实验四凝固点降低法测定分子量 1实验目的 (1)测定水的凝固点降低值,计算脲素的分子量 (2)掌握固点降低法测分子量的原理。 (3)掌握贝克曼温度计的使用方法 2实验原理 物质的摩尔质量是一个重要的物理化学数据,其测定方法有许多种。凝固点降低法测定 物质的摩尔质量是一个简单而比较准确的测定方法,在实验和溶液理论的研究方面都具有重 要意义 当稀溶液凝固析岀纯固体溶剂时,则溶液的凝固点低于纯溶剂的凝固点,其降低值与溶 液的质量摩尔浓度成正比。即 △T=I*-Tf=Kmp 式中 T*一纯溶剂的凝固点 T一溶液的凝固点 m一溶液中溶质B的质量摩尔浓度 K—溶剂的质量摩尔凝固点降低常数,它的数值仅与溶剂的性质有关。表2-1给出 了部分溶剂的凝固点降低常数值 表1-1几种溶剂的凝固点降低常数值 醋酸 苯环己烷环己醇萘 溴甲烷 TK 273.15289.7527865279.6529705383.5280.95 K( K kg.mo)1.863.90 5.12 39.3 6.9 14.4 若称取一定量的溶质Wg)和溶剂WA(g),配成稀溶液,则此溶液的质量摩尔浓度mB为 ×10-3 Mn 式中,M为溶质的分子量。将(2)式代入(1)式,整理得 MB=ksATWA ×10 若已知某溶剂的凝固点降低常数κ值,通过实验测定此溶液的凝固点降低值7,即可 计算溶质的分子量M 通常测凝固点的方法是将溶液逐渐冷却,但冷却到凝固点,并不析出晶体,往往成为过 冷溶液。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
实验四 凝固点降低法测定分子量 1 实验目的 (1) 测定水的凝固点降低值，计算脲素的分子量。 (2) 掌握固点降低法测分子量的原理。 (3) 掌握贝克曼温度计的使用方法。 2 实验原理 物质的摩尔质量是一个重要的物理化学数据，其测定方法有许多种。凝固点降低法测定 物质的摩尔质量是一个简单而比较准确的测定方法，在实验和溶液理论的研究方面都具有重 要意义。 当稀溶液凝固析出纯固体溶剂时，则溶液的凝固点低于纯溶剂的凝固点，其降低值与溶 液的质量摩尔浓度成正比。即 ΔT=Tf* - Tf = KfmB (1) 式中， Tf*—纯溶剂的凝固点 Tf — 溶液的凝固点 mB —溶液中溶质 B 的质量摩尔浓度 Kf ——溶剂的质量摩尔凝固点降低常数，它的数值仅与溶剂的性质有关。表 2-1 给出 了部分溶剂的凝固点降低常数值。 表 1-1 几种溶剂的凝固点降低常数值 溶剂 水 醋酸 苯 环己烷 环己醇 萘 三溴甲烷 T * f/K 273.15 289.75 278.65 279.65 297.05 383.5 280.95 Kf/(K·kg·mol-1 ) 1.86 3.90 5.12 20 39.3 6.9 14.4 若称取一定量的溶质 WB(g)和溶剂 WA(g)，配成稀溶液，则此溶液的质量摩尔浓度 mB为 3 10− = B A B B M W W m (2) 式中，MB为溶质的分子量。将(2)式代入(1)式，整理得: (3) 若已知某溶剂的凝固点降低常数 Kf 值，通过实验测定此溶液的凝固点降低值 ΔT，即可 计算溶质的分子量 MB。 通常测凝固点的方法是将溶液逐渐冷却，但冷却到凝固点，并不析出晶体，往往成为过 冷溶液。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
