温州大学：材料工程实验教案（物理化学实验PPT）硝酸钾溶解过程热力学性质的综合测定

物理化学实验KNO3溶解热的测定陈伟化学与材料工程学院2015年4月

KNO3溶解热的测定 陈 伟 化学与材料工程学院 2015年4月 物理化学实验

一实验自的和要求掌握电热补偿法测定热效应的基本原理用电热补偿法测定KNO.在不同浓度水溶液中的积分溶解热。用作图法求KNO，在水中的微分冲淡热、积分冲淡热和微分溶解热返页页回

一 实验目的和要求  掌握电热补偿法测定热效应的基本原理。  用电热补偿法测定KNO3在不同浓度水溶液中 的积分溶解热。  用作图法求KNO3在水中的微分冲淡热、积分 冲淡热和微分溶解热

二实验原理1、在热化学中，关于溶解过程的热效应，引进下列几个基本概念。溶解热：在恒温恒压下，n，摩尔溶质溶于n，摩尔溶剂或溶于某浓度的溶液）中产生的热效应，用Q表示，溶解热可分为积分（或称变浓）溶解热和微分（或称定浓）溶解热。积分溶解热：在恒温恒压下，一摩尔溶质溶于n.摩尔溶剂中产生的热效应，用Q表示。微分溶解热：在恒温恒压下，一摩尔溶质溶于某一确定浓度的无限量的溶液中产生的热效应，以aQaQ表示，简写为On2On2T,P,nhC页页返回

二 实验原理 1、在热化学中，关于溶解过程的热效应，引进下列几个基 本概念。 溶解热：在恒温恒压下，n2摩尔溶质溶于n1摩尔溶剂(或溶于某浓度的 溶液)中产生的热效应，用Q表示，溶解热可分为积分(或称变浓)溶解 热和微分(或称定浓)溶解热。 积分溶解热：在恒温恒压下，一摩尔溶质溶于n0摩尔溶剂中产生的 热效应，用Qs表示。 微分溶解热：在恒温恒压下，一摩尔溶质溶于某一确定浓度的无限 量的溶液中产生的热效应，以 表示，简写为 1 2 , , n Q T P n           1 2 n Q n          

二实验原理冲淡热：在恒温恒压下，一摩尔溶剂加到某浓度的溶液中使之冲淡所产生的热效应。冲淡热也可分为积分（或变浓）冲淡热和微分（或定浓）冲淡热两种。积分冲淡热：在恒温恒压下，把原含一摩尔溶质及no摩尔溶剂的溶液冲淡到含溶剂为noz时的热效应，亦即为某两浓度溶液的积分溶解热之差，以Q.表示。微分冲淡热：在恒温恒压下，一摩尔溶剂加入某一确定浓度的无限量的溶液中产生的热效应，以Qao表示，简写为On,)T,Pnan,n页下页返回R

二 实验原理 冲淡热：在恒温恒压下，一摩尔溶剂加到某浓度的溶液中使之冲淡所 产生的热效应。冲淡热也可分为积分(或变浓)冲淡热和微分(或定浓)冲 淡热两种。 积分冲淡热：在恒温恒压下，把原含一摩尔溶质及n01摩尔溶剂的溶液 冲淡到含溶剂为n02时的热效应，亦即为某两浓度溶液的积分溶解热之 差，以Qd表示。 微分冲淡热：在恒温恒压下，一摩尔溶剂加入某一确定浓度的无限量 的溶液中产生的热效应，以 2 1 , , n Q T P n           表示，简写为 2 1 n Q n          

二实验原理在定温定压下(17-1)Q=-AaH-f(nAn)对Q进行全微分，即QQaQ(17-2)dngdQ=dnA+naneT.P-nAJT.p.in对式（17-2）两边积分可得QQQQQ=nA+(17-3)nBanAanBT.P-mBT.PAMAnA则式（17-3）两边除以B，并定义nonBQQaQQnAaQaQ+二noX(17-4)angananBanAT.ponysnBT-P.nAanBT.P.eT.P."A把Q一nQ，nAnno代人式（17-4），进一步化解得QQ:QQQ=十n趣美ano(17-5)ansT.p.npT.p.n

