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凝固点降低法测定摩尔质量

2012-06-12 22:10阅读：

http://blog.sina.cn/dpool/blog/u/2576207360

凝固点降低法测定摩尔质量

【目的要求】
　　1.测定环已烷的凝固点降低值，计算萘的分子量。
　　2.掌握溶液凝固点的测定技术。
　　3.掌握数字贝克曼温度计的使用方法。
【基本原理】
　　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 = K
f mB (1)
　　式中，Tf*为纯溶剂的凝固点，Tf为溶液的凝固点，mB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WB(g)和溶剂WA(g)，配成稀溶液，则此溶液的质量摩尔浓度为　　

　　式中，MB为溶质的分子量。将该式代入(1)式，整理得:
　　(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。
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。从相律看，溶剂与溶液的冷却曲线形状不同。对纯溶剂两相共存时，自由度f*=1-2+1=0，冷却曲线出现水平线段，其形状如图Ⅲ-9-1(1)所示。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，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，如下图所示。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，并按下右图中所示方法加以校正。但由于冷却曲线不易测出，而真正的平衡浓度又难于直接测定，实验总是用稀溶液，并控制条件使其晶体析出量很少，所以以起始浓度代替平衡浓度，对测定结果不会产生显著影响。

溶剂与溶液的冷却曲线
　　本实验测纯溶剂与溶液凝固点之差，由于差值较小，所以测温需用较精密仪器，本实验使用数字贝克曼温度计。
【仪器和试剂】
1.仪器　　凝固点测定仪1套; 烧杯2个; 数字贝克曼温度计1台; 普通温度计(0℃～50℃)1只; 压片机1个; 移液管(50mL)1只。
2.药品　　环已烷　萘
【实验步骤】 　　
1.仪器设置安装
２.溶剂凝固点的测定
仪器装置如右图所示。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，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0.7℃以后，要快速搅拌(以搅棒下端擦管底)，幅度要尽可能的小，待温度回升后，恢复原来的搅拌，同时用放大镜观察温度计读数，直到温度回升稳定为止，此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，将凝固点管放在空气套管中，缓慢搅拌，使温度逐渐降低，当温度降至近似凝固点时，自支管加入少量晶种，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，记下稳定的温度值，重复测定三次，每次之差不超过0.006℃，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，用压片机将萘压成片，用分析天平精确称重(约0.１５g)，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。重复三次，取平均值。
【数据记录与处理】
　　1.由环已烷的密度，计算所取环已烷的重量WA。　　
　　２.将实验数据列入表中。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　室温： 　　　　　　　大气压力：　　　　　Ｐa
物质
 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
 0
 1
 0
 0
 ΔT=Tf* - Tf
　　　=
　　　=
0
 2
 0
0
 3
 0
萘
 0
 1
 0
 0
0
 2
 0
0
 3
 0

　　3.由所得数据计算萘的分子量，并计算与理论值的相对误差。
【思考与讨论】
1.为什么要先测近似凝固点？
2.根据什么原则考虑加入溶质的量？太多或太少影响如何？
３.当溶质在溶液中有离解、缔合和生成配合的情况时，对其摩尔质量的测定值有何影响？
４.用凝固点降低法测分子量，选择溶剂时应考虑哪些因素？
【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。
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.纯水过冷度约0.7℃～1℃(视搅拌快慢)，为了减少过冷度，而加入少量晶种，每次加入晶种大小应尽量一致。

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