凝固点降低法测定摩尔质量实验报告
凝固点降低法测定摩尔质量实验报告
一、实验目的
1．用凝固点降低法测定萘的摩尔质量。
2．掌握用贝克曼法测定溶液凝固点降低的方法。
3．能熟练地调节和使用精密电子温差测量仪。
4．训练间接误差计算方法。
二、实验原理
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溶质的粒子数目有关，而与溶质的特性无关。
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∆Tf与溶质质量摩尔浓度bB之间的关系：
（1）
或
（2）
由此可导出计算溶质摩尔质量MB的公式
（3）
以上几式中，
——分别为纯溶剂、溶液的凝固点，K；
mA、mB——分别为溶剂、溶质的质量kg;
Kf一一溶剂的凝固点下降常数,K·kg·mol-1 ;
MB——溶质的摩尔质量，kg·mol-1.
若已知Kf，测得∆Tf，便可用(3)式求得MB。也可由(2)式通过∆Tf-mB，线性回归以斜率求得MB。
凝固点降低的测定方法有下列几种：
1．平衡法
这是最准确的方法。先测纯溶剂的液体和因体两相平衡的温度，再测溶液与纯溶剂固体两相平衡的温度，同时取一定量平衡时之液相，分析其浓度。
2．Rast法
樟脑的Kf值特别大，因此很容易得到较大的∆Tf,，这样便可用普通温度计测定凝固点降低。
3．贝克曼法〔即过冷法)
本实验即采用此法。
过冷法是将液体逐渐冷却，当液体温度到达或稍低于其凝固点时，由于新相形成需要一定的能量，故结晶并不析出，这就是所谓过冷现象。若此时加以搅拌或加入品种，促使晶核产生，则大量晶体会很快形成，并放出凝固潜热，使系统温度迅速回升。温度上升的最高点即为凝固点。对纯溶剂来说，在定压条件下凝固点是固定不变的，因为此时自由度为0，见图4—1(a)，待纯溶剂全部凝固后温度才会下降。而溶液的凝固点则不是一个恒定值。若将溶液逐步冷却，其冷却曲线与纯溶剂冷却曲线不同，见图4—1(b)。因此测量溶液凝固点时，决不能过冷太多。如过冷很多则应测出冷却曲线，按图4—1(b)所示的方法进行校正。
三、仪器与药品 生产厂家 南大万和
详见 www.iapnju.com/_d269356633.htm www.njuwh.com/product_view.asp?id=59
FPD-2A凝固点降低试验装置：
JDW-3F精密温差测量仪 FPD-2A凝固点（冰点仪）搅拌装置 ， 凝固点下降专用玻璃，南京大学应用物理研究所专用实验软件
FPD-3A凝固点降低试验装置：
JDT-4B精密温度温差测量仪（含加接口）FPD-2A凝固点（冰点仪）；搅拌装置，凝固点下降专用玻璃，南京大学应用物理研究所专用实验软件
凝固点降低实验装置1套；精密电子温差测量仪、普通温度计(0一25℃)各1支；25m1移液管1支；分析天平l台，放大镜1个。
分析纯的苯、萘。
四、实验步骤
1．调节精密电子温差测量仪
按照附录中仪器3的方法调节精密电子温差测量仪，使纯苯的凝固点5．5℃位于精密电子温差测量仪的3。附近。
2．安装实验装置
图4—2为凝固点降低实验装置。冰水浴槽中装入三分之二的冰和三分之一的水，使浴槽温度在2℃以下。用移液管取25ml分析纯的苯放入内套管里。注意冰水面要高于内套管中的苯液面。将精密电子温差测量仪擦干插入内套管，检查搅拌棒，使它能上下自由运动而不摩擦温度计。
3．测定纯溶剂苯的凝固点
先测近似凝固点。将内套管直接浸入冰水浴中，快速搅拌。当液温下降几乎停顿时，取出内套管，放入外套管内继续搅拌，记下最后稳定的温度值，即是近似凝固点。不必重复。
取出内套管，不断搅拌，用手微热，使结晶完全熔化。将内套管在冰水中浸一下后立即放入外套管内，快速搅拌，此时苯液温度下降。当温度降至凝固点以上0.2℃时停止搅拌，液温继续下降。过冷到凝固点以下0.5℃时迅速搅拌，温度先下降后迅速上升，用放大镜读出稳定的最高温度，即为苯的凝固点。重复测定，直到取得三个偏差不超过± 0.005℃的数据为止。
4．测定溶液的凝固点
用分析天平称量约0.3g的萘片，放入内套管并搅拌．使萘片全部溶解。同上法先测定溶液的近似凝固点，再准确测定凝固点。测定过程中过冷不得超过0.2℃。
苯液用毕须倒入回收瓶。
5．苯的密度
苯的密度可以下面的经验公式计算
ρ/（kg·m-3）=900.05-1.0636×（t/℃）＋0.0376×10－3×（t/℃）
五、关键操作及注意事项
1．实验所用的内套管必须洁净、干燥。调好精密电子温差测量仪后一定要先擦去水银球上的水，然后再插入已经冷却的内套管。
2．苯易挥发，对结果有较大影响，因此要先做好准备工作再移液，并要马上盖好塞子。
3．冷却过程中的搅拌要充分，但不可使搅拌桨超出液面，以免把样品溅在器壁上。
4．结品必须完全熔化。在熔化过程中切勿使精密电子温差测量仪温升过高、水银球超过顶端。
六、数据处理
1．计算萘的摩尔质量，并与文献值比较，求其百分误差。若误差超过±3％，实验须重做。注意精密电子温差测量仪测出的∆Tf要校正。校正方法见附录中仪器3。
2．考虑称量、移液和温度测量三项误差来源，进行误差计算，并分析主要误差来源。
七、思考与讨论
1．原理中计算公式的导出作了哪些近似处理，如何判断本实验中这些假设的合理性?
2．本实验所使用的测温仪器精密电子温差测量仪的设计思想是什么?请提出其它测温方案。
3．测定溶液凝固点时若过冷程度太大对结果有何影响？溶液系统和纯溶剂系统的自由度各为多少？
4．外套管的功用是什么?
参考文献：南京大学出版社 物理化学实验 复旦大学物化实验 山东大学物化实验 南京南大万和科技有限公司官方网站
凝固点降低法测定摩尔质量实验报告
可以通过凝固点降低得到溶液的摩尔浓度(溶质在溶液中为单分子)，由溶液体积得到溶质物质的量，再通过溶质的质量计算出其摩尔质量。
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