实训项目

凝固点降低法测定摩尔质量

一、目的要求

1.了解凝固点降低法测定溶质摩尔质量的原理和方法，加深对稀溶液依数性的认识；

2.练习移液管和分析天平的使用，练习刻度分值为0.1℃的温度计的使用。

二、实验原理

难挥发非电解质稀溶液的凝固点下降与溶液的质量摩尔浓度（b）成正比。

式中，ΔTf为凝固点降低值；为纯溶剂的凝固点，Tf为溶液的凝固点，Kf为摩尔凝固点降低常数（单位为K·kg·mol-1）。式（1）可改写为：

式中，m1和m2分别为溶液中溶剂和溶质的质量（单位为g）；M为溶质的摩尔质量（单位为g·mol-1）。移项后可得：

要测定M，需求得ΔTf，即需要通过实验测得溶剂的凝固点和溶液的凝固点。

凝固点的测定可采用过冷法。将纯溶剂逐渐降温至过冷，然后促其结晶。当晶体生成时，放出凝固热，使体系温度保持相对恒定，直至全部凝成固体后才会再下降。相对恒定的温度即为该纯溶剂的凝固点（纯液体的冷却曲线见图3-1）。

图3-2是溶液的冷却曲线，它与纯溶剂的冷却曲线不同。这是因为当溶液达到凝固点时，随着溶剂成为晶体从溶液中析出，溶液的浓度不断增大，其凝固点会不断下降，所以曲线的水平的段向下倾斜。可将斜线延长使与过冷前的冷却曲线相交，交点的温度即为此溶液的凝固点。

为了保证凝固点测定的准确性，每次测定要尽可能控制在相同的过冷程度。

三、实验仪器及试剂

仪器：精密温度计，分析天平。

试剂：萘（s），苯。

四、实验内容

1.纯苯熔点的测定

实验装置见图3-3。用干燥移液管吸取25.00mL苯于干燥的大试管中，插入温度计和搅拌棒，调节温度计高度，使水银球距离管底1cm左右，记下苯液的温度。然后将试管插入装有冰水混合物的大烧杯中（试管液面必须低于冰水混合物的液面）。开始记录时间并上下移动试管中的搅拌棒，每隔30s记录一次温度。当冷至比苯的凝固点（5.4℃）高出1～2℃时停止搅拌，待苯液过冷到凝固点以下约0.5℃左右再继续进行搅拌。当开始有晶体出现时，由于有热量放出，苯液温度将略有上升，然后一段时间内保持恒定，一直记录至温度明显下降。

2.萘-苯溶液凝固点的测定

在分析天平上称取纯萘1～1.5g（称准至0.01g）倒入装有25.00mL苯的大试管中，插入温度计和搅拌棒，用手温热试管并充分搅拌，使萘完全溶解。按上述实验方法和要求，测定萘-苯溶液的凝固点。回升后的温度并不如纯苯那样保持恒定，而是缓慢下降，一直记录到温度明显下降。

五、数据记录及结果处理

1.求纯苯和萘-苯溶液的凝固点

纯苯

萘-苯溶液

以温度为纵坐标，时间为横坐标，在方格纸上作出冷却曲线，求出纯苯及萘-苯溶液的凝固点及Tf。

2.萘摩尔质量的计算

由式（3）计算萘的摩尔质量M。

六、思考题

1.为什么纯溶剂和溶液的冷却曲线不同？如何根据冷却曲线确定凝固点？

2.测定凝固点时，大试管中的液面必须低于还是高于冰水浴的液面？当溶液温度在凝固点附近时为何不能搅拌？

3.严重过冷现象为什么会给实验结果带来较大的误差？

4.实验中所配的溶液浓度太浓或太稀会给实验结果带来什么影响？为什么？

附：苯在不同温度时的密度