4.凝固點降低法測定蔗糖的摩爾質(zhì)量.doc

凝固點降低法測定蔗糖的摩爾質(zhì)量一、 實驗?zāi)康?1) 掌握一種常用的相對分子質(zhì)量測定方法。(2) 掌握數(shù)字式貝克曼溫度計的使用。(3) 通過實驗進一步理解稀溶液理論。二、 實驗原理固體溶劑與溶液成平衡的溫度稱為溶液的凝固點。含非揮發(fā)性溶質(zhì)的雙組份稀溶液的凝固點低于純?nèi)軇┑哪厅c。凝固點降低是稀溶液依數(shù)性質(zhì)的一種表現(xiàn)。當(dāng)確定了容積的種類和數(shù)量后，溶劑凝固點降低值僅取決于所含溶質(zhì)分子的數(shù)目。對有理想溶液，根據(jù)相平衡條件，西溶液的凝固點將低于溶液成分與溶液成分關(guān)系由范霍夫(vant Hoff)凝固點降低公式給出 式中，為凝固點降低值；為純?nèi)軇┑哪厅c；為摩爾凝固熱；na和nB分別為溶劑和溶質(zhì)的物質(zhì)的量。當(dāng)溶液的濃度很稀時，nB nB.，則 式中MA 為溶劑的摩爾質(zhì)量；mB 為溶質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度;Kf為質(zhì)量摩爾凝固點降低常數(shù)。如果已知溶劑的凝固點降低常熟Kf，并測得此溶液的凝固點降低值Tf，以及溶劑和溶質(zhì)的質(zhì)量mA、mB ,則溶質(zhì)的摩爾質(zhì)量由下式求得 (3)應(yīng)該注意，如果溶質(zhì)在溶液中有解離、締合、溶劑化和配合物形成等情況時，不能簡單的理由公式(3)計算溶質(zhì)的摩爾質(zhì)量。顯然，溶液凝固點降低法可用于溶液熱力學(xué)性質(zhì)的研究，例如電解質(zhì)的電離度、溶質(zhì)的締合度、溶劑的參透系數(shù)和活度系數(shù)等。純?nèi)軇┑哪厅c是它的液相和固相共存時的平衡溫度。若將純?nèi)軇┲鸩嚼鋮s，理論上其冷卻曲線(或稱步冷曲線)應(yīng)如圖()所示。但實際過程中往往發(fā)生過冷現(xiàn)象，即在過冷而開始析出固體時，放出的凝固熱才使體系的溫度回升到平衡溫度，待液體全部凝固后，溫度再逐漸下降，其步冷曲線呈圖()的形狀。過冷太甚，會出現(xiàn)如圖（）的形狀。溶液凝固點的精確測量，難度較大。當(dāng)將溶液逐步冷卻時，其步冷曲線與純?nèi)軇┎煌?，見圖()()()。由于溶液冷卻時有部分溶劑凝固析出，使剩余溶液濃度逐漸增大，因而剩余溶液與溶劑固相的平衡溫度也在逐漸下降，出現(xiàn)如圖()的形狀。通常發(fā)生稍有過冷現(xiàn)象，則出現(xiàn)()的形狀，此時可將溫度回升的最高值近似地作為溶液的凝固點。若過冷太甚，凝固的溶劑過多，溶液的濃度變化過大，則出現(xiàn)()的形狀，測得的凝固點將偏低，影響溶質(zhì)摩爾質(zhì)量的測定結(jié)果。因此在測量過程中應(yīng)該設(shè)法控制過冷的程度，一般可通過控制制冷劑的溫度、攪拌速度等方法來達到。嚴格的說，純?nèi)軇┖腿芤旱睦鋮s曲線，均應(yīng)通過外推法求得凝固點。如圖（）曲線應(yīng)以平臺段溫度為準。曲線()則可以將凝固后相得冷卻曲線向上外推至液相段相交，并以此交點溫度作為凝固點。