凝固点降低法 测相对分子质量,实验目的,(1)用凝固点降低法测定蔗糖的相对分子质量 (2)通过实验掌握溶液凝固点的测定技术，并加深对稀溶液依数性的理解。,预习要求,（1）了解稀溶液的依数性关系 （2）了解步冷曲线以及实验方法,实验原理,稀溶液具有依数性，凝固点降低是依数性的一种表现。固体溶剂与溶液成平衡时的温度称为溶液的凝固点。在溶液浓度很稀时，确定了溶剂的种类和数量后，溶剂凝固点降低值仅仅取决于所含溶质分子的数目。,实验原理,稀溶液的凝固点降低（对析出物为纯固相溶剂的系统）与溶液成分的关系式为式中 为凝固点降低值； 为以热力学温度 表示的纯溶剂的凝固点； 为摩尔凝固热； 分别为溶液中溶剂和溶质的物质的量。,实验原理,当溶液很稀时， ，则式中 为溶剂的相对分子质量； 为溶质的质量 摩尔浓度； 称为溶剂的凝固点降低常数。如果已知溶剂的凝固点降低常数 ，并测得 该溶液的凝固点降低值 ，已知溶剂和溶质的质 量 ，就可以通过（3）式计算溶质的相对分,实验原理,对分子量 。凝固点降低值的多少，直接反映了溶液中溶质的质 点数目。溶质在溶液中有解离、缔合、溶剂化和络 合物生成等情况存在，都会影响溶质在溶剂中的表 观相对分子质量。因此溶液的凝固点降低法也可用 于研究溶液的电解质解离度、溶质的缔合度、溶剂,实验原理,的渗透系数和活度系数等。凝固点测定方法是将已知浓度的溶液逐 渐冷却成过冷溶液，然后促使溶剂析出；当 晶体生成时，放出的凝固热使系统温度回 升，当放热与散热达成平衡时，温度不再改 变，此固液两项达成平衡的温度，即为溶液 的凝固点。本实验测定纯溶剂和溶液的凝固 点之差。,实验原理,纯溶剂在凝固前温度随时间均匀下降，当达到凝固点时，固体析出，放出热量，补偿了对环境的热散失，因而温度保持恒定，直到全部凝固后，温度再均匀下降，其步冷曲线见图1中的（a）。实际上纯液体凝固时，由于开始结晶析出的微小晶粒的饱和蒸气压大于同温度下的液体饱和蒸气压，所以往往产生过冷现象，即液体的温度要降到凝固点以下才析出固体，随后温度再上升到凝固点，见图1中的（b）。,实验原理,溶液的冷却情况与此不同，当溶液冷却到凝固点时，开始析出固态纯溶剂。随着溶剂的析出，溶液浓度相应增大。所以溶液的凝固点随着溶剂的析出而不断下降，在冷却曲线上得不到温度不变的水平线段。当有过冷情况发生时，溶液的凝固点应从步冷曲线上待温度回升后外推而得，见图1中的（c）。,实验原理,图一 溶剂、溶液步冷曲线,实验原理,因此，在测定浓度一定的溶液的凝固点时，析出的固体越少，过冷程度越小，测得的凝固点才越准确。如果溶液的过冷程度不大，可以将温度回升的最高值作为溶液的凝固点；若过冷太甚，则要作图外推。,仪器与药品,FDA-3A型凝固点测定仪 ：由机电一体化实验装置配合JDT-4B数字式双通道温度温差测量仪用于完成冰点下降实验。它具有操作简单、使用安全、重复性好、测量精度高等特点。实验过程中测得的数据准确，采用手工或连接计算机画出曲线易满足要求，是该实验的理想仪器。,仪器与药品,计算机 凝固点降低实验测定软件 （南京南大万和科技有限 公司） 玻璃管（包括内管、外管） 玻璃搅拌棒 保温瓶 蔗糖(A.R) 食盐 大烧杯(1L) 2个,仪器与药品,移液管(25mL) 电子天平 公用 称量纸 洗耳球 毛巾 SANYO制冰机 公用,实验步骤,1、接线，把电源开关置于关的位置，打开计算机 开关。 2、冷剂准备及温度调节往保温瓶中加入适量自来水、并加入碎冰，打开温度温差测量仪，将温度测量传感器置于保温瓶中，用食盐和碎冰调节冰水的温度，使冷剂的温度低于水的凝固点23 ，用玻璃搅拌棒搅拌（注意：一定不要用温度传感器搅拌）。用烧杯从加水口向凝固点测定仪加入冷剂。拉动搅拌杆，将温度传感器置于凝固点测定仪的冷剂中。实验时冷剂应经常搅拌，并间断地补充少量的碎冰或食盐及吸出盐水，使冷剂温度基本保持不变。,实验步骤,图2 NaClH2O的相图,实验步骤,3、纯水凝固点的测定设置软件参数。用移液管准确移取25.00mL蒸馏水，加入洗净、干燥 后的凝固点测量管中（内管）。