R.）
实验步骤】
1.量热计的标定
1）准确称取4.1413g的KCl（只要接近这个数值即可）
2）
ρ=1kg/L），倒入广口保温瓶中
用容量瓶准确量取200mL室温下的蒸馏水（密度为
3）按图组装好简单绝热测温式量热计，并调节好贝克曼温度计。
4）打开磁力搅拌器，保持一定的搅拌速率，观察贝克曼温度计的读数变化，待温度变化率基本稳定后，每隔15s记录一次温度，连续记录6次，作为溶解前的温度。
5）打开量热计的盖子，将已称重的KCl迅速倒入量热计并盖好盖子，保持与溶解前相同的搅拌速率，继续每5s记录一次温度，直到温度不再变化时，再连续记录6个温度变化率稳定的点，此6个点作为溶解的后期温度。
6）读取1/10℃温度计的读数，根据此温度从附表中查出相应的KCl的积分溶解热。
2.KNO3积分溶解热的测定
1）准确称取5.6161g的KNO3。
2）用容量瓶准确量取200mL室温下的蒸馏水（密度为ρ=1kg/L），倒入广口保温瓶中，以下操作如1.中的（4）、（5）、（6）。
数据的处理】
1.数据记录
（1）药品称量
表一药品质量记录表
试剂
KCl
KNO3
样品1质量/g
4.1460
5.6125
样品2质量/g
4.1486
5.6021
样品3质量/g
4.1392
5.6220
2）KCl第一次溶解
表二KCl第一次溶解温度记录表
时间/15s
温度/℃
时间/15s
温度/℃
时间/15s
温度/℃
1
23.523
10
22.524
19
22.49
2
23.525
11
22.495
20
22.494
3
23.527
12
22.485
21
22.5
4
23.529
13
22.479
22
22.504
5
23.531
14
22.475
23
22.509
6
23.533
15
22.475
24
22.513
7
23.526
16
22.475
25
22.519
8
22.873
17
22.479
26
22.522
9
22.582
18
22.484
27
22.529
3）KCl第二次溶解
表三KCl第二次溶解温度记录表
时间/15s
温度/℃
时间/15s
温度/℃
时间/15s
温度/℃
1
23.51
17
22.974
33
22.503
2
23.511
18
22.83
34
22.495
3
23.513
19
22.755
35
22.489
4
23.515
20
22.715
36
22.483
5
23.517
21
22.651
37
22.479
6
23.515
22
22.627
38
22.479
7
23.517
23
22.609
39
22.479
8
23.519
24
22.593
40
22.479
9
23.52
25
22.584
41
22.481
10
23.521
26
22.573
42
22.49
11
23.469
27
22.563
43
22.489
12
23.379
28
22.547
44
22.492
13
23.319
29
22.529
45
22.495
14
23.251
30
22.515
46
22.499
15
23.144
31
22.513
47
22.502
16
23.067
32
22.507
48
22.505
4）KCl第三次溶解
表四KCl第三次溶解温度记录表
时间/15s
温度/℃
时间/15s
温度/℃
时间/15s
温度/℃
1
23.162
13
22.139
25
22.147
2
23.163
14
22.119
26
22.151
3
23.164
15
22.105
27
22.154
4
23.164
16
22.101
28
22.155
5
23.165
17
22.095
29
22.159
6
23.165
18
22.095
30
22.155
7
23.129
19
22.095
31
22.163
8
22.822
20
22.097
32
22.162
9
22.515
21
22.111
33
22.165
10
22.363
22
22.125
34
22.17
11
22.23
23
22.139
35
22.175
12
22.179
24
22.145
36
22.179
5）KNO3第一次溶解
表五KNO3第一次溶解温度记录表
时间/15s
温度/℃
时间/15s
温度/℃
时间/15s
温度/℃
1
23.171
13
21.247
24
21.134
2
23.174
14
21.189
25
21.141
3
23.174
15
21.159
26
21.155
4
23.175
16
21.139
27
21.159
5
23.175
17
