1、凝固點下降法測定摩爾質量實驗報告實驗八凝固點降低法測定摩爾質量一、實驗目的1 .用凝固點降低法測定蔡的摩爾質量。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。二、實驗原理當稀溶液凝固析出純固體溶劑時，則溶液的凝固點低于純溶劑的 凝固點，其降低值與溶液的質量摩爾濃度成正比。即 T=Tf* -Tf = Kf mB(1)式中，M斯溶質的分子量。將該式代入(1)式，得：(2)若已知某溶劑的凝固點降低常數 Kf值，通過實驗測定此溶液的凝 固點降低值 T,即可計算溶質的分子量 MB通常測凝固點的方法是 將溶液逐漸冷卻，但冷卻到凝固點，并不析出晶體，往往成為過冷溶液。然后由于攪拌或加入晶種促

2、使溶劑結晶，由結晶放出的凝固熱， 使體系溫度回升，當放熱與散熱達到平衡時，溫度不再改變。此固液 兩相共存的平衡溫度即為溶液的凝固點。圖1.溶劑（1）與溶液（2）的冷卻曲線三、儀器藥品1. 儀器凝固點測定儀1套；燒杯2個；精密溫差測量儀1臺；放大鏡1個；普通溫度計（0 C50 C）1支；壓片機1臺；移液管（25mL）1支。2.藥品環已烷（或苯），蔡，粗鹽，冰。 四、實驗步驟1 .按圖2所示安裝凝固點測定儀，注意測定管、攪拌棒都須清潔、 干燥，溫差測量儀的探頭，溫度計都須與攪拌棒有一定空隙。防止攪 拌時發生摩擦。2. 調節寒劑的溫度，使其低于溶劑凝固點溫度 23C,并應經常 攪拌，不斷加入碎冰，使

3、冰浴溫度保持基本不變。3. 調節溫差測量儀，使探頭在測量管中時，數字顯示為“ 0”左 右。4. 準確移取25.00mL溶劑，小心加入測定管中，塞緊軟木塞，防 止溶劑揮發，記下溶劑的溫度值。取出測定管，直接放入冰浴中，不 斷移動攪拌棒，使溶劑逐步冷卻。當剛有固體析出時，迅速取出測定 管，擦干管外冰水，插入空氣套管中，緩慢均勻攪拌，觀察精密溫差 測量儀的數顯值，直至溫度穩定，即為苯的凝固點參考溫度。取出測 定管，用手溫熱，同時攪拌，使管中固體完全熔化，再將測定管直接 插入冰浴中，緩慢攪拌，使溶劑迅速冷卻，當溫度降至高于凝固點參 考溫度0.5 C時，迅速取出測定管，擦干，放入空氣套管中，每秒攪 拌一

4、次，使溶劑溫度均勻下降，當溫度低于凝固點參考溫度時，應迅 速攪拌（防止過冷超過0.5 C）,促使固體析出，溫度開始上升，攪 拌減慢，注意觀察溫差測量儀的數字變化，直至穩定，此即為溶劑的 凝固點。重復測量三次。要求溶劑凝固點的絕對平均誤差小于土0.003 C5. 溶液凝固點的測定，取出測定管，使管中的溶劑熔化，從測定 管的支管中加入事先壓成片狀的0.20.3g的蔡，待溶解后，用上述 方法測定溶液的凝固點。先測凝固點的參考溫度，再精確測之。溶液 凝固點是取過冷后溫度回升所達到的最高溫度，重復三次，要求凝固點的絕對平均誤差小于士 0.003 C。五、注意事項1. 攪拌速度的控制是做好本實驗的關鍵，每

5、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。2. 寒劑溫度對實驗結果也有很大影響， 過高會導致冷卻太慢，過低則易出現過冷現象而測不出正確的凝固點。3. 測定凝固點溫度時，注意防止過冷溫度超過0.5 C,為了減少過冷度，可加入少量溶劑的微小晶種，前后加入晶種大小應盡量一致。 六、數據記錄及處理表1,凝固點降低法測定摩爾質量的實驗數據溶劑溫度t=21.06 CP 環已烷（g cm-3）=0.7971-0.8879 x 10-3t=0.7971-0.8879 x 10-3 X21.06=0.7784g cm-3 WA彳 AVA=25.00X 0.7784=19.46g蔡的摩

