1、凝固點降低法測定物質的相對分子質量一、實驗目的1 .測定環己烷的凝固點降低值，計算蔡的分子量。2 .掌握溶液凝固點的測量技術，加深對稀溶液依數性質的理解。3 .技能要求：掌握冰點降低測定管、數字溫差儀的使用方法，實驗數據的作圖處理方法。二、實驗原理1、凝固點降低法測分子量的原理化合物的分子量是一個重要的物理化學參數。用凝固點降低法測定物質的分子量是一種簡單而又比較準確的方法。稀溶液有依數性，凝固點降低是依數性的一種表現。稀溶液的凝固點降低(對析出物是純溶劑的體系)與溶液中物質的摩爾分數的關系式為：AT=Tt* - Tf = Kf na ? ? (1)*式中，Tf*為純溶劑的凝固點，Tf為溶液的

2、凝固點，m1為溶液中溶質 B的質量摩爾濃度，K 為溶劑的質量摩爾凝固點降低常數，它的數值僅與溶劑的性質有關。已知某溶劑的凝固點降低常數K,并測得溶液的凝固點降低值 T ,若稱取一定量的溶質W(g)和溶劑 W(g),配成稀溶液，則此溶液的質量摩爾濃度m1為：(2)將(2)式代入式，則：(3)因此，只要稱得一定量的溶質( W 和溶劑(W 配成一稀溶液，分別測純溶劑和稀溶 液的凝固點，求得 ATf,再查得溶劑的凝固點降低常數，代入(3)式即可求得溶質的摩爾質量。*當溶質在溶液里有解離、締合、溶劑化或形成配合物等情況時，不適用上式計算，一般只適用于強電解質稀溶液。2、凝固點測量原理純溶劑的凝固點是它的

3、液相和固相共存時的平衡溫度。若將純溶劑緩慢冷卻，理論上得到它的步冷曲線如圖中的 A ,但實際的過程往往會發生過冷現象，液體的溫度會下降到凝 固點以下，待固體析出后會慢慢放出凝固熱使體系的溫度回到平衡溫度，待液體全部凝固之后，溫度逐漸下降，如圖中的 Bo圖中平行于橫坐標的 CD線所對應的溫度值即為純溶劑的 凝固點Tf*。溶液的凝固點是該溶液的液相與純溶劑的固相平衡共存的溫度。溶液的凝固點很難精確測量，當溶液逐漸冷卻時，其步冷曲線與純溶劑不同，如圖中 III 、IV。由于有部分溶劑 凝固析出，使剩余溶液的濃度增大，因而剩余溶液與溶劑固相的平衡溫度也在下降，冷卻曲線不會出現“平階”，而是出現一轉折點

4、，該點所對應的溫度即為凝固點(III曲線的形狀),當出現過冷時，則出現圖IV的形狀，此時可以將溫度回升的最高值近似的作為溶液的凝固點°3、測量過程中過冷的影響在測量過程中，析出的固體越少越好，以減少溶液濃度的變化，才能準確測定溶液的凝 固點。若過冷太甚，溶劑凝固越多，溶液的濃度變化太大，就會出現圖中V曲線的形狀，使測量值偏低。在過程中可通過加速攪拌、控制過冷溫度，加入晶種等控制冷，同時需要按照圖中曲線V所示的方法校正。三、實驗藥品SWC-LG凝固點測定儀1套；數字貝克曼溫度計；普通溫度計（0 C50C）;移液管（20mL）1支；洗耳球；精密溫度計、分析天平、燒杯 ；純秦環己烷（分析純

5、）碎冰四、實驗步驟1、接好傳感器，插入電源。2、打開電源開關，溫度顯示為實時溫度，溫差顯示為以20度為基準的差值（但在 10度以下顯示的是實際溫度）。3、將傳感器插入水浴槽，調節寒劑溫度低于測定溶液凝固點的2-3度，此實驗寒劑溫度為度，然后將空氣套管插入槽中。4、用20ml移液管準確移取20ml環己烷加入凝固點測定試管中，橡膠塞塞緊，插入傳感器。5、將凝固點試管直接插入寒劑槽中，觀察溫差，直至溫度顯示穩定不變，此時溫度就是環 己烷的初測凝固點。6、取出凝固點測定試管，用掌心加熱使環己烷熔化，再次插入寒劑槽中，緩慢攪拌，當溫度降低到高于初測凝固點的度時，迅速將試管取出、擦干，插入空氣套管中，記錄