21.107
28
21.164
6
23.175
18
21.102
29
21.167
7
23.064
19
21.107
30
21.172
8
22.237
20
21.109
31
21.177
9
21.815
21
21.113
32
21.181
10
21.674
22
21.122
33
21.187
11
21.449
23
21.129
34
21.193
12
21.329
6）KNO3第二次溶解
表六KNO3第二次溶解温度记录表
时间/15s
温度/℃
时间/15s
温度/℃
时间/15s
温度/℃
1
23.373
11
21.569
20
21.315
2
23.373
12
21.469
21
21.319
3
23.373
13
21.409
22
21.325
4
23.372
14
21.355
23
21.332
5
23.372
15
21.329
24
21.339
6
23.372
16
21.319
25
21.345
7
23.229
17
21.315
26
21.351
8
22.635
18
21.314
27
21.357
9
22.409
19
21.315
28
21.364
10
21.775
7）KNO3第三次溶解
表七KNO3第三次溶解温度记录表
时间/15s
温度/℃
时间/15s
温度/℃
时间/15s
温度/℃
1
23.167
12
21.159
23
21.125
2
23.167
13
21.129
24
21.133
3
23.167
14
21.113
25
21.14
4
23.165
15
21.105
26
21.145
5
23.165
16
21.101
27
21.152
6
23.167
17
21.101
28
21.159
7
23.147
18
21.101
29
21.165
8
22.251
19
21.103
30
21.17
9
21.64
20
21.105
31
21.177
10
21.349
21
21.112
32
21.182
11
21.229
22
21.119
2.溶解前后的温差校正
1）KCl溶解的雷诺校正图
2）KNO3溶解的雷诺校正图
3.结果计算
①计算量热计的热容根据公式：
K=－[m1Cp（KCl,s）+m2Cp（H2O,l）]+m1ΔsolHm/M1ΔT代入数据，算得K1=0.0111kJ/K；K2=0.0109kJ/K；K3=0.0113kJ/K取平均值K=0.0111
②计算硝酸钾在水中溶解的积分溶解热
根据公式：
ΔsolH=[m1Cp,m（KNO3,s）+m2Cp,m（H2O,l）+K]×（T2－T1）代入数据，算得ΔsolH1=1.7876kJ；ΔsolH2=1.8188kJ；ΔsolH3=1.8375kJ又ΔsolHm=ΔsolH/n1，算得ΔsolHm1=32.2005kJ；ΔsolHm2=32.8229kJ；ΔsolHm3=33.0430kJ取平均值ΔsolHm=32.6888kJ
【实验讨论】
1.根据积分溶解热的定义，可知随着n0增大，ΔsolH应该不断增大的，且增大的速率逐渐变慢。
KNO3固体的溶解过程是一个吸热过程，所以积分溶解热都大于0，本次实验的测量结果均符合正常值。
2.硝酸钾加入快慢的控制，是实验成败的关键。
加得太快，会使得温差过大，体系与环境的热交换加快，测得的溶解热偏低。
加得太慢，一旦温度升到一个较高的值，即使加入所有硝酸钾也无法使温差回到零度以下，导致实验失败。
一般ΔT控制在-0.3℃左右为宜，最低不要超过-0.5℃，但要始终为负值。
实验中要时刻注意温差的变化，掌握好加料的时间和量。
在每次组实验完后，温差回升到0℃以上，此时升温较快，需要及时加入较多的硝酸钾，否则温差可能再无法回到负值。
加料时应小心，以免硝酸钾洒落。
3.磁子的搅拌速度也很重要。
搅拌太慢，硝酸钾难以完全溶解，若实验结束发现有未溶解的硝酸钾，应重复实验。
搅拌太快，会加快散热，且温差归零的时间难以准确记录
4.实验中使用的硝酸钾不是十分干燥，已经略有吸潮。
这对实验结果会有影响（相当于硝酸钾已经溶解了一些）。
实验中，应在其它事宜都准备好后，再称量硝酸钾，称完后盖上盖子，并尽快开始实验。
建议实验过程中将称好的药品放在干燥器中。
【参考文献】
[1]何广平等编著.物理化学实验.北京：
化学工业出版社，2007.12：
71-75.
[2]傅献彩，沈云霞等编.物理化学.第四版.北京：
高等教育出版社，1990.
[3]复旦大学等编.物理化学实验.第3版.北京：
高等教育出版社，2005.
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