6、爾質量 MB 128.17 gmol-1（理論值）? 0 .289相對誤差：？ ？ ？ 100 % ?%128.17127.8?128.17表1.凝固點降低法測定摩爾質量的實驗數據溶劑溫度t=26.96 CP 苯(g cm-3)=0.90005-1.0638 x 10-3t=0.90005-1.0638 X 10-3x 26.96=0.8714g cm-3 WA彳 AVA=25.00X 0.8714=21.78g蔡的摩爾質量 MB 128.17 gmol-1(理論值)0 .023 相對誤差：？ ？ ？ 100 % ? %128.17128.2?128.17七、思考題1. 為什么要先測近似凝固點

7、?答：主要是為了控制過冷程度。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, 根據什么原則考慮加入溶質的量？太多或太少影響如何？答：溶質的加入量應控制在凝固點降低 0.3 C左右。過多，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, 為什么測定溶劑的凝固點時，過冷程度大一些對測定結果影響 不大，而測定溶液凝固點時卻必須盡量減少過冷現象？答：對于純溶劑，過冷現象存在時，析出大量晶體并不改變溶劑 濃度，所以其凝固點不變。對于溶液，過冷現象存在時，析出大量晶 體會改變溶

8、液濃度，而溶液的凝固點隨濃度增大而下降， 所以溶液要 盡量減少過冷現象，保持溶液濃度基本不變。實驗七十三凝固點降低法測定摩爾質量1、簡述凝固點降低法測定摩爾質量的基本原理2、在凝固點降低法測定摩爾質量實驗中，當溶質在溶液中有離解, 締合和生成絡合物的情況下，對摩爾質量的測定值各有什么影響？3、在凝固點降低法測定摩爾質量實驗中，根據什么原則考慮加入 溶質的量，太多太少影響如何？4、凝固點降低的公式在什么條件下才適用？它能否用于電解質溶液？5、在凝固點降低法測定摩爾質量實驗中，為什么會產生過冷現象? 過冷太甚對結果有何影響？如何控制過冷程度？6、在凝固點降低法測定摩爾質量實驗中，為了提高實驗的準確

9、度，是否可用增加溶液濃度的辦法來增加 T值？為什么？7、什么是稀溶液依數性質？稀溶液依數性質和哪些因素有關？8、測定溶液凝固點時若過冷程度太大對結果有何影響？兩相共存時溶液系統和純溶劑系統的自由度各為多少？9、什么叫凝固點？凝固點降低的公式在什么條件下才適用？它能否用于電解質溶液？10、在凝固點降低法測定摩爾質量實驗中，為什么要使用空氣夾 套？過冷太甚有何弊病？11、在凝固點降低法測定摩爾質量實驗中，實驗測量成敗的關鍵 是什么？12、在凝固點降低法測定摩爾質量實驗中，加入秦的時候，不小 心將蔡附著在內管壁上，對實驗結果有何影響？13、在凝固點降低法測定摩爾質量實驗中，為什么要先測近似凝 固點？

10、14、當溶質在溶液中有解離、締合、溶劑化和形成配合物時，測 定的結果有何意義？15、在凝固點降低法測定摩爾質量實驗中，測定環已烷和蔡丸質 量時，精密度要求是否相同？為什么？16、用凝固點降低法測定摩爾質量在選擇溶劑時應考慮哪些因素?17、為什么純溶劑和稀溶液的的凝固曲線不同?18、在凝固點降低法測定摩爾質量實驗中，寒劑溫度的溫度應控制在什么范圍？為什么？19、在凝固點降低法測定摩爾質量實驗中，為什么實驗所用的內套管必須潔凈、干燥？20、在凝固點降低法測定摩爾質量實驗中，攪拌速度的控制是做 好本實驗的關鍵，在實驗過程中怎樣控制攪拌速度？實驗七十三凝固點降低法測定摩爾質量1、簡述凝固點降低法測定摩

11、爾質量的基本原理答：化合物的分子量是一個重要的物理化學參數。非揮發性溶質 溶解在溶劑中后，其稀溶液的蒸氣壓下降、沸點升高、冰點降低、滲 透壓等值只與溶質的分子數有關而與溶質的種類無關，這四種性質稱 為稀溶液的依數性。凝固點降低是依數性的一種表現。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，稀溶液的凝固點降低（對析出物是純溶劑的體系）與溶液中溶質B的質量摩爾濃度的關系為：？T?Tf?Tf?KfmB,式中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

