1、華南師大學實驗報告【實驗目的】測定環己烷的凝固點降低值，計算蔡的分子量。掌握溶液凝固點的測定技術。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。【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： Tf= Tf* -Tf = Ktni(1)一 、 * 一 、一 、一 一 、 一 、 一 、.一、,一 ,_. . 、 , 一 ,一、 一-、一-、*式中

2、，Tf為純溶劑的凝固點，Tf為溶液的凝固點，mB為溶液中溶質B的質量摩爾濃度，Kf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Kf,并測得溶液的凝固點降低值若稱取一定量的溶質WB(g)和溶劑W(g),配成稀溶液，則此溶液的質量摩爾濃度mB為：mB將(2)式代入式，則：MbWbMbWa103 mol/kg(2)KfWBTfWA103g/mol溶劑水醋酸苯環己烷環己醇蔡三澳甲烷*Tf/K273.15289.75278.65279.65297.05383.5280.95Kf/(K kg mol -1)1.863.905.122039.36.914.4幾種溶

3、劑的凝固點降低常數值表1因此，只要稱得一定量的溶質( WB和溶劑(WA配成一稀溶液，分別測純溶劑和稀溶液的凝固點, 求得 Tf ,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B。圖中平行于橫坐標

4、的 CD線所對應的溫度值即為純溶劑的凝固點T*。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，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

5、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【儀器藥品】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（50mL）1只；洗耳球；精密溫度計、分析天平、臺秤、燒杯；20mL移液管一支;純蔡；環己烷（分析純）；碎冰【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、鎖定基溫選擇量程：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3.5-4.5度，然后將空氣套管插入槽中，按下鎖定鍵。4、用20ml移液管準確移取20ml環己

6、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 0.5度時，迅速將試管取出、擦干，插入空氣套管中，記錄溫度顯示數值。每15秒記錄一次溫度。*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2次。8、溶液凝固點測定：稱取 0.15-0.20 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

7、掉電源插頭。【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，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0.7 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

8、測不出正確的凝固點。5、凝固點的確定較為困難。先測一個近似凝固點，精確測量時，在接近近似凝固點時，降溫速 度要減慢，到凝固點時快速攪拌。6、千萬不要過冷，若過冷太甚，凝固的溶劑過多，溶液的濃度變化過大，所得凝固點偏低。7、溶液的冷卻曲線與純溶劑的冷卻曲線不同，不出現平臺，只出現拐點，即當析出固相，溫度回升到平衡溫度后，不能保持一定值，因為部分溶劑凝固后， 剩余溶液的濃度逐漸增大， 平衡溫度要逐漸下降。8、用凝固點降低法測相對分子質量只適用于非揮發性溶質且非電解質的稀溶液。9、插入貝克曼溫度計不要碰壁與觸底。【實驗數據記錄與處理1、數據記錄大氣壓：1025.4Hpa 溫度：22.3 C環己烷近似

9、凝固點：6.5 C稱量的蔡的質量：m=0.2368g2、數據處理由環己烷的密度，計算所取環己烷的重量Wa。室溫 t 時環己烷密度計算公式為：p/g cm_3= 0.79567-8.41 X 10-4 X t 1.38 X 10-5 X t2.室溫為22.3C時，環己烷的密度為：自=0.7762 g cm-3，環己烷質量為：Wa= V X。=20.00 0.7762= 15.52 g將實驗數據列入表 2中表2 凝固點降低實驗數據物質Mm / g凝固點/c凝固點降低值/C測量值平均值環己烷15.49 g7.0007.0026.8126.9382.008蔡0.1925 g5.1724.8254.79

10、44.930由所得數據計算蔡的分子量：Kf=20 K kg/moln, KfWB dn3八，Mb 10 g = 151.97 g/molTfWA查文獻可得：奈的相對分子質量為128.18相對誤差為 18.6%。根據四組數據作出的冷卻曲線圖。圖1 一環己烷溶劑的冷卻曲線（I）圖2 一環己烷溶劑的冷卻曲線（II）圖3 一環己烷溶劑的冷卻曲線（III）圖4 一環己烷與蔡混合溶液的冷卻曲線（I）圖5 一環己烷與蔡混合溶液的冷卻曲線（II）圖6 一環己烷與蔡混合溶液的冷卻曲線（III）【實驗結果與討論】本實驗結果的相對誤差為 18.6%。主要原因可能有:1、系統誤差：實驗儀器的誤差：因為該實驗需要用到的

