凝固点降低法测定物质的相对分子质量实验报告

温度T/℃凝固点降低法测定物质的相对分子质量

李凤婵 20112401136

一、实验目的

1. 明确溶液凝固点的定义及获得凝固点的正确方法。 2. 测定环己烷的凝固点降低值，计算萘的相对分子质量。

3. 掌握溶液凝固点降低法测分子量的原理，加深对稀溶液依数性质的理解。 4.掌握贝克曼温度计的使用方法。 二、实验原理

1、凝固点降低法测分子量的原理

化合物的分子量是一个重要的物理化学参数。用凝固点降低法测定物质的分子量是一种简单而又比较准确的方法。稀溶液有依数性，凝固点降低是依数性的一种表现。稀溶液的凝固点降低（对析出物是纯溶剂的体系）与溶液中物质的摩尔分数的关系式为：

ΔT=Tf -Tf = Kf mB （1）

式中，Tf为纯溶剂的凝固点，Tf 为溶液的凝固点，mB为溶液中溶质B的质量摩尔浓度，Kf为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1给出了部分溶剂的凝固点降低常数值。

表1 几种溶剂的凝固点降低常数值

溶剂 Tf*/K Kf/(K.kg/mol)

已知某溶剂的凝固点降低常数

水 273.15 1.86 醋酸 289.75 3.90 苯 278.65 5.12 环己烷 279.65 20 环己醇 297.05 39.3 萘 383.5 6.9 三溴甲烷 280.95 14.4 *

*

Kf,并测得溶液的凝固点降低值

ΔT，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:

mB?WBMBWA?103g/mol （2）

将(2)式代入(1)式，则：

MB?KfWB?TfWA?103g/mol （3）

因此，只要称得一定量的溶质（WB）和溶剂（WA）配成一稀溶液，分别测纯溶剂和稀溶液的凝固点，求得Δ得溶质的相对分子质量MB。

* 当溶质在溶液里有解离、缔合、溶剂化或形成配合物等情况时，不适用上式计算，一般只适用于强电解质稀溶液。

2、凝固点测量原理

纯溶剂的凝固点是它的液相和固相共存时的平衡温度。若将纯溶剂缓慢冷却，理论上得到它的步冷曲线如图中的 A , 但实际的过程往往会发生过冷现象，液体的温度会下降到凝固点以下，待固体析出后会慢慢放出凝固热使体系的温度回到平衡温度，待液体全部凝固之后，温度逐渐下降，如图中的B。 图中平行于横坐标的CD线所对应的温度值即为纯溶剂的凝固点Tf*。

溶液的凝固点是该溶液的液相与纯溶剂的固相平衡共存的温度。溶液的凝固点很难精确测量，当溶液逐渐冷却时，其步冷曲线与纯溶剂不同，如图中III 、IV 。由于有部分溶剂凝固析出，使剩余溶液的浓度增大，因而剩余溶液与溶剂固相的平衡温度也在下降，冷却曲线不会出现“平阶”，而是出现一转折点，该点所

对应的温度即为凝固点（III曲线的形状）。当出现过冷时，则出现图IV的形状，此时可以将温度回升的最高值近似的作为溶液的凝固点。

3、测量过程中过冷的影响

在测量过程中，析出的固体越少越好，以减少溶液浓度的变化，才能准确测定溶液的凝固点。若过冷太甚，溶剂凝固越多，溶液的浓度变化太大，就会出现图中 V 曲线的形状，使测量值偏低。在过程中可通过加速搅拌、控制过冷温度，加入晶种等控

Tf，再查得溶剂的凝固点降低常数，代入(3)式即可求

制冷,同时需要按照图中曲线V所示的方法校正。

三、实验药品

SWC-LG 凝固点测定仪1套;

数字贝克曼温度计; 普通温度计(0℃～50℃); 移液管(20mL)1支；洗耳球； 精密温度计、分析天平、烧杯; 纯萘

环己烷（分析纯） 碎冰

四、实验步骤

1、接好传感器, 插入电源。

2、打开电源开关，温度显示为实时温度，温差显示为以20度为基准的差值（但在10度以下显示的是实际温度）。

3、将传感器插入水浴槽，调节寒剂温度低于测定溶液凝固点的2-3度，此实验寒剂温度为3.5-4.5度，然后将空气套管插入槽中。

4、用25ml移液管准确移取25ml 环己烷加入凝固点测定试管中，橡胶塞塞紧，插入传感器。 5、将凝固点试管直接插入寒剂槽中，观察温差，直至温度显示稳定不变，此时温度就是环己烷的初测凝固点。

6、取出凝固点测定试管，用掌心加热使环己烷熔化，再次插入寒剂槽中，缓慢搅拌，当温度降低到高于初测凝固点的0.5度时，迅速将试管取出、擦干，插入空气套管中，记录温度显示数值。每15秒记录一次温度。

注意：搅拌速度调节：刚开始缓慢搅拌，在温度低于初测凝固点时，加速搅拌，待温度上升时，又恢复缓慢搅拌。

7、重复第6步平行再做2次。

8、溶液凝固点测定：称取约0..3 g 萘片加入凝固点测定试管，待完全溶解后，重复以上6、7、8步骤。 9、实验结束，拔掉电源插头。

五、注意事项

1、在测量过程中，析出的固体越少越好，以减少溶液浓度的变化，才能准确测定溶液的凝固点。若过冷太甚，溶剂凝固越多，溶液的浓度变化太大，使测量值偏低。在过程中可通过加速搅拌、控制过冷温度，加入晶种等控制过冷度。

2、搅拌速度的控制和温度温差仪的粗细调的固定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。温度-温差仪的粗细调一经确定，整个实验过程中不能再变。

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、冷却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。

5、实验所用的凝固点管必须洁净、干燥。

六、实验数据与数据处理 1、数据记录与分析 数据1：

环己烷凝固过程温度变化表 第一次 第二次 第三次 时间（/s） 温度（/℃） 时间（/s） 温度（/℃） 时间（/s） 温度（/℃） 0 10 20 30 40 7.333 7.084 6.894 6.755 6.656 0 10 20 30 40 7.457 7.369 7.285 7.204 7.129 0 10 20 30 40 7.429 7.209 7.048 6.9 6.788

50 60 70 80 85 90 95 100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150 155 160 165 180 195 凝固点（℃） 6.582 6.545 6.524 6.501 6.500 6.498 6.496 6.493 6.491 6.489 6.487 6.484 6.484 6.482 6.484 6.485 6.486 6.486 6.486 6.485 6.485 6.468 6.464 6.496 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 7.053 6.984 6.915 6.849 6.791 6.727 6.673 6.613 6.554 6.502 6.450 6.428 6.447 6.464 6.472 6.473 6.476 6.474 6.470 6.468 6.468 6.464 6.465 4.475 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 6.698 6.623 6.566 6.524 6.495 6.489 6.488 6.485 6.481 6.481 6.479 6.477 6.476 6.474 6.473 6.469 6.468 6.467 6.467 6.466 6.465 6.465 6.464 6.492 溶剂的冷却曲线如下：

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