华 南 师 大 学 实 验 报 告学生 学 号 专 业 年级、班级课程名称 实验项目 凝固点降低法测定物质的相对分子质量 实验类型 □验证 □设计 ■综合 实验时间 年 月 日 实验指导老师 实验评分一、实验目的：1、明确溶液凝固点的定义及获得凝固点的正确方法。

2、测定环己烷的凝固点降低值，计算萘的相对分子质量。

3、掌握凝固点降低法测分子量的原理，加深对稀溶液依数性的理解。

4、掌握贝克曼温度计的使用。

二、实验原理：物质的相对分子质量是了解物质的一个最基本而且重要的物理化学数据，其测定方法有多种。

凝固点降低法成的物质的相对分子质量是一个简单又比较准确的方法，在溶液理论研究和实际应用方面都具有重要的意义。

凝固点降低是稀溶液的一种依数性，这里的凝固点是指在一定压力下，溶液中纯溶剂开始析出的温度。

由于溶质的加入，使固态纯溶剂从溶液中析出的温度f T 比纯溶剂的凝固点*f T 下降，其降低值f f T T T -=∆*f 与溶液的质量摩尔浓度成正比，即f T ∆=m K f式中，f T ∆为凝固点降低值；m 为溶质质量摩尔浓度；f K 为凝固点降低常数，它与溶剂的特性有关。

表1 几种溶剂的凝固点降低常数值若称取一定量的溶质B W (g)和溶剂A W （g ），配成稀溶液，则此溶液的质量摩尔浓度B m 为3AB BB 10W M W m ⨯=mol/kg式中，B M 为溶质的相对分子质量。

则3Af Bf B 10W T W K M ⨯∆=g/mol若已知某溶剂的凝固点降低常数f K 值，通过实验测定此溶液的凝固点降低值f T ∆，即可计算溶质的相对分子量B M 。

通常测凝固点的方法有平衡法和贝克曼法（或步冷曲线法）。

本实验采用后者。

其基本原理是将纯溶剂或溶液缓慢匀速冷却，记录体系温度随时间的变化，绘出步冷曲线（温度-时间曲线），用外推法求得纯溶剂或稀溶液中溶剂的凝固点。

纯溶剂步冷曲线：纯溶剂逐步冷却时，体系温度随时间均匀下降，到某一温度时有固体析出，由于结晶放出的凝固热抵消了体系降温时传递给环境的热量，因而保持固液两相平衡，当放热与散热达到平衡时，温度不再改变。

在步冷曲线上呈现出一个平台；当全部凝固后，温度又开始下降。

从理论上来讲，对于纯溶剂，只要固液两相平衡共存，同时体系温度均匀，那么每次测定的凝固点值应该不变。

但实际上由于过冷现象存在，往往每次测定值会有起伏。

当过冷现象存在时，纯溶剂的步冷曲线如图1-1（1）所示。

即先过冷后足够量的晶体产生时，大量的凝固热使体系温度回升，回升后在某一温度维持不变，此不变的温度作为纯溶剂的凝固点。

稀溶液的步冷曲线：稀溶液凝固点测定也存在上述类似现象。

没有过冷现象存在时，溶液首先均匀降温，当某一温度有溶剂开始析出时，凝固热抵消了部分体系向环境的放热，在步冷曲线上表现为一转折点，此温度即为该平衡浓度稀溶液的凝固点，随着溶剂析出，凝固点逐渐降低。

但溶液的过冷现象普遍存在。

当某一浓度的溶液逐渐冷却成过冷溶液，通过搅拌或加入晶种促使溶剂结晶，由结晶放出的凝固热抵消了体系降温时传递给环境的热量，当凝固放热与体系散热达到平衡时，温度不再回升。

此固液两相共存的平衡温度即为溶液的凝固点。

通常测定凝固点的方法是将溶液逐渐冷却，使其结晶。

但是，实际上溶液冷却到凝固点，往往并不析出晶体，这是因为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。

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。

从相律看，溶剂与溶液的冷却曲线形状不同。

对纯溶剂，固－液两相共存时，自由度f=1-2+1=0，冷却曲线出现水平线段。

对溶液，固－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，回升到最高点又开始下降，所以冷却曲线不出现水平线段，此时应加以校正。

本实验通过测定纯溶剂与溶液的温度与冷却时间的关系数据，绘制冷却曲线，从而得到两者的凝固点之差∆T f，进而计算待测物的摩尔质量。

三、仪器与试剂：仪器：凝固点测定仪1套贝克曼温度计1支烧杯2个普通温度计（0—50℃）1支移液管（50mL）1支试剂：环己烷（AR）萘（AR）、冰四、实验步骤：1、仪器安装：连接凝固点测定仪、精密数字温度温差仪等；2、调节寒剂温度：调节寒剂温度为4℃左右。

