凝固点降低法测定摩尔质量（精）

凝固点降低法测定摩尔质量

【教学目的】

1. 用凝固点降低法测定萘的摩尔质量。 2. 掌握溶液凝固点测定技术。

3. 掌握NGC—I型凝固点测定仪的使用方法。 4. 通过实验加深对稀溶液依数性的理解。

【教学重点】

通过凝固点的测定，使学生加深对稀溶液依数性质的理解

【教学内容】 一、实验原理

物质的摩尔质量是一个重要的物理化学数据。凝固点降低法是一种比较简单而较正确的测定摩尔质量的方法。凝固点降低是理想稀溶液依数性之一，其在实用方面和对溶液的理论研究方面都很重要。

理想稀溶液的凝固点降低（对析出物为纯固相溶剂的系统）与溶液组成间关系为

Tf?Tf??Tf?**R(Tf*)2?H(A)?XB

（1）

式中Tf和Tf分别为纯溶剂和溶液的凝固点（K）；?Tf为凝固点降低值；?H(A)为溶剂的摩尔凝固热；XB为溶液中溶质的量分数。若用nA和nB表示溶剂和溶质的物质的量，则上式写成：

?Tf?R(Tf*)2nB

?H(A)nA?nB? （2）

当溶液很稀时，nB≤nA，则

R(Tf*)2nBR(Tf*)2MAWB?Tf????()?Kf?mB

?H(A)nA?H(A)MBWA （3）

式中K?f浓度。

R(Tf*)2?H(A)?MA，称为质量摩尔凝固点降低常数，mB为溶液中溶质B的质量摩尔

称取一定量的溶质（WB/kg）和溶剂（WA/kg）配成理想溶液，分别测定纯溶剂和溶液的凝固点求得?Tf，再查得溶剂的凝固点降低常数Kf，代入（3）式即可算溶质的摩尔质量（MB）。

通常测凝固点的方法是将已知浓度的溶液（或纯溶剂）逐步冷却，记录一定时刻的系统的温度，并绘出冷却曲线。纯溶剂的凝固点是它的液相和固相共存时的平衡温度，若将纯溶剂逐步冷却，其冷却曲线如图13-6（I）。但在实际冷却过程中会发生过冷现象，即出现过冷液体，但开始析出固体后，温度才回升并会稳定一定时间，当液体全部凝固后，温度再逐渐下降，其冷却曲线如图13-6（II）形状。

1

溶液的凝固点是该溶液的液相和溶剂的固相共存时的平衡温度。若将溶液逐步冷却，其冷却曲线与纯溶剂不同，其形状如图13-6（III），由于部分溶剂凝固析出，使剩余溶液的浓度逐渐增大，因而剩余溶液与溶剂固相共存的平衡温度也逐渐下降。如过冷现象不严重，冷却曲线如图13-6（IV），这时对摩尔质量的测定无明显影响；若过冷严重时，冷却曲线如图13-6（V），所测得凝固点偏低，会影响摩尔质量的测定，因此在测定过程中必须设法控制过冷程度，一般可通过控制寒剂的温度、搅拌速度等方法实现。

因为理想稀溶液的凝固点降低值不大，所以温度的测量常用较精密的仪器，本实验用NGC—I型凝固点测定仪。

在本实验中，采用测量装置测定环己烷、环己烷-萘体系在逐步冷却过程中体系温度随时间的变化数据，并绘制各体系的冷却曲线。在数字贝克曼温度计中，采用Pt100型电阻温度计。

二、仪器与试剂

（一）仪器

NGC—I型凝固点测定仪 普通水银温度计 移液管（25mL） （二）试剂 环己烷（A·R） 冰

萘（A·R） 食盐

1套 1支 1支

分析天平 称量瓶

1台 1个 1个

烧杯(500mL)

三、实验步骤

1. 将内管洗净烘干

2. 寒剂温度的调节 冰槽中的冰水混合物为寒剂。调节冰和水的量使其温度保持在276.2~277.2K之间（寒剂的温度以不低于所测溶液之凝固点3K为宜）。在实验过程中用搅拌棒经常搅拌并间断地补充少量的冰，使寒剂的温度保持恒定。 3. 凝固点测定仪的操作

