凝固点降低法测定摩尔质量.doc

螈蝿袆凝固点降低法测定摩尔质量肄薁羃目的要求螁衿袄(1)掌握溶液凝固点的测定技术,并加深对稀溶液依数性性质的理解蒅芃蚂(2)掌握精密数字温度(温差)测量仪的使用方法。薀羈衿(3)测定水的凝固点降低值,计算尿素(或蔗糖)的摩尔质量袆蚁蝿二、实验原理艿肈螇理想稀薄溶液具有依数性,凝固点降低就是依数性的一种表现。即对一定量的某溶剂,其理想稀薄溶液凝固点下降的数值只与所含非挥发性溶质的粒子数目有关,而与溶质的特性无关。芇蒃螆假设溶质在溶液中不发生缔合和分解,也不与固态纯溶剂生成固溶体,则由热力学理论出发,可以导出理想稀薄溶液的凝固点降低值∆Tf(即纯溶剂和溶液的凝固点之差)与溶质质量摩尔浓度bB之间的关系:莂膈莄(1)蒄膅衿由此可导出计算溶质摩尔质量MB的公式:肁膈膈(2)袅薂薈以上各式中:,分别为纯溶剂、溶液的凝固点,单位K;mA、mB分别为溶剂、溶质的质量,单位kg;Kf为溶剂的凝固点降低常数,与溶剂性质有关,单位K·kg·mol-1;MB为溶质的摩尔质量,单位kg·mol-1。袀芈膃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∆Tf,可根据式(2)式计算溶质的摩尔质量MB。芅芄芃显然,全部实验操作归结为凝固点的精确测量。其方法是将溶液逐渐冷却成为过冷溶液,然后通过搅拌或加入晶种促使溶剂结晶,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,此固液两相平衡共存的温度,即为溶液的凝固点。本实验测纯溶剂与溶液凝固点之差,由于差值较小,所以测温采用精密数字温度9温差)测量仪或贝克曼温度计。蚈莈蕿蚆螂羅从相律看,溶剂与溶液的冷却曲线形状不同。对纯溶剂,固-液两相共存时,自由度f=1-2+1=0,冷却曲线形状如图2-8-1(1)所示,水平线段对应着纯溶剂的凝固点。对溶液两相共存时,自由度f=2-2+1=1,温度仍可下降,但由于溶剂凝固时放出凝固热使温度回升,并且回升到最高点又开始下降,所以冷却曲线如图2-8-1(2)所示,所以不出现水平线段。由于溶剂析出后,剩余温度浓度逐渐增大,溶液的凝固点也要逐渐下降,在冷却曲线上得不到温度不变的水平线段。如果溶液的过冷程度不大,可以将温度回升的最高值作为溶液的凝固点;若过冷程度过大,则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2-8-1(2)所示方法加以校正。蚁蒈膆螃蒄莃三、仪器及试剂蒀薈羀仪器:凝固点测定仪1套,精密数字温度(温差)测量仪1台或贝克曼温度计1支,分析天平1台;普通温度计(0℃-50℃)1支,压片机1台;移液管(50mL)1支,膄羂蚇试剂:尿素(A·R),蔗糖(A·R);粗盐,冰。腿蚇羄四、实验步骤薅蚄莃(1)调节精密数字温度(温差)测量仪:按照精密数字温度(温差)测量仪的调节方法调节测量仪(2)调节寒剂的温度:取适量粗盐与冰水混合,使寒剂温度为-2℃~-3℃,浴在实验过程中不断搅拌并不断补充碎冰,使寒剂保持此温度。节螇莀(3)溶剂凝固点的测定:仪器装置如图2-8-2所示。用移液管向清洁、干燥的凝固点管内加入30mL纯水,并记下水的温度,插入调节好的精密数字温度(温差)测量仪的温度传感器,且拉动搅拌同时应避免碰壁及产生摩擦。羆肂膅先将盛水的凝固点管直接插入寒剂中,上下移动搅棒(勿拉过液面,约每秒钟一次),使水的温度逐渐降低。当过冷到冰点以后,要快速搅拌(以搅棒下端擦管底),幅度要尽可能小。待温度回升后,恢复原来的搅拌,同时注意观察温差测量仪的数字变化,直到温度回升稳定为止,此温度即为水旳近似凝固点。羁螇螃取出凝固点管,用手捂住管壁片刻,同时不断搅拌,使管中固体全部融化。将凝固管放在空气套管中,缓缓搅拌,使温度逐渐降低,℃时,自支管加入晶种,并快速搅拌(在液体上部),待温度回升后,再改为缓慢搅拌。直到温度回升到稳定为止,重复测定3次,℃,3次平均值作为纯水的凝固点。莇袄蒃(4)溶液凝固点的测定:取出凝固点管,如前将管中冰溶化,用压片机将尿素(或蔗糖)压成片,用分析天平精确称重(),℃,自凝固点管的支管加入样品,待全部溶解后,测定溶液的凝固点。测定方法与纯水的相同,先测近似的凝固点,再精确测定,但溶液凝固点是取回升后所达到的最高温度。重复3次,取平均值。螀袇蒇五、注意事项蒄芁袇(1)搅拌速度的控制是做好本实验的关键,每次测定应按要求速度搅拌,并且测溶剂与溶液凝固点时搅拌条件要完全一致:;此外,准确读取温度也是实验的关键所在,应读准至小数点后第三位。蕿羇薂(2)环境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。袄羃薃(3)℃~1℃(视搅拌快慢),为了减少过冷,可加入少量晶种,每次加入晶种大小应尽量一致