11、溫度是純的環己烷溶液的凝固點與環己烷的秦溶液的凝固 點的差值，如果本身儀器的讀數與環境實際溫度存在單向的偏差，而我們在做實驗的時候沒有校正，就會 帶來偏差，又由于計算的過程用的是凝固點的差值，所以偏差就可以相互抵消，從而沒有造成太大的影響。因此，實驗時，可讓測定儀的探頭與冰浴接觸，得到一個讀數，同時在冰浴槽中放入一支溫度計，對比兩 者的溫度差值，就可以得到該儀器的溫度偏差讀數，最后在處理實驗數據時， 就可以對實驗數據進行校正，以確保實驗數據的科學性。讀數的誤差：由于大部分曲線并沒有如理論上那樣存在過冷點或者平臺，故采用近似擬合的方法求 出凝固點：作出曲線中兩段不同斜率的線段的延長線，取兩條延長

12、線的焦點的x軸的值作為其凝固點。該讀數方法存在一定的誤差。藥品的誤差：實驗時環己烷并沒有完全凝固，特別是在加入了秦以后。說明環己烷不純，或者蔡在 空氣中暴露的時間過長，吸收了空氣中的水分，影響環己烷的凝固。2、隨機誤差：本實驗測量的成敗關鍵是控制過冷程度和攪拌速度。理論上，在恒壓條件下純溶劑體系只要兩相平 衡共存就可達到平衡溫度。但實際上只有固相充分分散到液相中，也就是固液兩相的接觸面相當大時，平 衡才能達到。如凝固點管置于空氣套管中，溫度不斷降低達到凝固點后，由于固相是逐漸析出的，此時若 凝固熱放出速度小于冷卻所吸收的熱量，則體系溫度將不斷降低，產生過冷現象。這時應控制過冷程度， 采取突然攪

13、拌的方式，使驟然析出的大量微小結晶得以保證兩相的充分接觸，從而測得固液兩相共存的平 衡溫度。為判斷過冷程度，本實驗先測近似凝固點；為使過冷狀況下大量微晶析出，實驗中應規定一定的 攪拌方式。對于兩組分的溶液體系，由于凝固的溶劑量多少會直接影響溶液的濃度，因此控制過冷程度和 確定攪拌速度就更為重要。本實驗由于儀器固定了攪拌速度，對實驗的結果可能產生一定誤差。冰槽的很難控制在理想的溫度。過高會導致冷卻太慢，過低則測不出正確的凝固點，導致實驗也產 生誤差。實驗時冰槽加入的冰過多，導致溫度過低。【提問與思考】為什么要先測近似凝固點答：因為凝固點的確定比較困難，先測一個近似凝固點，精確測量時，在接近近似凝

14、固點時，降溫速 度要減慢，到凝固點時快速攪拌。先測近似凝固點，可以在測后面凝固點時減小誤差，使誤差圍小于0.006 C以，保證測定值得精確根據什么原則考慮加入溶質的量？太多或太少影響如何？答：根據稀溶液依數性圍確定，太多不符合稀溶液，太少凝固點下不明顯。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：從相律分析，溶劑與溶液的冷卻曲線不同。對純溶劑兩相共存時，自由度 f =1-2+1=0.冷卻曲線出 現水平線段。對溶液兩相共存時，自由度f =2-2+1=1 ,溫度仍可下降，但由于溶劑凝固時放出凝固熱， 使溫度回升，但回升到最高點又開始下降，所以冷卻曲線不出現水平線段。影響凝固點精確測量的因素有哪些?答：溶液過冷程度控制；冰水浴溫度控制在3。50C左右；攪拌速度控制，溫度升高，快速攪拌；溶劑溶質精確測量，濃度不能太高。當溶質在溶液中有離解、締合和生成配合的情況時，對其摩爾質量的測定值有何影響？答：由于凝固點下降公式是對于理想溶液和濃度很小的稀