（1）将仪表后面的电源线接入220V电网。

（2）将电源开关置于断的位置，拨下开关旁插头，取出搅拌器。 （3）加冰口处加入冰水混合物。

（4）用移液管取25mL环己烷加入内试管中。

（5）将搅拌器插入内试管中，插入测温探头，连接插头。

（6）打开电源开关，通过窗口看搅拌情况，待温度显示为9℃左右时开始读取数字贝克曼温度计表上数据。一般每分钟记一次，但在温度-时间变化的斜率减小时应每隔30s计录数据，待过冷状态破坏后，温度回升并恒定数分钟即可停止读数。

（7）取出内试管，使环己烷晶体溶化，可用手温热环己烷晶体，使之熔化，再插入内管中，重复上述数据记录步骤，重复测定2-3次，要求溶剂凝固点的绝对平均误差小于0.01℃ （8）取出内试管，用手温热环己烷晶体，使之熔化，准确称取0.15g左右萘加入内试管中，

2

搅拌使其全部溶解。然后按测定环己烷凝固点的步骤测定含萘溶液的凝固点。

（9）实验完毕，将电源开关置断的位置，排净冰水混合物，内试管擦干净置于体系中。

四、数据记录及数据处理

原始数据记录 温度

1. 在同一直角坐标系中分别画出溶剂和溶液的冷却曲线，用外推法求凝固点，然后求出凝固点降低值?Tf。

2. 计算萘在环己烷中的摩尔质量。并判断萘在环己烷中的存在形式。

时间 温度 时间 温度 时间

【注意事项】

1. 寒剂的温度不能过低，否则易造成冷却所吸收热量的速度大于凝固放出的速度，则体系温度将继续下降，过冷现象严重，且凝固的溶剂过多，溶液的浓度变化过大，测得的凝固点偏低，从而影响溶质摩尔质量的测定结果。

2. 带有电阻温度计的搅拌器一旦插入装有溶液（剂）的内管后，最好不要从内管中完全拿出，防止溶剂挥发或滴漏，造成溶液浓度发生变化。

3. 移动搅拌器时，应先关闭搅拌器电源开关，否则将烧毁搅拌器保险管，搅拌器工作时必须保持水平状态。

4. 加入萘的时候，尽量将萘直接放入溶剂中，注意不要将萘附着在内管壁上，造成溶液浓度的误差。

【课后作业】

1. 当溶质在溶液中有离解、缔合和生成络合物时，对摩尔质量有何影响？ 2. 根据何原则考虑溶质的用量？太多或太少有何影响？ 3. 用凝固点降低法测定摩尔质量在选择溶剂时应考虑哪些因素？ 4. 冰槽温度应调节到276.2~277.2K之间，过高或过低有什么影响？

【教学讨论】

1. 本实验测量的成败关键是控制过冷程度和搅拌速度。理论上，在恒压条件下纯溶剂体系只要两相平衡共存就可达到平衡温度。但实际上只有固相充分分散到液相中，也就是固液两

3

相的接触面相当大时，平衡才能达到。如凝固点管置于空气套管中，温度不断降低达到凝固点后，由于固相是逐渐析出的，此时若凝固热放出速度小于冷却所吸收的热量，则体系温度将不断降低，产生过冷现象，这时应控制过冷程度，采取突然搅拌的方式，使骤然析出的大量微小结晶得以保证两相的充分接触，从而测得固液两相共存的平衡温度。为判断过冷程度，本实验先测近似凝固点，为使过冷状况下大量微晶析出，实验中应规定一定的搅拌方式。对于两组分的溶液体系，由于凝固的溶剂量多少会直接影响溶液的浓度，因此控制过冷程度和确定搅拌速度就更为重要，本实验由于仪器固定了搅拌速度，对实验的结果可能产生一定误差。

2. 严格而论，由于测量仪器的精密度限制，被测溶液的浓度并非符合假定的要求，此时所测得的溶质摩尔质量将随溶液浓度不同而变化。为了获得比较准确的摩尔质量，常用外推法，即以所测的摩尔质量为纵坐标，以溶液浓度为横坐标，外推至溶液浓度为零时，从而得到比较准确的摩尔质量数值。

3. 根据稀溶液依数性，用凝固点下降法测得的是数均摩尔质量。因此在测定大分子物质时必须先除去其中所含溶剂和小分子物质，否则它们将会给结果带来很大影响。

4

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/jvw2.html