凝固点下降法测定物质分子量.docx
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凝固点下降法测定物质分子量
凝固点下降法测定物质分子量
一．实验目的
1．利用凝固点降低法测定稀溶液中溶质的分子量
2．训练贝克曼温度计的使用
二．实验原理
1.凝固点降低法测分子量的原理
当稀溶液凝固析出纯固体溶剂时，则溶液的凝固点低于纯溶剂的凝固点，其降低值与溶液的质量摩尔浓度成正比。
即
ΔT=Tf*-Tf =KfbB
（1）式中，Tf*为纯溶剂的凝固点，Tf为溶液的凝固点，bB为溶液中溶质B的质量摩尔浓度，Kf为溶剂的质量摩尔凝固点降低常数，它的数值仅与溶剂的性质有关。
若称取一定量的溶质mB（g）和溶剂mA（g），配成稀溶液，则此溶液的质量摩尔浓度为bB=1000mB/MB.mA,式中，MB为溶质的分子量。
将该式代入
（1）式，整理得:
MB =1000KfmB/ΔT. mA （g/mol）
（2）若已知某溶剂的凝固点降低常数Kf值，通过实验测定此溶液的凝固点降低值ΔT，即可计算溶质的分子量MB。
2.凝固点测量原理
通常测凝固点的方法是将溶液逐渐冷却，但冷却到凝固点，并不析出晶体，往往成为过冷溶液。
然后由于搅拌或加入晶种促使溶剂结晶，由结晶放出的凝固热，使体系温度回升，当放热与散热达到平衡时，温度不再改变。
此固液两相共存的平衡温度即为溶液的凝固点。
但过冷太厉害或寒剂温度过低，则凝固热抵偿不了散热，此时温度不能回升到凝固点，在温度低于凝固点时完全凝固，就得不到正确的凝固点。
溶剂与溶液的冷却曲线形状不同。
对纯溶剂两相共存时，冷却曲线出现水平线段，其形状如图（a）所示。
对溶液两相共存时，温度仍可下降，但由于溶剂凝固时放出凝固热，使温度回升，但回升到最高点又开始下降，所以冷却曲线不出现水平线段，而斜率发生变化，如图（b）所示。
由于溶剂析出后，剩余溶液浓度变大，显然回升的最高温度不是原浓度溶液的凝固点，严格的做法应作冷却曲线，并按图（b）中所示方法加以校正。
但如果溶液过冷程度不大，析出固体溶剂的量很少，对原始溶液浓度影响不大，则以过冷回升的最高温度作为溶液的凝固点。
三．实验装置
四.仪器及试剂：
仪器：
凝固点测定仪、电子温差仪、电子分析天平、25mL移液管、洗耳球、凝固点管、空气套管、大烧杯。
试剂：
环已烷、萘、冰块
五．实验步骤
1.按实验装置图安装好实验仪器。
取适量冰与水混合，使寒剂温度保持在3—5℃左右在。
3.纯溶剂环己烷凝固点的测定
用移液管向清洁、干燥的凝固点管内加入25mL环已烷，并记下环已烷的温度（注意冰面要高于冷冻中环己烷液面）。
撞上温度计和搅拌棒，使搅拌棒能上下自由运动，而不与温度计有摩擦，并把凝固点管插入作为空气浴的外套管中（注意勿使凝固点管外壁相接触）均匀缓慢的搅拌，注意温度的变化，当水银柱降到温度计刻度范围内时，开始计时，每20秒记录温度一次。
4.溶液凝固点的测定
取出凝固点管，将管中环已烷溶化，用分析天平精确称取萘（约0.2815g）加入凝固点管中，待全部溶解后，测定溶液的凝固点。
测定方法与环已烷的相同，记录好实验数据。
5.实验完成后，洗净样品管，关闭电源，弃取冰水浴中的冷却水，擦干搅拌器，整理实验台。
六．实验数据记录与处理
1.实验数据处理
数据1：
环己烷凝固过程温度变化表（精确测量1）
时间（/s）
温度（/℃）
时间（/s）
温度（/℃）
时间（/s）
温度（/℃）
15
7.393
525
6.784
1035
6.665
30
7.315
540
6.781
1050
6.665
45
7.252
555
6.782
1065
6.665
60
7.194
570
6.778
1080
6.665
75
7.146
585
6.776
1095
6.664
90
7.101
600
6.775
1110
6.666
105
7.064
615
6.777
1125
6.669
120
7.033
630
6.775
1140
6.675
135
7.003
645
6.771
1155
6.676
150
6.976
660
6.770
1170
6.674
165
6.952
675
6.772
1185
6.674
180
6.934
690
6.770
1200
6.674
195
6.916
705
6.766
1215
6.672
210
6.898
720
6.768
1230
6.668
225
6.884
735
6.765
1245
6.666
240
6.871
750
6.761
1260
6.667
255
6.857
765
6.760
1275
6.662
270
6.846
780
6.761
1290
6.657
285
6.841
795
6.752
1305
6.659
300
6.833
810
6.740
1320
6.654
315
6.823
825
6.735
1335
6.650
330
6.819
840
6.727
1350
6.647
345
6.813
855
6.719
1365
6.646
360
6.807
870
6.713
1380
6.641
375
6.802
885
6.708
1395
6.636
390
6.801
900
6.704
1410
6.636
405
6.797
915
6.696
1425
6.632
420
6.792
930
6.694
1440
6.627
435
6.792
945
6.689
1455
6.624
450
6.792
960
6.683
1470
6.623
465
6.791
975
6.679