6、溫度顯示數值。每15秒記錄一次溫度。注意：攪拌速度調節：剛開始緩慢攪拌，在溫度低于初測凝固點時，加速攪拌，待溫度上升 時，又恢復緩慢攪拌。7、重復第6步平行再做1次。8、溶液凝固點測定：稱取 g蔡片加入凝固點測定試管，待完全溶解后，重復以上6、7、8步驟。9、實驗結束，拔掉電源插頭。五、注意事項1、在測量過程中，析出的固體越少越好，以減少溶液濃度的變化，才能準確測定溶液的凝 固點。若過冷太甚，溶劑凝固越多，溶液的濃度變化太大，使測量值偏低。在過程中可通過 加速攪拌、控制過冷溫度，加入晶種等控制過冷度。2、攪拌速度的控制和溫度溫差儀的粗細調的固定是做好本實驗的關鍵，每次測定應按要求 的速度攪拌，

7、并且測溶劑與溶液凝固點時攪拌條件要完全一致。溫度-溫差儀的粗細調一經確定，整個實驗過程中不能再變。3、純水過冷度約C1 C （視攪拌快慢），為了減少過冷度，而加入少量晶種，每次加入晶種 大小應盡量一致。4、冷卻溫度對實驗結果也有很大影響，過高會導致冷卻太慢，過低則測不出正確的凝固點。5、實驗所用的凝固點管必須潔凈、干燥。六、實驗數據與數據處理1、數據記錄與分析室溫：C 大氣壓：數據1:環己烷凝固過程溫度變化表（粗略測量）時間(/s )溫度(/ C)時間(/s )溫度（/ C）時間(/s )溫度（/C）15315615303306304534564560360660753756759039069

8、0105405705120420720135435735150450750165465765180480780195495795210510810225525825240540840255555855270570870285585885300600由上圖可以看到，在溫度為c、C、C處溫度都出現了平臺，而事實上只有一個平臺，所 以這組數據不能使用。出現多個平臺原因分析有：1、儀器讀數有誤差（這個影響比較小,屬于系統誤差）。2、放熱與散熱達到平衡，而本實驗我們沒有對環己烷純溶劑進行攪拌，所 以比較容易出現平臺。數據2:環己烷凝固過程溫度變化表（精確測量1）時間（/s）溫度（/ C）時間(/s )溫

9、度（/ C）時間(/s )溫度（/C）15525103530540105045555106560570108075585109590600111010561511251206301140135645115515066011701656751185180690120019570512152107201230225735124524075012602557651275270780129028579513053008101320315825133533084013503458551365360870138037588513953909001410405915142542093014404359451

10、4554509601470465975148548099049510055101020由上圖可以看到，該曲線比較符合理想情況，有存在一個比較持久的凝固平臺，跟粗測相比, 精測1的讀數不會有很大幅度的變化。我們讀出平臺的溫度：C。數據3:環己烷叫周過程溫度變化表（精確測可 2）時間（/s ） I溫度（/ C） I時間（/s ） I溫度（/ C） 時間（/s ） I溫度（/ C）154508853046590045480915604959307551094590525960105540975120555990135570100515058510201656001035180615105019563

11、01065210645108022566010952406751110255690112527070511402857201155300735117031575011853307651200345780121536079512303758101245390825126040584012754208551290435870由上圖可以看到，溫度隨時間不斷下降，沒有出現平臺，所以這一個的數據也是不符合 實際情況的。原因分析： 實驗中寒劑溫度控制不好，最大的可能就是寒劑溫度過低，造成冷 凝的速度很快，而即使冷凝快，放熱多，但對于與寒劑溫度相比， 還不能夠使環己烷溫度有 上升，所以出現溫度不斷下降，而不

12、出現平臺的情況。綜合上述數據1、2、3以及分析，得出環己烷純溶劑的實驗凝固點溫度為：C。 數據4:（蔡的質量：）票的環己烷稀溶液凝固過程溫度變化表（加川各測量）時間(/s )溫度(/ C)時間(/s )溫度（/ C）時間(/s )溫度（/C）15345675303606904537570560390720754057359042075010543576512045078013546579515048081016549582518051084019552585521054087022555588524057090025558591527060093028561594530063096031564

