物理化学实验教材电子版(5)

实验一 硫酸铜溶解热的测定

一、实验目的及要求

（1）掌握用量热计测量无水硫酸铜的无限稀释积分熔解热的方法。 （2）掌握贝克曼温度计的原理及使用方法。

（3）运用雷诺图解法对热交换、搅拌热等进行校正，求出真正温差。

二、 实验原理

物质溶于溶剂时，常伴随着热效应产生。经研究表明，温度、压力以及溶质和溶剂的性质、用量都对热效应有影响。

物质溶解过程，常包括溶质晶格的破坏和分子或离子的溶剂化作用。一般晶格的破坏为吸热过程，溶剂化作用为放热过程。总的热效应由两个过程的热量相对大小决定。

溶解热分为积分溶解热和微分溶解热，积分溶解热是在标准压力和一定温度下，1摩尔溶质溶于一定量的溶剂中所产生的热效应。微分溶解热是在标准压力和一定温度下，1摩尔溶质溶于溶于某一确定浓度的无限量的溶液中产生的热效应。本实验测定的是积分溶解热。

测定积分溶解热是在绝热的量热计（杜瓦瓶）中进行。首先标定量热系统的热容（指量热计和溶液温度升高1开尔文所吸收的热量，单位为J·K-1）。将某温度下已知积分溶解热的标准物质KCI加入量热计中溶解，用贝克曼温度计测量溶解前后量热系统的温度，并用雷诺作图法求出真实温度差△Ts，若系统的绝热性能很好，而且搅拌热可忽略时，由热力学第一定律可得如下公式：

ms???Hs?C??Ts?0 (1) Ms?ms?Hs 即：C?? (2) ?Ms?Ts?式中ms 、Ms分别为标准物质即KCI的质量和摩尔质量(74.55)，?Hs为

标准压力和一定温度下1摩尔KCI溶于200摩尔水中的积分溶解热（不同温度下KCI积分溶解热见附表）。△Ts为KCI溶解前后温度变化值。C为量热计（包括杜瓦瓶、搅拌器、水、温度计浸入部分）热容，又称热当量或水当量。

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用同一量热系统（量热计热容C不变）测待测物质的积分溶解热时，.若待测物质的质量为m，摩尔质量为M。溶解前后温度变化△T，则由（2）式得待测物质的积分溶解热：

??HC??C??T?uSO4M (3) m必须指出，上述计算中包含了水溶液的热容都相同的假设条件。本实验的待测物质为无水硫酸铜，其摩尔质量M为159.6。

为了使实验误差小于3%，本次实验使用读数误差在±0.002℃的贝克曼温度计（计算见绪论）测量△Ts和△T。贝克曼温度计的调节使用方法见本次实验附录。

在实际量热过程中应该使△Ts和△T落在同一温度计的相同温度区域内，数值应尽量接近，这样由于温度计本身的不均匀性所产生的误差就可以抵消掉。

由于量热计不是严格的绝热系统，又由于传热速度的限制，物质溶解后温度变化需要一定的时间，在这段时间里，系统和环境要发生热交换，因而从温度计上读的温差就不是真实的温差?T，需对测量温差进行校正，常用温度校正图即雷诺图解法来校正。

雷诺图解法方法是根据实验过程中的测量数据，作温度－时间曲线。如图2-1，2-2所示是不同的系统及环境温度所产生的温变曲线，其中ab段表示实验前期，b点相当于开始溶解放热之点；c点为观测到的温度转折点，bc段相当于主期；cd段则为后期。由于量热计与周围环境有热量交换，热漏的现象还是无法完全避免的，所以曲线ab和cd常常发生倾斜，图中b点相当于溶解开始时出现升温点，温度为T1，C点为读数中的最高温度点，在T =（T1+T2）/2处作平行于横轴的直线交曲线于O点，过O点作垂直于横轴的直线AB，然后