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
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图2-1绝热较差时温度校正图 图2-2绝热较好时温度校正图
分别作b、c两点的切线，分别交AB于E、F，E、F两点所表示温度差，即为硫酸铜溶解于水所引起的温度升高值。图中EE’表示由于环境辐射进来和搅拌引起的热量所造成的温度升高，这部分是应当扣除的；而FF’表示热量计向环境辐射出热量所造成的温度降低，这部分是应当加入的。经过上述温度的校正所得的温度差EF表示了由于样品溶解使热量计温度升高的数值。如果溶解前量热计的水温稍低或热量计绝热性能较好，则反应后期的温度并不降，在这种情况下的ΔT仍然按着上述方法进行校正（如图2-2所示）。
三 、仪器与药品
测温量热计(保温瓶、贝克曼温度计、电动搅拌机各一个) 1套，秒表 1块，台称1台，漏斗1个，普通温度计1只，放大镜1个，容量瓶1个，分析纯 KCI和CuSO4
四、实验步骤
1.实验前准备
（1）按图2-3把量热计装置好。
（2）用容量瓶准确称量适量（视杜瓦瓶大小，也可用500 ml或350 ml）蒸馏水加入杜瓦瓶中，盖好杜瓦瓶塞及加样孔塞。保持一定的搅拌速度，待蒸馏水与量热计的温度达到平衡时，用普通温度计量出水温，记为t01。
(3) 称量KCI，无水硫酸 图2-3 量热计装置图
1.贝克曼温度计 2.搅拌器 铜的质量，记录它们的质量。
3.漏斗 4.杜瓦瓶 （4）调节贝克曼温度
计，使其插入量热计水中汞柱 在”3”附近。
2.量热计热容C的测定
⑴开动秒表，用放大镜读取贝克曼温度计的读数，每分钟读一次，读准到0.002℃，到八分钟（此时已读八个数据即为温度－时间曲线的前期）时取下加样孔塞（切记，此时秒表决不能停），插入专用漏斗，立即将称量的KCI迅速全部到入杜瓦瓶中，取下漏斗，重新塞上孔塞，立即读出一个温度数据并记下时间，以后每半分钟读一个数（即为温度－时间曲线的主期），到温度不再迅速下降后，继续每分钟读一次连续读取8次（即为温度－时间曲线的后期）。
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⑵．测溶解温度
关闭搅拌机，读出普通温度计在溶液中的温度作为溶解温度t02。查
t01?t02时KCI的无限稀释积分熔解热。 23. 无水CuSO4溶解热的测定
用无水CuSO4代替KCI，重复上述操作。
五、注意事项
1. 整个实验过程搅拌速度应保持一致且速度不宜过快，已免产生较大的搅拌热。
2. 试样决不能吸潮并研成粉末，加试样仍在半分钟内完成，而且试样不能有损失。
3. 实验从开始启动秒表计时直到整个过程结束，决不能停秒表。 4.本实验应保证样品完全溶解，否则需要重做实验。
5.量热器绝热性能与盖上各孔隙密封程度有关，实验过程中要注意盖好，减少热损失。
六、数据记录与处理
1. KCI 质量________ g ， 无水CuSO4质量_________ g，
水温t01________℃， KCI完全溶解时温度t02________℃ 时间t(s) 温度t(℃) 时间t(s) 温度t(℃) 时间t(s) 温度t(℃) 时间t(s) 温度t(℃) 时间t(s) 温度t(℃) 2.分别将KCI、无水CuSO4数据作温度—时间曲线，并用雷诺法求取真实温差△Ts和△T。
3. 计算量热计热容C。
4. 应用公式，计算在KCI溶液温度时无水CuSO4的积分溶解热。
5. 按照误差传递公式计算出实验测量无水CuSO4的积分溶解热的相对误 差。
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七、思考题
1. 若蒸馏水与杜瓦瓶温度不平衡，对测定有何影响？ 2. 试分析实验中影响温差△T的各种因素。
3. 在此实验基础上，如何进一步提高量热的准确性。
4. 加入量热计中的蒸馏水是否要很准确?用少量水冲洗漏斗中残留盐晶体对实验结果有无影响?
附录1
不同温度下1摩尔KCI溶于200摩尔水中的积分溶解热 温度℃ 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 溶解热KJ·mol-1 19.99 19.80 19.64 19.46 19.28 19.11 18.95 18.78 18.62 18.46 温度℃ 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 溶解热KJ·mol-1 18.31 18.16 18.01 17.86 17.72 17.57 17.43 17.28 17.15 17.02
附录2.贝克曼温度计
物理化学实验中常用贝克曼温度计精密测量温差，不能测量绝对温度。其构造如图2-4所示。它与普通水银温度计的区别在于测温端水银球内的水银量可以借助毛细管上端的U状水银贮槽来调节.贝克曼温度计上的刻度通常只有5oC（或6oC），每1oC刻度间隔5cm，中间分为100等分，可直接读出0.01oC，用放大镜可估读到0.002oC，测量精密度高。主要用于量热技术中，如凝固点降低、沸点升高及燃烧热的测定等精密测量温差的工作中。
贝克曼温度计在使用前需要根据待测系统的温度及误差的大小、正负来调节水银球中的水银量，把温度计的毛细管中水银端面调整在标尺的合适范围内。 使用时，首先应将它插入一个与所测系统的初始温度相同的系统内，待平衡后，如果贝克曼温度计的读数在所要求刻度的合适位置，则不必调节，否则，按下列步骤进行调节：
用右手握住温度计中部，慢慢将其倒置，用手轻敲水银贮槽，此时，贮槽内的水银会与毛细管内的水银在A点处相连，将温度计小心正置，防止贮槽内
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