溶解热测定
姓名 学号 班级 实验日期
1 实验目的
（1）了解电热补偿法测定热效应的基本原理。
（2）用电热补偿法测定硝酸钾在水中的积分溶解热，通过计算或作图求出硝酸钾在水中的微分溶解热、积分溶解热和微分冲淡热。
（3）掌握用微机采集数据、处理数据的实验方法和实验技术。
2 实验原理
溶解热：恒温恒压下，物质的量为2n 的溶质溶于物质的量为1n 的溶剂(或溶于某浓度溶液)中产生的热效应，用Q 表示。
积分溶解热：恒温恒压下，1mol 溶质溶解于一定量的溶剂中形成一定浓度的溶液，整个过程产生的热效应。
用s Q 表示。
微分溶解热：恒温恒压下，1mol 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1
2n
n Q ⎪⎪⎭⎫
⎝⎛∂∂表示。
冲淡热：恒温恒压下，一定量的溶剂A 加到某浓度的溶液使之稀释所产生的热效应。
积分冲淡热：恒温恒压下，在含有1mol 溶质的溶液中加入一定量的溶剂，使之稀释成另一浓度的溶液的过程中产生的热效应，以d Q 表示。
微分冲淡热：恒温恒压下，1mol 溶剂加入到某一浓度无限量的溶液中所发生的热效应，
以21n n Q ⎪⎪⎭⎫
⎝⎛∂∂或2
0n s n Q ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂表示。
它们之间关系可表示为：
s Q n Q =2 令021n n n
= 2
1002n s n s n Q n n Q Q ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂= ()()0201n s n s d Q Q Q -=
积分溶解热s Q 可由实验测得，其他三种热效应则可通过0n Q s -曲线求得，曲线某点的切线的斜率为该浓度下的摩尔微分稀释热，切线与纵坐标的截距，为该浓度下的摩尔微分溶解热
(即OC )。
显然，图中A 点的摩尔溶解热与B 点的摩尔溶解热之差为该过程的摩尔积分稀释热(即BE )。
欲求溶解过程的各种热效应，应测定各种浓度下的摩尔积分溶解热。
实验中采用累加的方法，先在纯溶剂中加入溶质，测出溶解热，然后在这溶液中再加入溶质，测出热效应，根据先后加入溶质总量可求出，各次热效应总和即为该浓度下的溶解热。
实验采用绝热式测温量热计，装置图如图2。
KNO 3在水中的溶解热是一个吸热过程，热量的标定采用电热补偿法，先测定体系的起始温度，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 。
3 实验操作
（1）研磨，干燥3KNO 并称量约2.5,1.5,2.5,3.0,3.5,4.0,4.0,4.5g ，放入8个称量瓶中，分别用0.0001g 精度电子天平称量每份样品精确质量。
（2）称量216.2g 去离子水于杜瓦瓶中，连接实验装置线路。
（3）开始实验，测量室温，根据提示加入3KNO ，直至第八份3KNO 加完。
（4）关闭电源，清洗容器。
（5）在0.0001g 精度电子天平上称量每个空称量瓶质量。
4 实验结果及讨论
原始数据为每一秒通过电热丝的电流及其两端电压，共4111组；每份溶质质量，共8组。
温差由负到正区间内的时间就是加入每一份溶质后的加热时间t ，通过公式UIt Q 可求出加入每一份溶质后的热效应Q ，其中电流I 为恒定值0.366A 。
数据处理后结果如下：
序号
加热时间内电压的
平均值U/v
加热时间t/s
加热时间内产生热
量Q/J
累计产生热量
+Q /J 1 6.00481 458 1006.57357 1006.57357 2 5.95081 264 574.99076 1581.56433 3 5.89277 430 927.40484 2508.96917 4 5.89957 504 1088.25781 3597.22698 5 5.93565 585 1270.8812 4868.10818 6 5.89739 592 1277.80006 6145.90824 7 5.90211 609 1315.54454 7461.45278 8 5.91171 649 1404.23183
8865.68461
另有水的物质的量mol mol
g g
n 0111.12182.2161
1=⋅=
-，即可求得0n 和s Q 序号
2n 0n s Q 1 0.02532 474.37204 39754.09044 2 0.04036 297.59911 39186.43038 3 0.06535 183.79648 38392.79526 4 0.09609 124.99844 37436.01811 5 0.13211 90.91742 36848.90001 6 0.17194 69.85635 35744.49366 7 0.21334 56.30027 34974.46695 8
0.25914
46.34985
34211.94956
根据上表数据，使用origin 拟合0n Q s -曲线如下：
100
200
300
400500
34000
35000360003700038000
3900040000Q s (J )
n0 (mol)
Equation y = A1*exp(-x/t1) + A2*exp(-x/t2) + y0
Adj. R-Squar 0.99633
Value Standard Err Qs y040092.8995442.12018Qs A1-4754.86311639.41099Qs t1179.3199994.57123Qs A2-9873.41332841.96307Qs
t2
31.17881
14.42945
由图得，该拟合曲线方程为8995.400924133.98728631.475417881
.3131999
.179+--=--x
x
e
e y
使用maple 处理数据，过程如下：
数据处理结果如下：
0n
1/-⋅mol J 积分溶解热
1/-⋅mol J 微分溶解热
1s /Q -⋅mol J 微分冲淡热
80 36290.57214
32985.93523 41.30796140
100 36971.03021 34171.57038 27.99459833 200 38518.04769 36675.91042 9.210686346 300 39199.82591 37700.52567 4.997667467 400 39581.92190
38441.82956
2.850230843
0n 范围
1/-⋅mol J 积分冲淡热
80~100 680.45807 100~200 1547.01748 200~300 681.77822 300~400
382.09599
5 思考题
(1)由于实验过程中无法保证装置完全绝热，所以利用硝酸钾溶于水吸热，使溶液温度大约下降一摄氏度来抵消误差，使体系在实验过程中更接近绝热状态，从而减小误差。
(2)如果加热功率增大，实际测得的时间就会缩短，使测得的溶解热数据偏小，反之则增大。
解决方法：提高电源稳定性，使用精密稳流电源。