13、5975330660由上圖可以看到，加入了秦的環己烷稀溶液凝固時溫度不斷下降，而中間也沒有出現一個 比較明顯的溫度轉折點， 斜率基本上都是一樣的， 所以這個粗測的數據是不符合實際情況。跟數據3的情況相類似，分析原因是由于寒劑溫度過低， 而實驗中寒劑的溫度為C左右 （中 途有改變寒劑的溫度，起初為C）。數據5:（蔡的質量：）票的環己烷稀溶液凝固過程溫度變化表（精確測量1）時間(/s )溫度(/ C)時間(/s )溫度（/ C）時間(/s )溫度（/C）1554010653055510804557010956058511107560011259061511401056301155120645117

14、013566011851506751200165690121518070512301957201245210735126022575012752407651290255780130527079513202858101335300825135031584013653308551380345870139536088514103759001425390915144040593014554209451470435960148545097515004659901515480100515304951020154551010355251050由上圖可以看到，在溫度為c左右出現了一個平臺，可是稀溶液是不會出現

15、平臺的，很明顯地，這一組的數據也是失去可靠性，存在較大的誤差。分析的原因是：1、跟數據4 一樣,調節寒劑溫度過低，所以下降的時候沒有一個明顯的轉折點。2、出現平臺是在開始實驗幾分鐘的時候，平臺可能是因為凝固點試管還沒有跟寒劑之間有很好地傳熱效果，所以溫度變化不大。3、平臺附近有可能是凝固點，雖然不符合實際情況，但是明顯在斜率方面存在有 轉折性，大一小一大。數據5:(蔡的質量：)票的環己烷稀溶液凝固過程溫度變化表(精確測量 2)時間(Is)溫度(TC)時間(Is )溫度(TC)時間(Is )溫度(/C)15540106530555108045570109560585111075600112590

16、615114010563011551206451170135660118515067512001656901215180705123019572012452107351260225750127524076512902557801305270795132028581013353008251350315840136533085513803458701395360885141037590014253909151440405930145542094514704359601485450975150046599015154801005153049510201545510103515605251050157

17、5由上圖可以看到，溫度在c處出現一個轉折點，斜率發生變化，雖然變化幅度不大，總體上比之前粗測和精測 1的數據要準確一些， 所以這個數據還是可以保留的，我們讀出轉折點的溫度：c_綜合上述數據4、5、6以及分析，得出蔡的環己烷稀溶液的實驗凝固點溫度為：C。 2、實驗結果與結論實驗數據：環己烷純溶劑的實驗凝固點溫度為：C; 泰的環己烷稀溶液的實驗凝固點溫度為：C; AT=奈的質量：一環己烷的體積：20ml。理論參考數據:環己烷的凝固點降低常數值:Kf = kg/mol環己烷純溶劑的密度：cm3理論秦的相對分子質量：mol實際測得的蔡的相對分子質量:MbKfWBTfWA103 g/mol20.0K k

18、g/mol 0.1790g八3, 仆,33 10 mol/kg 127.10g/mol1.767K 20cm3 0.797 g/cm3相對誤差:(128.18 127.10)g/mol0 84%128.18g/mol七、提問與思考1、為什么要先測近似凝固點？答：1、因為要準確測定凝固點比較困難，我們可以先測一個近似點，當精確測量時，在近似點附近我們可以降低溫度下降速度，到凝固點時快速攪拌。2、為了控制過冷程度。當溫度冷卻至凝固點時要通過急速攪拌，防止過冷超過要求，促使晶體析出。2、根據什么原則考慮溶質的用量？太多或太少對測量結果有何影響？答：根據稀溶液依數性范圍確定，太多不符合稀溶液，且溶液的凝固點降低太多，析出溶劑晶體后，溶液的濃度變化大，凝固點也隨之降低，不易準確測定其凝固點。過少，溶液的凝固點降低少，相對測定誤差也大。3、測凝固點時，純溶劑溫度回升后有一恒定階段，而溶液則沒有，為什么？答：純溶劑逐步冷卻時， 體系溫度隨時間均勻下降，到某一溫度時有固體析出，由于結晶放出的凝固熱抵消了體系降溫時傳遞給環境的熱量，因而保持固液兩相平衡，當放熱與散熱達到平衡時，溫度不再改變，自由度 =0,所以在曲線呈現出一個平臺；而對溶液兩相共存時， 自由度=1,溫度仍可以下降，但由于