3、溶剂凝固点的测定：仪器装置如图所示。

用移液管向清洁、干燥的凝固点管加入20mL环己烷，插入贝克曼温度计探头，不要碰壁与触底。

先将盛环己烷的凝固点管直接插入寒剂中，均匀搅拌，使环己烷的温度逐渐降低，当冷到6.6℃左右，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，恢复原来的搅拌速度，同时观察贝克曼温度计读数，直到温度回升稳定为止，此温度即为水的近似凝固点。

同时每隔15秒记录一个温度读数。

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，重复测定二次，每次之差不超过0.006℃，二次平均值作为环己烷的凝固点。

4、溶液凝固点的测定：取出凝固点管，如前将管中冰溶化，用分析天平精确称重0.1722 g萘，加入凝固点管中，待全部溶解后，测定溶液的凝固点。

测定方法与环己烷的相同，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。

重复二次，取平均值。

五、实验数据与处理：数据记录：室温：22.8℃大气压：101.810kPa纯环己烷26.5ml[ρ=0.778~0.779g/mL(20℃) ] 萘0.3100g环己烷第一次环己烷第二次次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 温度/℃13.099 11.658 10.297 9.266 8.503 7.937 7.52 7.216 6.99 6.784 6.657 6.556 次数13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 温度/℃ 6.491 6.435 6.395 6.368 6.348 6.334 6.323 6.315 6.308 6.3 6.289 6.279 次数25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 温度/℃ 6.268 6.258 6.244 6.232环己烷第三次次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 温度/℃12.93611.84810.7889.241 8.54 7.823 7.545 7.317 7.093 6.91 6.749 6.638 次数13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 温度/℃ 6.56 6.501 6.432 6.433 6.444 6.444 6.444 6.443 6.441 6.435 6.427环己烷+萘第一次次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 温度/℃11.1899.786 8.675 7.78 7.043 6.377 5.829 5.412 5.109 4.868 4.526 4.313 次数13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 温度/℃ 4.168 4.03 3.927 3.851 3.794 3.75 3.71 3.669 3.639 3.606 3.576环己烷+萘第二次次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 温度/℃13.26712.08510.96710.0169.246 8.55 7.944 7.436 6.96 6.531 6.146 5.813 次数13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 温度/℃ 5.496 5.107 4.792 4.653 4.597 4.528 4.444 4.35 4.249 4.206 4.152 4.094 次数25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 温度/℃ 4.026 3.965 3.913 3.866 3.826 3.795环己烷+萘第三次次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 温度/℃13.317 13.3 12.572 11.612 10.612 9.725 9.003 8.361 7.811 7.328 6.692 6.532 6.181 次数14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 温度/℃ 5.878 5.589 5.309 4.955 4.705 4.519 4.384 4.269 4.184 4.119 4.061 4.008 3.973 次数27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 温度/℃ 3.941 3.915 3.89 3.865 3.841 3.818 3.798 3.778 3.756 3.734 3.714数据处理W 环己烷=0.778g/mL ×26.5mL=20.617g 由环己烷萘萘W T W K M f ∆=f 得 20.6172.2237610^33100.020M ⨯⨯⨯= = 130.86g/mol参考文献的萘的相对分子质量为：128.18g/mol 相对误差为：2.144%六、思考与讨论：1、本次实验过程很快，参考记录数据大约为每组40个左右，而本组实验进行时仅仅记录30左右数据则已趋近平衡，没有记录的意义，则每组实验仅有30个数据。

冰槽很难控制在理想的温度，在测量时会有细微跳动。

过高会导致冷却太慢，过低则测不出正确的凝固点，导致实验也产生误差，本次就因为外部冷源温度过低，温差过大，导致温度降低过快，数据记录不完整。

直接导致了最终实验数据处理时误差较大，这是本次实验误差较大的主要原因。

2、本次成败关键是控制过冷程度和搅拌速度。

理论上，在恒压条件下纯溶剂体系只要两相平衡共存就可达到平衡温度。

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，平衡才能达到。

因此控制过冷程度和确定搅拌速度十分重要。

但在实验中凝固点管中的磁子无法转动，使用管搅拌时触碰到贝克曼温度计，直接对实验产生较大的影响，这也是实验误差较大的原因之一。

3、环己烷容易挥发，萘容易升华，在测定过程中环己烷+萘溶液的浓度不断变化，难以动态测准其中浓度，也给实验造成了误差。

七、思考题：1、为什么要先测近似凝固点？答：因为凝固点的确定比较困难，先测一个近似凝固点，精确测量时，在接近近似凝固点时，降温速度减慢，到凝固点时快速搅拌。