实验93 凝固点降低法测定萘的摩尔质量
实验目的
用凝固点降低法测定萘的摩尔质量；通过实验掌握凝固点降低法测定摩尔质量的原理，加深对稀溶液依数性的理解。
实验原理
理想稀溶液具有依数性。凝固点降低就是依数性的一种表现，即对一定量的某溶剂，其理想稀溶液凝固点降低的数值只与所含溶质的粒子数目有关，而与溶质的特性无关。
假设溶质在溶液中不发生缔合和分解，也不与固态纯溶剂生成固溶体，则由热力学理论，可以导出理想稀溶液的凝固点降低ΔTf与溶质质量摩尔浓度bB之间的关系：
或
由此可导出溶质摩尔质量MB的计算公式：
若已知Kf，测得ΔTf，便可用式（3）求得MB。也可由式（2）通过ΔTf－mB，线性回归以斜率求得MB。Kf的数值只与溶剂的性质有关，当以环己烷作为溶剂时，Kf的值是20.00K·mol－1·kg。
图6－14 冷却曲线图
纯溶剂的凝固点是其液－固共存的平衡温度。将纯溶剂逐步冷却时，在未凝固之前温度将随时间均匀下降，开始凝固后由于放出凝固热而补偿了热损失，体系将保持液、固两相共存的平衡温度不变，直到全部凝固，再继续均匀下降（见图6－14曲线a）。但在实际过程中经常发生过冷现象，其冷却曲线如图6－14曲线b所示。溶液的凝固点是溶液与溶剂的固相共存时的平衡温度，其冷却曲线与纯溶剂不同。当有溶剂凝固析出时，剩下溶液的浓度逐渐增大，因而溶液的凝固点也逐渐下降（见图6－14曲线c），如果溶液的过冷程度不大，析出固体溶剂的量对溶液浓度影响不大，则以过冷回升的温度作凝固点，对测定结果影响不大（见图6－14曲线d）。如果过冷太甚，凝固的溶剂过多，溶液的浓度变化过大，则出现图6－14曲线e的情况，这样就会使凝固点的测定结果偏低。
实验用品
仪器 凝固点测定仪（见图6－15）；精密电子温差仪；电吹风；分析天平（0.0001g）移液管（25 mL）；滤纸等。
试剂 萘；环己烷；碎冰等。
图6－15 凝固点测定仪装置
实验步骤
（1）洗净凝固点管，并用电吹风吹干，按图6－15将凝固点测定仪安装好。
（2）加冰，调节冰浴的温度为3.5℃左右。
（3）测定纯溶剂的凝固点，用移液管取25mL环己烷加入干燥的凝固管，直接浸入冰浴中，将精密电子温差仪的测温探头插入凝固点管中，注意测温探头应位于溶液中间位置，均匀缓慢地搅拌，1～2s一次为宜。当温度基本不变时，读出温度值，即为环己烷的近似凝固点。
（4）将凝固点管从冰水浴中拿出，用毛巾擦干管壁外的水，用手握住温热凝固点管，使结晶完全融化，至精密电子温差仪显示6～7℃，将凝固点管放入作为空气浴的外套管中，均匀缓慢搅拌，1～2s一次为宜。定时读取并记录温度，温差仪每20s鸣响一次，可依次定时读取温度值。当样品管里面的液体出现固体时，再继续操作、读数，约10min。注意：判断样品管中是否出现固体，不是直接观察样品管里面，而是从记录的温度数据上判断，即温度由下降较快变为基本不变的转折处。重复本步骤一次。
（5）溶液凝固点的测定：精确称取萘0.1000～0.1200g，小心加入凝固点管中的溶剂中，注意不要让萘黏在管壁上，并使其完全溶解。注意在使萘溶解时，不得取出测温探头，溶液的温度不得过高，以免超出精密电子温差仪的量程。
（6）待萘完全溶解形成溶液后，将凝固点管放入作为空气浴的外套管中，均匀缓慢搅拌，1～2s一次为宜。定时读取并记录温度，温差仪每20s鸣响一次，可依次定时读取温度值。当样品管里面的液体开始出现固体（是什么？）时，再继续操作、读数，约10min。注意：判断样品管中是否出现固体，不是直接观察样品管里面，而是从记录的温度数据上判断，即温度由下降较快变为下降较慢的转折处。重复本步骤一次。
（7）实验完毕，将环己烷溶液倒入回收瓶。
实验结果与数据处理
（1）用ρt/（g·cm－3）＝0.7971－0.8879×10－3 t/℃计算室温t时环己烷的密度，然后算出所取的环己烷的质量mA。
（2）由测定的纯溶剂、溶液凝固点计算萘的摩尔质量。
注意事项
（1）测定时冷水浴温度控制在3.5℃左右，太低或太高对实验都会有影响。
（2）控制适当的搅拌速度，搅拌器应避免碰撞测温探头，否则会引起温差读数的异常波动。
（3）加入固体样品时要小心，勿黏在壁上或撒在外面，以保证量的准确。
（4）溶质萘的量可取0.1～0.15g。
思考题
（1）在冷却过程中，凝固点管内液体有哪些热交换存在？它们对凝固点的测定有何影响？
（2）为什么要用空气夹套？
（3）溶质在溶液中有电解、缔合的现象，对摩尔质量的测定值有何影响？
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