12、凝固點降低常數 Kf并測得溶液的凝固點降低值 T, 若稱取一定量的溶質WB(gm口溶劑WA(g),配成稀溶液，則此溶液的質量摩爾濃度 mB為：mB=1000WB/MBWA,式中，M斯溶質的分子量。代入上式，則：MB = 1000KfWB / T fWA(g/mol)因此，只要取得一定量的溶質(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ATf,再查得溶劑得凝固點降低常數，代入上式即可求得溶質的摩爾質量。2、在凝固點降低法測定摩爾質量實驗中，當溶質在溶液中有離解， 締合和生成絡合物的情況下，對摩爾質量的測定值各有什么影響？答：用凝固點降低法測分子質量靠的是依數性，即依靠溶質

13、在溶 液中粒子的數目。注意，依靠的是粒子的數目而不是分子的數目。如 果發生締合或解離，自然是導致所測得的粒子所并不等同于分子數， 那測出來的相對分子質量自然有偏差。 解離使粒子數增多，表觀上是 分子數增加，于是測得的分子量變小。締合和生成絡合物使粒子數減 少，于是測得的分子量比實際的要大。3、在凝固點降低法測定摩爾質量實驗中，根據什么原則考慮加入 溶質的量，太多太少影響如何？答：根據溶液凝固點的下降值考慮加入溶質的量，加入的溶質的 量約使溶液的凝固點降低0.5 C左右。加入太多，因為濃度大了，就 不是稀溶液，就不滿足依數性了。加入太少，會使溶液的凝固點降低 不明顯，測量誤差會增大。*4、凝固點

14、降低的公式在什么條件下才適用？它能否用于電解質溶 液？答：凝固點降低公式適用于難揮發非電解質稀溶液和強電解質稀 溶液。其次溶劑凝固點不應太高或太低，應在常溫下易達到。如：水、 苯、環己烷等。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，會使測出來的相對分子質量，所以在電解溶液中不適用上 式計算。5、在凝固點降低法測定摩爾質量實驗中，為什么會產生過冷現象? 過冷太甚對結果有何影響？如何控制過冷程度？答：過冷現象是由于溶解在溶液中的溶質在溫度降到凝固點以后， 沒有晶體析出而達到過飽和狀態的現象， 原因一般是由于寒劑溫度過 低，降溫過快或溶液中較干凈，沒有雜質晶核。在冷卻過程中，如稍有過

15、冷現象是合乎要求的，但過冷太厲害或 寒劑溫度過低，則凝固熱抵償不了散熱，此時溫度不能回升到凝固點， 在溫度低于凝固點時完全凝固，就得不到正確的凝固點。因此，實驗 操作中必須注意掌握體系的過冷程度。 對于溶液而言，過冷太甚還會導致溶劑大量析出，m嚷大，Tf變小，顯然回升的最高溫度不是原 濃度溶液的凝固點，引起測量誤差。控制過冷程度的方法：調節寒劑的溫度以不低于所測溶液凝固點 3c為宜；為了判斷過冷程度，本實驗先測近似凝固點；當溶液溫度 降至高于近似凝固點的0.5 C時，迅速取出冷凍管，擦去水后插入空 氣套管中，以防止過冷太甚。6、在凝固點降低法測定摩爾質量實驗中，為了提高實驗的準確度, 是否可用

16、增加溶液濃度的辦法來增加 T值？為什么？答：不可以，原因是只有稀溶液才具有稀溶液的依數性，溶劑的 凝固點降低值與溶劑的粒子數成正比。才滿足：？T?Tf?Tf?KfmB7、什么是稀溶液依數性質？稀溶液依數性質和哪些因素有關？答：非揮發性溶質溶解在溶劑中后，其稀溶液的蒸氣壓下降、沸 點升高、冰點降低、滲透壓等值只與溶質的分子數有關而與溶質的種 類無關，這四種性質稱為稀溶液的依數性。稀溶液依數性質與以下因素有關：只取決于溶劑的種類、數量和 溶質粒子的數目8、測定溶液凝固點時若過冷程度太大對結果有何影響？兩相共存時溶液系統和純溶劑系統的自由度*各為多少？答：過冷程度太低，則凝固熱抵償不了散熱，此時溫度