将测量管直接放入冷剂中， 将搅拌桨和温差测量传感器放入测量管中，将搅拌开关置于 慢的位置，打开机电一体化装置开关，搅拌桨转动，且箱内 灯亮，溶剂逐步冷却（如观察窗壁上有冰雾可打开观察窗玻 璃进行擦除）。将温度温差测量仪置零（只能置一次零）。 开始用软件记录数据。当有固体析出时，关闭机电一体化装 置开关，从冷剂中取出测量管，迅速将管外冰水擦干，放入 空气套管中，空气套管放入冷剂中，再打开开关，缓慢而均 匀地搅拌之，观察读数，直至读数稳定，此乃蒸馏水的近似 凝固点。关闭机电一体化装置开关。,实验步骤,取出凝固点管，用手温热之，使管中的固体完 全融化。打开机电一体化装置开关，再将凝固点管直 接放入冷剂中缓慢搅拌，使溶剂较快地冷却。当溶剂 温度降至高于近似凝固点0.5 时，关闭机电一体化 装置开关，迅速取出测量管，擦干冰水后放入空气套 管中，空气套管放入冷剂中，再打开机电一体化装置 开关，并缓慢搅拌，使蒸馏水温度均匀降低，当温度 低于近似凝固点温度参考值0.2 时，将调速开关拨 到快挡，防止过冷使固体析出。当固体析出时，调速 开关拨到慢挡，注意观察读数直到稳定，记录温差值， 此即蒸馏水的凝固点。关闭机电一体化装置开关，重 复测定两次，要求平均误差小于0.006 。,实验步骤,4 溶液凝固点的测定取出测量管。使冰融化，加入准确称量 的1g左右的蔗糖，待其完全溶解后，重复步 骤3，测出溶液的凝固点。重复测定两次，要 求平均误差小于0.006 。,实验步骤,5 实验完毕，将电源开关置于断的位置，排除冷剂，倒出溶液样品，清洗玻璃管、玻璃缸、传感器和搅拌桨。擦干传感器、搅拌桨。关闭仪器和计算机开关。,实验关键,本实验一定要注意搅拌所测液体。冷剂温度应基本保持在低于纯溶剂凝固点23 。如果过冷在0. 7以上时还未析出固体，应加 入固体冰，控制过冷。每次加入的固体大小 应尽量一致。可考虑更换干燥的测量管测溶 液的凝固点。融化冰时不要将搅拌桨和温差 传感器上的固体冰洒落在测量管外。应注意计算机当前屏幕显示的数据记录有限。,数据处理,溶剂步冷曲线数据,数据处理,溶液步冷曲线数据,数据处理,室温: 大气压: 冷剂温度:,数据处理,1、分别作出溶剂、溶液的步冷曲线。 2、计算蔗糖的摩尔质量。 已知水的 。,数据处理,水的密度计算公式:或参考文献6中的368-369页。 或参考文献2(教材)中的320-321页。,注意事项,1、连接、断开搅拌器的插头，一定要切断电源开关，搅拌器要防止扯断连线，不要跌落任何仪器。 2、应从加水口向凝固点测定仪加入冷剂。注意该仪器面板后有电线。 3、温度、温差测量仪只能置一次零。实验中不要关闭温度、温差测量仪。 4、文件名不应重复，注意保存数据。 5、溶液、溶质的纯度直接影响实验结果。 6、实验时要保持搅拌桨不与试管壁摩擦。 7、注意不要损坏玻璃仪器。 8、一定不要用温度传感器搅拌。 9、不要让液体、食盐洒落在计算机、温度温差测量仪及搅拌器上。注意保持桌面的干燥。不要倾斜仪器。实验完毕，要清洗并擦干搅拌桨和温度传感器。不要让仪器生锈。,思考题,1、为什么会产生过冷现象？实验中深度过冷对实验结果有什么影响？如何控制过冷？ 2、溶剂在冷却过程中，达凝固点后步冷曲线会出现一段水平线；而溶液在冷却过程中达凝固点后步冷曲线却是一段逐渐下降的斜线。为什么？ 3、根据什么原则考虑加入溶质的量？ 太多太少有何影响？如要获得更准确的相对分子量，如何安排实验？,参考文献,1 第5届全国大学生化学实验邀请赛（试卷C1） 实验C1 凝固点降低法测定未知物的摩尔质量. 大学化学，2006，21（6）: 60 62. 2邱金恒 孙尔康 吴强. 物理化学实验. 北京: 高等教育出版社，2010. 3王淑平. 大学化学，1989，4（4）: 45 46. 4赵新华，等. 化学基础实验.北京: 高等教育出版社，2004. 5李学良 韩昌隆. 实验室研究与探索 2006，25（11）: 1352-1354. 6庄继华，等. 物理化学实验.北京:高等教育出版社，1989.,