凝固点降低法测摩尔质量

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1、凝固点降低法测摩尔质量一、实验目的：1 掌握用凝固点降低法测定物质相对摩尔质量的方法。2 通过实验加深对稀溶液依数性质的理解。3. 掌握贝克曼温度计的使用。二、实验原理溶液的凝固点：在一定压力下，固体溶剂与溶液成平衡时的温度。稀溶液具有依数性，稀溶液的凝固点降低纯容剂。在确定了溶剂的种类和数量后，溶液凝固点降低值仅仅取决m = _x1000于所含溶质分子M W的数目。1000-gf AT，W M的单位为g/mol凝固点降低值的多少，直接反映了溶液中溶质的质点数目。溶质在溶液中有离解、缔合、溶剂化和络合物生成等情况存在，都会影响溶质在溶剂中的表观摩尔质量。因此溶液的凝固点降低法可用于研究溶液的电

2、解质电离度，溶质的缔合度，溶剂的渗 透系数和活度系数等。由此可见，实验的成功与否决定于凝固点的精确测量。凝固点测定方法是将已知浓度的溶液逐渐冷却成过冷溶液，然后促使溶 液结晶；当晶体生成时，放出的凝固热使体系温度回升，当放热与散热达 成平衡时，温度不再改变，此固液两相达 成平衡的温度，即为溶液的凝固 点。本实验测定纯溶剂和溶液的凝固点之差。 成时，放出的凝固热使体系温度回升，当放热与散热达成平衡时，温度不 再改变，此固液两相达成平衡的温度，即为溶液的凝固点。本实验测定纯 溶剂和溶液的凝固点之差。纯溶剂（单组分）在凝固前温度随时间均匀下降，当达到凝固点时，固 体析出，放出热量，补偿了对环境的热散

3、失，因而温度保持恒定，直到全 部凝固后，温度再均匀下降，其冷却曲线见图中曲线（a）。但实际上，只有 固相充分分散到液相中，也就是固液两相的接触面相当大时，平衡才能到 达，画出（a）冷却曲线。实际测量中，将纯溶体冷却，达到凝固点时，由于固是逐渐析出， 当凝固热放出速率小于冷却速率，温度会不断下降，难以确定凝固点温度 为此，采取方法是，先使液体过冷，再突然搅拌，固相骤然析出大量微小 晶体，两相充分接触，放出大量凝固热，温度回升，达到凝固点温度，保 持恒定，然后再开始下降。见图中曲线（b）。溶液的冷却情况与此不同，纯溶剂两相共存时，自由度f*= 1-2+1 = 0，而对于溶液，当冷却到凝固点，开始析

4、出固态纯溶剂，自由度f*=2-2+1 =1，温度仍可下降。并且随着溶剂的析出，溶液浓度相应增大。所以溶液 的凝固点随着溶剂的析出，浓度变大而不断下降，在冷却曲线上得不到温 度不变的水平线段。见图中曲线（c）。在实际测量时，如果溶液过冷程度不大，析出的固体溶剂比较少，浓度 变化比较小，则过冷回升的温度可作为溶液的凝固点，见图中曲线（ d）； 如果溶液过冷程度比较大，析出的固体溶剂比较多，浓度变化较大，则过 冷回升的温度低于溶液的凝固点，见图中曲线（e）。因此实验中要控制过 冷程度，不能大，并且每次的过冷程度要一样。热不能做到，要对冷却曲 线进行校正，见图中曲线（f）。或画出步冷曲线，确定凝固点，

5、见图中曲 线（g）。三、仪器与药品：分子量测定仪一套；普通温度计（0-50C） 1支；20ml移液管1支； 压片机一台；贝克曼温度计1支。大烧杯（600ml） 1只； 苯或环已烷（A. R.）,荼（A. R.）。四、实验步骡：1. 按图所示安装凝固点测定仪,注意测定管,搅棒都须清洁、干燥, 温差测量仪的探 头,温度计都须与搅拌棒有一定空隙。防止搅拌时发生摩擦。2. 调节水浴温度，在2C左右，并应经常搅拌，不断加入碎冰，使冰浴 温度保持基本不变。3. 调节贝克曼温度计。使其在5C的水中，水银柱停在3C左右。（应 放在10C水中恒温）4. 纯奔凝固点测量： 准确移取20毫升苯，小心注入测定管中，塞