17、不能回升 到凝固點，在低于凝固點時完全凝固，就得不到正確的凝固點。對于 溶液而言，過冷太甚還會導致溶劑大量析出，m皎大，Tf變小，顯然回升的最高溫度不是原濃度溶液的凝固點，引起測量誤差。溶劑系統的自由度為1,溶液系統的自由度為2。9、什么叫凝固點？凝固點降低的公式在什么條件下才適用？它能 否用于電解質溶液？答：純溶劑凝固點是固體與液體成平衡的溫度，溶液的凝固點是 固體溶劑與溶液成平衡的溫度。不同晶體具有不同的凝固點。凝固點 降低的公式適用于于難揮發非電解質稀溶液和強電解質稀溶液。其他電解質溶液不能用。10、在凝固點降低法測定摩爾質量實驗中，為什么要使用空氣夾套？過冷太甚有何弊病？答：為了防止過

18、冷太甚；過冷程度太低，則凝固熱抵償不了散熱， 此時溫度不能回升到凝固點，在低于凝固點時完全凝固，就得不到正 確的凝固點。11、在凝固點降低法測定摩爾質量實驗中，實驗測量成敗的關鍵 是什么？答：實驗測量成敗的關鍵是：控制過冷程度和攪拌速率。控制過冷程度的方法：調節寒劑的溫度以不低于所測溶液凝固點3 c為宜;為了判斷過冷程度，本實驗先測近似凝固點；當溶液溫度降至高于近 似凝固點的0.5 C時，迅速取出冷凍管，擦去水后插入空氣套管中， 以防止過冷太甚。本實驗規定了攪拌方式：將冷凍管插入冰水浴中， 緩慢攪拌，使之逐漸冷卻，并觀察溫度計溫度，當環己烷液的溫度降 至高于近似凝固點的0.5 C時，迅速取出冷

19、凍管，擦去水后插入空氣 套管中，并緩慢攪拌（每秒1次），使環己烷溫度均勻地逐漸降低。當溫度低于近似凝固點0.2-0.3 C時應急速攪拌（防止過冷超過0.5 C）,促使固體析出。當固體析出時，溫度開始回升，立即改為 緩慢攪拌，一直到溫度達到最高點，此時記下的溫度即為純溶劑的精確凝固點。每次測定應按要求的速率攪拌，并且測溶劑與溶液凝固點 的時候攪拌條件要完全一致。12、在凝固點降低法測定摩爾質量實驗中，加入秦的時候，不小 心將蔡附著在內管壁上，對實驗結果有何影響？答：若不小心將蔡附著在內管壁上，則溶液中的溶質含量將減少， 導致所測溫差偏小，溶質摩爾質量偏大。13、在凝固點降低法測定摩爾質量實驗中，

20、為什么要先測近似凝 固點？答：先測近似凝固點，可防止過冷太甚。過冷程度太低，則凝固 熱抵償不了散熱，此時溫度不能回升到凝固點，在低于凝固點時完全 凝固，就得不到正確的凝固點。先測近似凝固點，可準確判斷過冷程 度，減小凝固點測量誤差，使誤差范圍小于 0.006 C以內，保證測定 值得準確性。14、當溶質在溶液中有解離、締合、溶劑化和形成配合物時，測定的結果有何意義？答：當溶質在溶液中有解離、締合、溶劑化和形成配合物時，可 根據溶質在溶液中的表觀摩爾質量與真實摩爾質量相比，可以求出溶質在溶液中有解離度、締合度、溶劑化程度及配位數。15、在凝固點降低法測定摩爾質量實驗中，測定環已烷和蔡丸質 量時，精

21、密度要求是否相同？為什么？答：不同，因為在凝固點降低法測定摩爾質量實驗中，環已烷的 用量遠遠大于蔡丸，如果要達到相同的相對誤差，測定環已烷質量的 精密度要遠遠的小于蔡丸。因此在測定環已烷的質量時，使用移液管 量取體積再乘以密度；在測定蔡丸質量時，精密度要求高，因此用電 子天平測量。16、用凝固點降低法測定摩爾質量在選擇溶劑時應考慮哪些因 素？答：首先溶質能在此溶液很好的溶解，不出現解離，締和，溶劑 化和形成配合物等現象，另外此溶劑的凝固點溫度不宜太高或太低, 應很容易達到。17、為什么純溶劑和稀溶液的的凝固曲線不同?答：由相率可知，在一定外壓下，純溶劑在凝固點時的條件自由 度為零，在冷卻曲線上

