凝固点降低法测定物质的摩尔质量

凝固点降低法测定摩尔质量

一．实验目的

1. 加深对稀溶液依数性质的理解；

2. 掌握溶液凝固点降低测量的技术；

3. 测量环己烷的凝固点。

二．基本原理

固体溶剂与溶液成平衡时的温度称为溶液的凝固点。含非挥发性物质的双组分稀溶液的凝固点低于纯溶剂的凝固点。凝固点降低是稀溶液依数性质的一种表现。当指定溶剂的种类和数量后, 稀溶液凝固点下降的数值只与所含溶质 B 分子的质点数有关, 而与溶质的本性无关。

根据相平衡条件，对于理想溶液，当浓度很稀时，n B ≤nA ，则有

∆T f =R T *f ()2

∆f H m (A ) ⨯n B =⨯M A m B ≡K f m B (4-1) (A ) n A ∆f H m R T *f ()2

式中：∆T f 为凝固点降低值；T *f 为纯溶剂的凝固点；∆f H m (A ) 为摩尔凝固热；n B 和n A 分别为溶质和溶剂物质的量；M A 为溶剂的摩尔质量；m B 为溶质的质量摩尔浓度；K f 即为质量摩尔凝固点降低常数。

若已知溶剂的凝固点降低常数K f ，再分别测定纯溶剂和溶液的凝固点而求得此溶液的凝固点降低值ΔT f ，若溶剂和溶质的质量为m A 、m B ，则溶质的摩尔质量由下式求得

(4-2)

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Ⅱ-4.1(I)。但在实际冷却过程中会发生过冷现象，即在过冷而开始析出固体时放出的凝固热才使体系的温度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Ⅱ-4.1(II)形状。可将温度回升的最高值近似的作为其凝固点。

T

T 图Ⅱ-4.1 步冷曲线

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Ⅱ4.1(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Ⅱ-4.1(IV)，这时对相对分子

质量的测定无明显影响；若过冷严重

时，冷却曲线如图Ⅱ-4.1(V)，所测得凝

固点偏低，会影响相对分子质量的测

定，因此在测定过程中必须设法控制过

图Ⅱ-4.2 凝固点降低实验装置示意图 冷程度，一般可通过控制寒剂的温度、

搅拌速度等方法实现。

1、数字温差计温度探头 2、内套管 3、外套管

4、搅拌棒 5、温度计 6、冰水浴

用凝固点实验装置测定溶剂和溶液的凝固点时，为了测定准确，一般在其凝固点附近，将装有样品的内管放到一套管中进行，目的是为测定提供一个较温和的环境。

三．仪器试剂

RLXZH-I 型凝固点降低仪 1套 压片机 1台

移液管（25） 1支 环已烷（分析纯）

冰

四．实验步骤

1．调节冰水浴的温度在2.5～3.0℃。

在凝固点降低仪中的烧杯中注入少量冰水，加入冰块，调节冰水浴的温度在

2.5～3.0℃。另取一500ml 的烧杯，再准备一同样温度的冰水。实验中注意观察寒剂的温度并间断地补充少量的碎冰，使寒剂的温度基本保持不变。

2．环己烷凝固点的近似测定

a) 用移液管准确移取25mL 环已烷，加到干燥的凝固点管中，并记下溶剂温度(室温) 。将测量管直接放入冰水域中，打开开关。观察管中液体，当有液体析出时，套上空气管放入冰水域中，等测量管温度稳定值即为环己烷近似凝固点。

b) 取出凝固点管，用手温热使固体溶化。再将此管直接插入寒剂中。当温度降低到离刚测的近似凝固点0.8℃左右时取出此管，置于空气套管中，按上述方法记录温差数据，得到纯溶剂的精确凝固点。重复3次，取平均值。要求绝对平均误差小于±0.003℃。

3．环己烷凝固点的测定

取出测量管用手捂使固体全部融化（温度升高特别快），温度升高至10℃，把测量管直接放入冰水域中，打开电源。待温度降至高于近似值的0.5℃，取出套上空气管放入冰水域中把调速开关指快，等温度保持稳定即为环己烷的凝固点。重复3次，取平均值。

五．数据处理

环己烷凝固点测定图

六．注意事项

（1）测溶液凝固点和溶剂凝固点时，要注意观察寒剂温度，最好不要超过3.0℃。实验时应均匀搅拌，避免温度大起大落。

（2）当内管从冰水中拿出放入套管时，应振摇，这样可减少过冷现象的发生，凝固点易于观察。

（3）每次测定的搅拌速度以及放入套管时的条件都要尽量一致，才能使测定误差较小。

七．思考题

1．当溶质在溶液中有解离、缔合、溶剂化和配合物形成时，会对测定的结果产生什么影响？ 答：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，缔合和生成配合会使测量值偏大，离解会使测量值偏小，不适用上式计算，一般只适用于强电解质稀溶液。

2．加入溶剂中的溶质量应如何确定？加入量过多或太少将会有何影响？

答：溶质的加入量应该根据他在溶剂中的溶解度来确定，因为凝固点降低是稀溶液的依数性，所以应当保证溶质的量既能使溶液的凝固点降低值不是太小，容易

测定，又要保证是稀溶液这个前提。如果加入量过多，一方面会导致凝固点下降过多，不利于溶液凝固点的测定，另一方面有可能超出稀溶液的范围而不具有依数性。过少则会使凝固点下降明显，也不以测定并且实验误差增大。

3．搅拌速度对本实验的测量有影响吗？ 说明原因。

答：有影响。在温度逐渐降低过程中，搅拌过快，不易过冷；搅拌过慢，体系内热量不均匀。