当放热与散热达到平衡时,温度不再改变。此固液两相共存的平衡温度即为溶液的凝固点 但过冷太厉害或寒剂温度过低,则凝固热抵偿不了散热,此时温度不能回升到凝固点,在温 度低于凝固点时完全凝固,就得不到正确的凝固点。从相律看,溶剂与溶液的冷却曲线形状 不同。对纯溶剂两相共存时,自由度∫=1-2+1=0,冷却曲线出现水平线段,其形状如图1-1(1) 所示。对溶液两相共存时,自由度产=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,但回升到最高点又开始下降,所以冷却曲线不出现水平线段,如图1-1(2) 所示。由于溶剂析出后,剩余溶液浓度变大,显然回升的最高温度不是原浓度溶液的凝固点 严格的做法应作冷却曲线,并按图1-1(2)中所示方法加以校正。但由于冷却曲线不易测出 而真正的平衡浓度又难于直接测定,实验总是用稀溶液,并控制条件使其晶体析出量很少, 所以以起始浓度代替平衡浓度,对测定结果不会产生显著影·响 度 ↓I) 图-1溶剂与溶液的冷却曲线 本实验测纯溶剂与溶液凝固点之差,由于差值较小,所以测温需用较精密仪器,本实验 使用贝克曼温度计。 3仪器药品 凝固点测定仪 烧杯 贝克曼温度计 放大镜1个 普通温度计(0℃~50℃)1只 压片机1个 移液管(50mL 1只 脲素 粗盐 4实验步骤 1)调节贝克曼温度计 在水的凝固点000℃时,使水银柱高度距顶端1℃~2℃为宜,调节方法请参阅第Ⅱ部分 第一章温度的测量与控制 (2)调节寒剂的温度 取适量粗盐与冰水混合,使寒剂温度为2℃~-3℃,在实验过程中不断搅拌,使寒剂保 持此温度
当放热与散热达到平衡时，温度不再改变。此固液两相共存的平衡温度即为溶液的凝固点。 但过冷太厉害或寒剂温度过低，则凝固热抵偿不了散热，此时温度不能回升到凝固点，在温 度低于凝固点时完全凝固，就得不到正确的凝固点。从相律看，溶剂与溶液的冷却曲线形状 不同。对纯溶剂两相共存时，自由度 f*=1-2+1=0，冷却曲线出现水平线段，其形状如图 1-1(1) 所示。对溶液两相共存时，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，但回升到最高点又开始下降，所以冷却曲线不出现水平线段，如图 1-1(2) 所示。由于溶剂析出后，剩余溶液浓度变大，显然回升的最高温度不是原浓度溶液的凝固点， 严格的做法应作冷却曲线，并按图 1-1(2)中所示方法加以校正。但由于冷却曲线不易测出， 而真正的平衡浓度又难于直接测定，实验总是用稀溶液，并控制条件使其晶体析出量很少， 所以以起始浓度代替平衡浓度，对测定结果不会产生显著影响。 图-1 溶剂与溶液的冷却曲线 本实验测纯溶剂与溶液凝固点之差，由于差值较小，所以测温需用较精密仪器，本实验 使用贝克曼温度计。 3 仪器 药品 凝固点测定仪 1 套 烧杯 2 个 贝克曼温度计 1 只 放大镜 1 个 普通温度计(0℃～50℃) 1 只 压片机 1 个 移液管(50mL) 1 只 脲素 粗盐 冰 4 实验步骤 (1) 调节贝克曼温度计 在水的凝固点 0.00℃时，使水银柱高度距顶端 1℃～2℃为宜，调节方法请参阅第Ⅱ部分 第一章温度的测量与控制。 (2) 调节寒剂的温度 取适量粗盐与冰水混合，使寒剂温度为-2℃～-3℃，在实验过程中不断搅拌，使寒剂保 持此温度
(3)溶剂凝固点的测定 仪器装置如图1-2所示。用移液管向清洁、干燥的凝固点管内加入50mL纯水,并记下 水的温度,插入调节好的贝克曼温度计,使水银球全部浸入水中,且拉动搅拌听不到碰壁与 摩擦声。 先将盛水的凝固点管直接插入寒剂 中,上下移动搅棒(勿拉过液面,约每秒 钟一次)。使水的温度逐渐降低,当过冷 到07℃以后,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,同时用放大镜 观察温度计读数,直到温度回升稳定为 止,此温度即为水的近似凝固点 取出凝固点管,用手捂住管壁片刻,8 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 以手轻叩温度计管壁,用放大镜读数, 记下稳定的温度值,重复测定三次,每 次之差不超过0006℃,三次平均值作为 纯水的凝固点。 (4)溶液凝固点的测定 取出凝固点管,如前将管中冰溶化 图1-2凝固点降低实验装置 用压片机将脲素压成片,用分析天平精1贝克曼温度计;2内管搅棒;3投料支管;4凝固 确称重(约048g),其重量约使凝固点下点管;5空气套管;6寒剂搅棒;7冰槽;8温度计。 降0.3℃,自凝固点管的支管加入样品, 待全部溶解后,测定溶液的凝固点。测定方法与纯水的相同,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。重复三次,取平均值。 取出凝固点测定管,使固体完全融化,再加入重量近似的第二片尿素片,用同样的方法 进行测定。 5数据处理 (1)由水的密度,计算所取水的重量WA (2)将实验数据列入表1.2中