儀器 試劑：凝固點測定儀 一套 燒杯（1000ml） 一只數(shù)字式貝克曼溫度計 一臺 壓片機 一臺溫度計 一支 去離子水 移液管（25ml） 一支 蔗糖 碎水三實驗步驟（一 ）儀器安裝按圖將凝固點測定儀安裝好。凝固點，數(shù)字式貝克曼溫度計探頭及攪拌均須清潔和干燥，防止攪拌時攪拌棒與管壁或溫度計相摩擦。（二 ）調(diào)節(jié)寒劑溫度調(diào)節(jié)冰水的量使寒劑的溫度為-0.5攝氏度（寒劑的溫度不低于所測定溶液凝固點3攝氏度為宜）。將傳感器放入冰槽中，并在冰槽中放入敲碎的冰塊和自來水，加入適量的食鹽將恒溫槽溫度控制在低于蔗糖溶液-2-3攝氏度。（三） 溶劑凝固點測定用移液管吸取30ml去離子水放入洗凈，烘干的凝固點測定管中。先將盛有去離子水的凝固點管直接插入寒劑中，上下移動攪拌棒，是統(tǒng)計逐步冷卻。當(dāng)有固體析出時，從寒劑中取出凝固點管，將管外冰水擦干，插入空氣套管中，緩慢而均勻的攪拌。觀察貝克曼溫度計讀書，至穩(wěn)定，此乃去離子水初測凝固點。取出凝固點測定管，用手心握住加入，待水完全融化后將凝固點插入冰槽中。緩慢攪拌，當(dāng)去離子水降至高于初測凝固點溫度0.2攝氏度時，迅速取出擦干出啊如空氣管套中。緩慢攪拌使溫度均勻下降。當(dāng)溫度低于初測凝固點是，應(yīng)急速攪拌，是固體析出，溫度開始上升，直至回升到穩(wěn)定。此為去離子水（純?nèi)軇┠厅c，再重復(fù)兩次，平均誤差小于0.1攝氏度。（四） 溶液凝固點測定蔗糖水溶液凝固點測定取出凝固點測定管，是管中冰完全溶化后，放入事先已稱量的1g左右蔗糖。待其完全溶解后，按純?nèi)軇┠厅c測定方法，先測近似凝固點，然后再精確測量，平均誤差應(yīng)小于0.01攝氏度四數(shù)據(jù)記錄與結(jié)果處理1.由水的密度計算水的質(zhì)量Wa2.由測定的純?nèi)軇?、溶液的凝固點 計算蔗糖的摩爾質(zhì)量，并計算測量值與理論值的相對誤差。五：實驗注意事項1：本實驗的關(guān)鍵是控制過冷程度與攪拌速度。實驗當(dāng)中容易產(chǎn)生過冷現(xiàn)象。2：冰槽溫度應(yīng)不低于凝固點3最佳。一般控制在2 3。3：除裝置外，實驗室的環(huán)境，溶劑和溶質(zhì)的純度都直接影響實驗的可靠性和溫度性。六參考文獻1. 物理化學(xué)上冊 第四章第九節(jié)稀溶液的依數(shù)性 （ 南京大學(xué)傅獻彩等編 ）2. 物理化學(xué)實驗（第3版）/復(fù)旦大學(xué)等編，莊繼華等修訂 圖書。3. 凝固點降低法測定摩爾質(zhì)量實驗裝置的改進（采用電磁攪拌代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手動攪拌） 洛陽師范學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院4. 步冷曲線法對凝固點降低測定摩爾質(zhì)量的改進清華大學(xué)化學(xué)系。（按圖1 ( b)所示方法外推至 Tf 校正。）5. 凝固點降低測定蔗糖的摩爾質(zhì)量 華南師范大學(xué)物理化學(xué)研究所附：實驗數(shù)據(jù)。蔗糖