1.实验目的

（1）用量热计测定KCl的积分溶解热。

（2）掌握量热实验中温差校正方法以及与计算机联用测量溶解过程动态曲线的方法。

2.实验原理

盐类的溶解过程通常包含着两个同时进行的过程：晶格的破坏和离子的溶剂化。前者为吸热过程，后者为放热过程。溶解热是这两种热效应的总和。因此，盐溶解过程最终是吸热或放热，是由这两个热效应的相对大小所决定的。

常用的积分溶解热是指等温等压下，将1mol溶质溶解于一定量溶剂中形成一定浓度溶液的热效应。

溶解热的测定可以在具有良好绝热层的量热计中进行的。在恒压条件下，由于量热计为绝热系统，溶解过程所吸收的热或放出的热全部由系统温度的变化反映出来。为求KCl溶解过程的热效应，进而求得积分溶解热（即焓变ΔH），可以根据盖斯（Γecc）定律将实际溶解过程设计成两步进行，见图3-12。

图3-12　KC1溶解过程的图解

由图3-12可知，恒压下焓变ΔH为两个过程焓变ΔH1和ΔH2之和，即

ΔH=ΔH1+ΔH2

因为量热计为绝热系统，有Qp=ΔH1

所以，在t1温度下溶解的恒压热效应为

ΔH=ΔH2=K（t1-t2）=-K（t2-t1）

式中，K是量热计与KCl水溶液所组成的系统的总热容量；（t2-t1）为KCl溶解前后系统温度的变化值Δt溶解。

设将质量为m的KCl溶解于一定体积的水中，KCl的摩尔质量为M，则在此浓度下KCl的积分溶解热为

K值可由电热法求取。即在同二实验中用电加热提供一定的热量Q，测得温升为Δt加热，则K·Δt加热=Q。若加热电压为U，通过电热丝的电流强度为I，通电时间为τ，则

KΔt加热=IUτ

所以

由于实验中搅拌操作提供了一定热量，而且系统也并不是严格绝热的，因此在盐溶解的过程或电加热过程中都会引入微小的额外温差。为了消除这些影响，真实的Δt溶解与Δt加热应用图3-13所示的外推法求取。

图3-13表示电加热过程的温度-时间（t-τ）曲线。AB线和CD线的斜率分别表示在电加热前后因搅拌和散热等热交换而引起的温度变化速率。tB和tC分别为通电开始时的温度和通电后的直线段的最初温度：真实的Δt加热必须在tB和tC间进行校正，去掉由于搅拌和散热等所引起的温度变化值：为简便起见，设加热集中在加热前后的平均温度tE（即tB和tC的中点）下瞬间完成，在tE前后由搅拌或散热而引起的温度变化率即为。AB线和CD线的斜率，所以将AB、CD直线分别外推到与tE对应时间的垂直线上，得到G、H 两交点。显然GN与PH所对应的温度差即为tE前后因搅拌和散热所引起温度变化的校正值。真实的Δt加热应为H 与G两点所对应的温度tH与tG之差。

图3-13　外推法作图

本实验用半导体温度计测温，并将温度测量信号直接输入信号处理器与计算机组成的在线检测系统，所有的测量均可由计算机完成，并能在屏幕上显示溶解过程的温度-时间动态曲线。计算机在线检测控制原理见图3-14。

图3-14　计算机在线检测控制示意图

3.仪器与试剂(www.daowen.com)

量热计；磁力搅拌器；直流稳压电源；半导体温度计；信号处理器；计算机；天平。

干燥过的分析纯KCl。实验装置见图3-15。

图3-15　溶解热测定装置

1-保温杯；2-加盐口；3-电热丝加热管；4-半导体温度计；5-磁搅拌子；6-磁力搅拌器

4.实验步骤

（1）用量筒量取225mL去离子水，倒入量热计中并测量水温。

（2）在干燥的试管中称取4.5～4.8g干燥过的KCl（精确到±0.01g）。

（3）先打开信号处理器、直流稳压源，再打开电脑。自动进入实验测试软件，在“项目管理”中点击“打开项目”，选择“溶解热测定”，再点击“打开项目”。

（4）点击“测量”，设定采样总时间为30min；选择“编辑时间表”，在“输出量”一栏中选择“加热控制”；在“时间表的名称”一栏中任意输入一名称；相对开始时间设定为600s，输出参数设定为“开”，点击“加入”：再输入900s相对开始时间，输出参数设定为“关”，点击“加入”。选择“自动运行”后退出。

（5）在“同时测量参数”中，左侧“温度”“电压”“电流”三项皆选中；右侧只选中温度的动态曲线显示.然后选择“自动存盘”。

（6）启动磁力搅拌器并调节转速至中等速度，然后点击“开始采样”并切换到“动态曲线”。

（7）单击鼠标右键，选择“设置绘图范围”，将各项参数调整至最佳观察状态。

（8）待采样时间将至300s时，切换到“同期采样”观察时间表，300s时将KCl快速从加盐口倒入，塞好瓶口，再切换到“动态曲线”继续观察。600s时自动进入加热状态，此时电流表与电脑显示窗口均有加热电流值显示。900秒后自动停止加热。

（9）30min后，实验自动结束。注：若采样前未点击“自动存盘”，此时在“周期采样”中点击“保存数据”（自己设文件名）。

（10）切换到“数据处理”，点击“读入数据”，打开刚才保存的文件，切换到“数据表格”。每一分钟记录一个数据点。

5.数据处理

（1）作盐溶解过程和电加热过程温度-时间图，用外推法求得真实的Δt溶解与Δt加热。

（2）按式（3-5）计算系统总热容量K。

（3）按式（3-1）计算KCl的积分溶解热ΔsolHm。

6.思考题

（1）溶解热与哪些因素有关？本实验求得的KCl溶解热所对应的温度如何确定？是否为溶解前后系统温度的平均值？

（2）为什么要用作图法求得Δt溶解与Δt加热？如何求得？

（3）本实验如何测定系统的总热容量K？若用先加热后加盐的方法是否可以？为什么？