1485
6.620
480
6.786
990
6.679
495
6.785
1005
6.671
510
6.785
1020
6.665
数据2：
环己烷凝固过程温度变化表（精确测量2）
时间（/s）
温度（/℃）
时间（/s）
温度（/℃）
时间（/s）
温度（/℃）
15
7.076
450
6.827
885
6.703
30
7.058
465
6.820
900
6.695
45
7.040
480
6.816
915
6.691
60
7.025
495
6.813
930
6.684
75
7.015
510
6.810
945
6.676
90
7.003
525
6.802
960
6.668
105
6.989
540
6.796
975
6.664
120
6.982
555
6.792
990
6.657
135
6.973
570
6.788
1005
6.650
150
6.963
585
6.781
1020
6.644
165
6.956
600
6.781
1035
6.640
180
6.951
615
6.780
1050
6.631
195
6.943
630
6.775
1065
6.622
210
6.934
645
6.772
1080
6.618
225
6.929
660
6.772
1095
6.609
240
6.922
675
6.768
1110
6.597
255
6.913
690
6.762
1125
6.589
270
6.908
705
6.761
1140
6.582
285
6.904
720
6.755
1155
6.572
300
6.897
735
6.750
1170
6.558
315
6.888
750
6.747
1185
6.551
330
6.881
765
6.743
1200
6.541
345
6.873
780
6.736
1215
6.529
360
6.863
795
6.731
1230
6.517
375
6.857
810
6.729
1245
6.507
390
6.853
825
6.724
1260
6.495
405
6.846
840
6.718
1275
6.479
420
6.838
855
6.713
1290
6.470
435
6.834
870
6.710
数据3：
（萘的质量：
0.1790g）
萘的环己烷稀溶液凝固过程温度变化表（粗略测量）
时间（/s）
温度（/℃）
时间（/s）
温度（/℃）
时间（/s）
温度（/℃）
15
5.070
345
4.786
675
4.252
30
5.052
360
4.766
690
4.219
45
5.036
375
4.748
705
4.187
60
5.021
390
4.729
720
4.152
75
5.008
405
4.709
735
4.117
90
4.991
420
4.686
750
4.085
105
4.976
435
4.667
765
4.053
120
4.966
450
4.645
780
4.020
135
4.956
465
4.621
795
3.987
150
4.947
480
4.599
810
3.956
165
4.938
495
4.576
825
3.925
180
4.932
510
4.551
840
3.894
195
4.924
525
4.523
855
3.856
210
4.912
540
4.500
870
3.820
225
4.904
555
4.473
885
3.785
240
4.892
570
4.445
900
3.749
255
4.878
585
4.417
915
3.715
270
4.864
600
4.391
930
3.679
285
4.853
615
4.362
945
3.641
300
4.837
630
4.331
960
3.611
315
4.819
645
4.304
975
3.571
330
4.804
660
4.280
2.由所得数据计算萘的分子量，与理论值的相对误差。
实验数据：
环己烷纯溶剂的实验凝固点温度为：
6.676℃；
萘的环己烷稀溶液的实验凝固点温度为：
4.909℃；
ΔT=1.767℃或1.767K
萘的质量：
0.1790g；
环己烷的体积：
20ml。
理论参考数据：
环己烷的凝固点降低常数值：
Kf=20.0K·kg/mol
环己烷纯溶剂的密度：
0.797g/cm3
理论萘的相对分子质量：
128.18g/mol
实际测得的萘的相对分子质量：
相对误差：
七．注意事项
实验所用的内套管必须洁净、干燥。
搅拌速度的控制是做好本实验的关键，在实验过程中交办的数度要均匀，并且测溶剂与溶液凝固点时搅拌条件要完全一致。
准确读取温度也是实验的关键所在，所以读数时要小心。
寒剂温度对实验结果也有很大影响，过高会导致冷却太慢，过低则测不出正确的凝固点。
最好用压片或整块的样品，如用粉末状物，要防止年在凝固点管壁上。
八．思考与导论
1．精确测量的因素有哪些？
答：
时间间隔的大小，读数的准确度，多次试验，均匀搅拌。
2．当溶质在溶液中有离解、绨合和生成络合物时，对分子质量的测定值有何影响？
答：
如果出现这种情况，就会引起溶质分子数目的减少，从而引起凝固点的测定值升高。
3：
凝固点降低法测定相对分子质量的公式在什么条件下才能适用?
答：
条件是在溶液中的溶质没有发生离解，绨合和生成络合物的条件下才能适用。
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