(3) 溶剂凝固点的测定 仪器装置如图 1-2 所示。用移液管向清洁、干燥的凝固点管内加入 50mL 纯水，并记下 水的温度，插入调节好的贝克曼温度计，使水银球全部浸入水中，且拉动搅拌听不到碰壁与 摩擦声。 先将盛水的凝固点管直接插入寒剂 中，上下移动搅棒(勿拉过液面，约每秒 钟一次)。使水的温度逐渐降低，当过冷 到 0.7℃以后，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，同时用放大镜 观察温度计读数，直到温度回升稳定为 止，此温度即为水的近似凝固点。 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， 以手轻叩温度计管壁，用放大镜读数， 记下稳定的温度值，重复测定三次，每 次之差不超过 0.006℃，三次平均值作为 纯水的凝固点。 (4) 溶液凝固点的测定 取出凝固点管，如前将管中冰溶化， 用压片机将脲素压成片，用分析天平精 确称重(约 0.48g)，其重量约使凝固点下 降 0.3℃，自凝固点管的支管加入样品， 待全部溶解后，测定溶液的凝固点。测定方法与纯水的相同，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。重复三次，取平均值。 取出凝固点测定管，使固体完全融化，再加入重量近似的第二片尿素片，用同样的方法 进行测定。 5 数据处理 (1) 由水的密度，计算所取水的重量 WA。 (2) 将实验数据列入表 1.2 中。 图 1-2 凝固点降低实验装置 1.贝克曼温度计；2.内管搅棒；3.投料支管；4.凝固 点管；5.空气套管; 6.寒剂搅棒；7.冰槽；8.温度计
表1.2凝固点降低实验数据 凝固点 物质 质量 凝固点降低值 测量值 平均值 水 脲素 (第一次) 脲素 (第二次) (3)根据公式3,由所得数据计算脲素的分子量,并计算与理论值的相对误差。 6注意事项 (1)搅拌速度的控制是做好本实验的关键,每次测定应按要求的速度搅拌,并且测溶剂 与溶液凝固点时搅拌条件要完全一致 (2)寒剂温度对实验结果也有很大影响,过高会导致冷却太慢,过低则测不出正确的凝 固点 (3)纯水过冷度约07℃~1℃(视搅拌快慢),为了减少过冷度,而加入少量晶种,每次加 入晶种大小应尽量一致 (4)贝克曼温度计是贵重的精密仪器,且容易损坏,实验前要了解它的性能及使用方法, 在使用过程中,勿让水银柱与顶端水银槽中的水银相连 7思考题 (1)为什么要先测近似凝固点? (2)根据什么原则考虑加入溶质的量?太多或太少影响如何?
表 1.2 凝固点降低实验数据 物质 质量 凝固点 凝固点降低值 测量值 平均值 水 1 2 3 脲素 （第一次） 1 2 3 脲素 （第二次） 1 2 3 (3) 根据公式 3，由所得数据计算脲素的分子量，并计算与理论值的相对误差。 6 注意事项 （1）搅拌速度的控制是做好本实验的关键，每次测定应按要求的速度搅拌，并且测溶剂 与溶液凝固点时搅拌条件要完全一致。 (2) 寒剂温度对实验结果也有很大影响，过高会导致冷却太慢，过低则测不出正确的凝 固点。 (3) 纯水过冷度约 0.7℃～1℃(视搅拌快慢)，为了减少过冷度，而加入少量晶种，每次加 入晶种大小应尽量一致。 (4) 贝克曼温度计是贵重的精密仪器，且容易损坏，实验前要了解它的性能及使用方法， 在使用过程中，勿让水银柱与顶端水银槽中的水银相连。 7 思考题 (1) 为什么要先测近似凝固点？ (2) 根据什么原则考虑加入溶质的量？太多或太少影响如何？