6、紧。（1）苯凝固点近似值测量。直接放入冰浴中，不断移动搅拌棒， 使其冷却。当刚有固体析出时，迅速取出测定管，擦干管外冰水，插入空 气套管中，缓慢均匀搅拌，观察温度，直至温度稳定，即为环己烷的凝固 点近似值。（ 2）苯凝固点精确值测量。取出测定管，用手温热，同时搅拌， 使管中固体完全熔化；再将测定管直接插入冰浴中，缓慢搅拌，使苯迅速 冷却，当温度降至高于凝固点参考温度0.5C时，迅速取出测定管，擦干, 放入空气套管中，每秒搅拌一次，使环己烷温度均匀下降，当温度低于凝 固点近似值0.2C左右，急速搅拌，(防止过冷超过0.5C),促使固体析出, 温度开始上升，搅拌减慢，注意观察温度的变化，直至稳定，

7、此即为环己 烷的凝固点。重复测定三次。要求环己烷凝固点的绝对平均误差小于土 0003C。5溶液凝固点的测定。取出测定管，温热之，使管中的苯熔化，从测定管的支管加入事先压成片 状的 0.2g0.3g 的萘，待溶解后用“4”中方法测定溶液的凝固点。先测 凝固点的近似值，再精确测之。溶液凝固点是取过冷后温度回升所达的最 后温度，重复三次，要求绝对平均误差小于土 0.003C。取其平均值。再加第二个事先压成片状的 0.1g0.2g 的萘，按同样方法。精确测量 其凝固点。五、实验注意事项：1. 冰浴温度不低于溶液凝固点3C为宜。2. 测定凝固点温度时，注意过冷温度不能超过0. 5C。3. 溶剂，溶质的纯

8、度都直接影响实验的结果。防止水进入溶液中。六、数据处理：1. 苯的密度公式：p (g/cm3)=0.9001X 103 tC2. 苯的冰点下降常数K =5.12，代入测量的温度差 T,计算出萘的f相对分子量。3. 萘的相对分子量的理论值为128.17 g/mol，计算测量的相对误差。七、思考题：1. 凝固点降低法测相对分子量公式，在什么条件下才能适用？ 答：是稀溶液。2. 在冷却过程中，冷冻管内固液相之间和寒剂之间，有哪些热交换？， 它们对凝固点测量有何影响？答：液相变成固相时放出凝固热，固液与寒剂之间热传导。当凝固热放 出速率小于冷却速率，会发出过冷现象，使凝固点测量偏低。3. 当溶质在溶液

9、中有离解、缔合和生成络合物的情况时，对相对分子量 的测量值影响如何？答：有离解时，测量出浓度m偏大，m=g/M,测出的分子量偏小，发出 负偏差。有缔合和生成络合物时，测量m编小，测出的分子量偏大，发出正 偏差。4. 影响凝固点精确测量的因素有哪些？ 答：称量误差、测量误差；控制过冷程度、搅拌速率，溶剂苯的纯度、温度计读数等。5. 什么是凝固点？纯溶剂的凝固点与溶液的凝固点的含义是否相同？6. 液体冷却时为什么产生过冷现象? 如何控制过冷程度? 答：由于开始结晶出的微小晶粒的饱和蒸气压大于同温度下的液体饱和蒸气压，所以往往产生过冷现象。 先测量液体的凝固点近似值，温热后， 再冷却液体到凝固点近似

10、值以下0.2C左右，再突然搅拌，使温度回升。7 根据什么原则考虑加入溶质的量?太多太少影响如何?答：本实验的误差主要来源于厶T的测量，根据测量误差原理， T值 越大，测量出的分子量误差越小 T=Kfm, m大，则 T也大，应多加入溶 质，但家人太多，不是稀溶液，上面公式不能用。因此加入溶质要适当， 一般使凝固点下降0.5C为宜。8为什么测定溶剂的凝固点时，过冷程度大一些对测定结果影响不大， 而测定溶液凝固点时却必须尽量减少过冷现象? 答：过冷程度大，温度回升不到凝固点，测量出凝固点偏低。9. 实验中为什么每次过冷程度都要一致？ 答：因为过冷程度不同，析出的固体两多少同，溶液的浓度也同，测出 凝固点也会不同。10. 为什么对溶液测量时，析出的固体越少越好？ 答：析出的固体越少，溶液的浓度变化越小，凝固点变化小，测量误差 小。