22、可得到溫度不變的水平線段。 而溶液在凝固點 時的條件自由度為1,其凝固點隨溶液濃度的改變而改變，因此在冷 卻曲線上得不到溫度不變的水平線段。在純溶劑的冷卻曲線中，曲線中的低下部分表示發生了過冷現象， 即溶劑冷至凝固點以下仍無固相析出，這是由于開始結晶出的微小晶 粒的飽和蒸氣壓大于同溫度下普通晶體的飽和蒸氣壓， 所以往往產生 過冷現象，即液體的溫度要降低到凝固點以下才能析出固體，隨后溫度再上升到凝固點。溶液的冷卻情況與此不同，當溶液冷卻到凝固點時，開始析出固 態純溶劑，隨著溶劑的析出，溶液濃度逐漸增大，溶液的凝固點不斷 下降，在冷卻曲線上得不到溫度不變的水平線段。因此，在測定濃度 一定的溶液的凝

23、固點時，析出的固體越少，測得的凝固點才越準確。 同時過冷程度應盡量凝固點降低法測定摩爾質量實驗目的1 .用凝固點降低法測定尿素的摩爾質量;2 .掌握固點降低法測摩爾質量的原理；3 . 理解、繪制冷卻曲線，并通過冷卻曲線校正凝固點。二.實驗原理假設溶質在溶液中不發生締合和分解，也不與固態純溶劑生成固 溶體，則由熱力學理論出發，可以導出理想稀薄溶液的凝固點降低 值？Tf (即純溶劑和溶液的凝固點之差) 與溶質質量摩爾濃度bB之間 的關系：？Tf?Tf?Tf?KfbB?KfmB?TfmA*KfMBmAmB(1)由此可導出計算溶質摩爾質量 MBW公式： MB? (2)以上各式中：Tf,Tf分別為純溶劑

24、、溶液的凝固點，單位K; mA mEb別-1*為溶劑、溶質的質量，單位kg; Kf為溶劑的凝固點降低常數， 與溶劑性質有關，單位K- kg mol;若已知溶劑的Kf值，通過實驗測得？Tf,便可用式求得MB也可 由式(1)通過？Tf mB勺關系，線性回歸以斜率求得 MB通常測定凝固點的方法是將溶液逐漸冷卻，使其結晶。但是，實 際上溶液冷卻到凝固點，往往并不析出晶體，這是因為新相形成需要 一定的能量，故結晶并不析出，這就是所謂過冷現象。然后由于攪拌 或加入晶種促使溶劑結晶，由結晶放出的凝固熱，使體系溫度回升。 從相律看，溶劑與溶液的冷卻曲線形狀不同。對純溶劑，固-液兩相 共存時，自由度f=1-2+

25、1=0 ,冷卻曲線出現水平線段，其形狀如圖1(1) 所示。對溶液，固一液兩相共存時，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，回升到最高點又開 始下降，所以冷卻曲線不出現水平線段此時應按圖1(3)所示方法加以校正。(1)理想狀態下的溶劑 (2)有過冷的溶劑(3)有過冷的溶液三.儀器和試劑凝固點測定儀，精密電子溫差測量儀，電子天平，移液管(50mL), 蒸儲水，尿素，粗鹽，冰四.操作步驟冰水浴梢中裝入三分之二的冰和三分之一的水，將溫度傳感器插 入冷浴中，取適量粗鹽與冰水混合，使冷浴溫度達到-2 C-3 C ,將 電子溫差測量儀采零、鎖定，將定時時間間隔為設 10s。2 .溶劑冷卻曲線的測定用移液管向清潔、干燥的凝固點管內加入50mLM水，插入潔凈的 攪拌環和溫度傳感器，不斷攪拌，觀察水溫的變化，當水溫接近1C時，開始記錄“溫差”值，并加快攪拌速度，待溫度回升后，恢復原 來的攪拌，如此可以減少數據的組數。通常水溫的變化規律為“下降 -上升-穩定”，即有過冷現象。當溫度達到穩定段后，在穩定段再 讀數57組，即可結束讀數。取出凝固