二 实验原理

二实验原理2.积分溶解热（O）可由实验直接测定，其它三种热效应则通过Q，一no曲线求得。Ees+Qd在图中，AB与FG分别A+E为一摩尔溶质溶于n和ano2摩尔溶剂时的积分溶Sngn2D:解热QsFE表示在含有+一摩尔溶质的溶液中加80ang入溶剂，使溶剂量由no:BIG+摩尔增加到no摩尔过程0nono2noi的积分冲淡QdQ,-n,关系图页下返页回

二 实验原理 2．积分溶解热(QS )可由实验直接测定，其它三种热效 应则通过 Qs − n0 曲线求得。 Qs -n0关系图 在图中，AB与FG分别 为一摩尔溶质溶于n01和 n02摩尔溶剂时的积分溶 解热QS， FE表示在含有 一摩尔溶质的溶液中加 入溶剂，使溶剂量由n01 摩尔增加到n02摩尔过程 的积分冲淡Qd

二实验原理（1）曲线A点的切线斜率FOY等于该浓度溶液的微分冲Qd8淡热-AD/CD。:EaQ（2）切线在纵轴上的截距OnD:C+等于该浓度的微分溶解热T80ang可见，欲求溶解过程的各:BIG种热效应，首先要测定各0non2Noi种浓度下的积分溶解热，Q,-n关系图然后作图计算。Qs=Q微分溶解+ nQ微分冲淡页下页返回

二 实验原理 （1）曲线A点的切线斜率 等于该浓度溶液的微分冲 淡热=AD/CD 。 （2）切线在纵轴上的截距 等于该浓度的微分溶解热。 可见，欲求溶解过程的各 种热效应，首先要测定各 种浓度下的积分溶解热， 然后作图计算。 Qs -n0关系图 Qs=Q微分溶解 + n0Q微分冲淡

二实验原理3.测量热效应是在“量热计”中进行。本实验采用绝热式测温量热计，它是一个包括量热器、搅拌器、电加热器和温度计等的量热系统，装置及电路图如图所示。1、直流伏特计；2.直流毫安表；3.直流稳压电源；4.测温部件；5.搅拌器；6、加样漏斗量热器及其电路图页返页回

二 实验原理 ３．测量热效应是在“量热计”中进行 。本实验采用绝热式测温量热计，它是一个包括量热器、搅拌器、 电加热器和温度计等的量热系统，装置及电路图如图所示 。 1、直流伏特计； 2. 直流毫安表； 3. 直流稳压电源； 4. 测温部件； 5. 搅拌器； 6、加样漏斗 量热器及其电路图

二实验原理先测定体系的起始温度T，溶解过程中体系温度随吸热反应进行而降低，再用电加热法使体系升温至起始温度，根据所消耗电能求出热效应Q。Q= I?Rt = IUt本实验采用电热补偿法，测定KNO，在水溶液中的积分溶解热，并通过图解法求出其它三种热效应。页页返K回

二 实验原理 先测定体系的起始温度T，溶解过程中体系温度随吸热反 应进行而降低，再用电加热法使体系升温至起始温度，根据 所消耗电能求出热效应Q。 Q = I Rt = IUt 2 本实验采用电热补偿法，测定KNO3在水溶液中的积 分溶解热，并通过图解法求出其它三种热效应

三仪器试剂实验装置1套（包括杜瓦瓶、搅拌器、加热器、测温部件、加样漏斗）；1台;直流稳压电源1台；电子分析天平1只;直流毫安表1只；直流伏特计秒表1只;称量瓶8个1只;干燥器研钵1个。KNO（化学纯）（研细，在110℃烘干，保存于干燥器中）页T页返回

三 仪器试剂 ⚫ 实验装置 1套（包括杜瓦瓶、搅拌器、加热器、测 温部件、加样漏斗）; ⚫ 直流稳压电源 1台; ⚫ 电子分析天平 1台； ⚫ 直流毫安表 1只; ⚫ 直流伏特计 1只; ⚫ 秒表 1只; ⚫ 称量瓶 8个; ⚫ 干燥器 1只; ⚫ 研钵 1个。 ⚫ KNO3 (化学纯)（研细，在110℃烘干，保存于干燥器中）