浙江科技大学：《物理化学》课程教学资源（实验指导）实验四 凝固点下降法测定摩尔质量

实验四凝固点下降法测定摩尔质量一，实验目的1.用凝固点降低法测定萘的摩尔质量。2.掌握溶液凝固点的测定技术3.通过实验加深对稀溶液依数性的理解二、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&nb sp; △T=T -T=Kb(1)式中，T为纯溶剂的凝固点，T为溶液的凝固点，bB为溶液中溶质B的质量摩尔浓度，K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m（g）和溶剂mA（g），配成稀溶液，则此溶液的质量摩尔浓度为&nb sp; bB=1000mg/Mg.mA,式中，MB为溶质的分子量。将该式代入（1）式，整理得  Mg=1000 Krmg/AT.mA (g/mol)(2)若已知某溶剂的凝固点降低常数K，值，通过实验测定此溶液的凝固点降低值AT，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（1）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（2）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（2）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。溶剂与溶液的冷却曲线K12R35Vs纯溶剂和溶液的冷却曲线三，实验装置

实验四 凝固点下降法测定摩 尔质量 一．实验目的 1.用凝固点降低法测定萘的摩尔质量。 2.掌握溶液凝固点的测定技术。 3. 通过实验加深对稀溶液依数性的理解。 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 &nb sp; ΔT=Tf * - Tf = Kf bB (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 &nb sp; bB =1000mB /MB.mA, 式中，MB为溶质的分子量。将该式代入(1)式，整理得: &nb sp; MB = 1000 Kf mB /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（1）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（2）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（2）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。 溶剂与溶液的冷却曲线 三．实验装置

2006.11.23 13:09测温探棒测温探棒内管搅棒凝固点管热电话凝固点管2冰槽磁力搅拌子寒剂搅棒空气套管1-测温探棒：2-内管搅棒：3-投料支管：4-凝固点管：5-空气套管6-寒剂搅棒；7-冰槽：8-温度计。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、滤纸、毛巾试剂：环已烷、萘、冰块五，实验步骤1.凝固点测定仪的设置2.调节寒剂的温度取适量冰与水混合，使寒剂温度控制在3一3.5℃C左右，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。3.溶剂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。先将盛环已烷的凝固点管直接插入寒剂中，平稳搅拌使之冷却，当开始有晶体析出时放在空气套管中冷却，观察样品管的降温过程，当温度达到最低点后，又开始回升，回升到最高点后又开始下降。记录最高及最低点温度，此最高点温度即为环已烷的近似凝固点

1-测温探棒；2-内管搅棒；3-投料支管； 4-凝固点管；5-空气套管； 6-寒剂搅棒；7-冰槽； 8-温度计。 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、滤纸、毛巾 试剂：环已烷、萘、冰块 五．实验步骤 1. 凝固点测定仪的设置 2. 调节寒剂的温度 取适量冰与水混合，使寒剂温度控制在3—3.5℃左右，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。 3.溶剂凝固点的测定 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。 先将盛环已烷的凝固点管直接插入寒剂中，平稳搅拌使之冷却，当开始有晶体 析出时放在空气套管中冷却，观察样品管的降温过 程，当温度达到最低点后，又开始回升，回升到最高点 后又开始下降。记录最高及最低点温度，此最高点温度即为环已烷的近似凝固 点

取出凝固点管，用手捂住管壁片刻，同时不断搅拌，使管中固体全部熔化，将凝固点管直接插入寒剂中使之冷却至比近似凝固点略高0.5℃时，将凝固点管放在空气套管中，缓慢搅拌，使温度逐渐降低，当温度降至比近似凝固点低0.2℃时，快速搅拌，待温度回升后，再改为缓慢搅拌。直到温度回升到稳定为止，记录最高及最低点温度，重复测定三次，三次平均值作为纯环已烷的凝固点。4.溶液凝固点的测定取出凝固点管，如前将管中环已烷溶化，用分析天平精确称取萘（约0.15g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，先测近似的凝固点，再精确测定，重复三次，取平均值。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.将实验数据列入表中。记录时间：1次/秒寒剂的温度：第一次第二次第一次第二次室温：大气压力Pa凝固点T体积/物质凝固点降低值萘的分子量质量测量值平均值2环已烷3Mg= 1000 Krmg/△T. mAAT=T-Tf==蔡P32.由所得数据计算萘的分子量，并计算与理论值的相对误差。七．注意事项1.搅拌速度的控制是做好本实验的关键，每次测定应按要求的速度搅拌，并且测溶剂与溶液凝固点时搅拌条件要完全一致。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。2.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。3.在测量过程中，析出的固体越少越好，以减少溶液浓度的变化，才能准确测定溶液的凝固点。若过冷太甚，溶剂凝固越多，溶液的浓度变化太大，使测量值偏低。在过程中可通过加速搅拌、控制过冷温度，加入晶种等控制过冷

取出凝固点管，用手捂住管壁片刻，同时不断搅拌，使管中固体全部熔化，将 凝固点管直接插入寒剂中使之冷却至比近似凝固点略 高0.5℃时，将凝固点管放在空气套管中，缓慢搅拌 ，使温度逐渐降低，当温度降至比近似凝固点低0.2℃时，快速搅拌，待温度回升 后，再改为缓慢搅拌。 直到温度回升到稳定为止，记录最高及最低点温度，重复测定三次，三次平均值作为纯环已烷的凝固点。 4.溶液凝固点的测定 取出凝固点管，如前将管中环已烷溶化，用分析天平精确称取萘(约0.15g)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，先测近似的凝固点，再精确测定，重复三次，取 平均值。 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.将实验数据列入表中。 记录时间： 1 次/ 秒 寒剂的温度： 第一次 第二次 第一次 第二次 室温： 大气压力： Pa 物质 体积/ 质量 凝固点Tf 凝固点降低值 萘的分子量 测量值 平均值 环已烷 1 ΔT= Tf * - Tf = MB = 1000 Kf mB /ΔT. mA = 2 3 萘 1 2 3 2.由所得数据计算萘的分子量，并计算与理论值的相对误差。 七．注意事项 1.搅拌速度的控制是做好本实验的关键，每次测定应按要求的速度搅拌，并且测溶剂与溶液凝固点 时搅拌条件要完全一致。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。 2.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。 3. 在测量过程中，析出的固体越少越好，以减少溶液浓度的变化，才能准确测定溶液的凝固点。若 过冷太甚，溶剂凝固越多，溶液的 浓度变化太大，使测量值偏低。在过程中可通过加速搅拌、控制过冷温 度，加入晶种等控制过冷