凝固点降低法测定摩尔质量
在冰盐浴中记录纯水和溶液的冷却曲线,从凝固点之差算出一种未知物的摩尔质量。
实验目的 用凝固点降低(ΔTf = Kf·m)测定一种未知非电解质的摩尔质量,并学会从有过冷、斜平台的冷却曲线上读出凝固点。
操作步骤
- 选一个未知样品编号。试管里已有 50.00 g 蒸馏水;用滑块设定称取的未知物质量(建议 2–3 g)。
- 点“冷却纯水”,记录纯水的冷却曲线。温度会先降到 0 °C 以下(过冷),结冰时突然回升,然后稳定在一条水平线上。
- 把灰色水平线拖到纯水平台的高度,这就是这支温度计读出的纯水凝固点。
- 点“冷却溶液”。溶液的平台是倾斜的——因为冰析出后剩下的溶液越来越浓。打开“显示外推线”,把蓝色水平线放在外推线与过冷曲线的交点(结冰开始的时刻)。
- 读出 ΔTf,计算质量摩尔浓度和摩尔质量,然后揭晓答案,算出你的相对误差。
注意观察
- 温度计的零点并不准确:纯水的读数不是 0.00 °C。正因为如此,ΔTf 必须用同一支温度计测两次再相减。
- 如果直接取溶液回温后的最高点,得到的凝固点会略偏低(那一刻已经析出了一些冰),摩尔质量因而偏小。
- 称取的溶质越多,ΔTf 越大,读数误差的相对影响越小——但太浓时稀溶液公式又开始失准。
- 换一个样品:尿素、甘油、葡萄糖、蔗糖和乙二醇的摩尔质量相差很大,同样的质量给出的 ΔTf 可以相差五倍以上。
真实实验室
- 真实实验常用贝克曼温度计或精度 0.01 K 的数字温度计,并不断搅拌,防止过冷过深、使冰晶细小均匀。
- 在试管外套一层空气夹套可以减慢冷却速度,使平台更清楚;冰盐浴只应比凝固点低几开(这里低 6 K)。
- 电解质的实测“摩尔质量”会偏小约一半:一个 NaCl 产生两个离子(有效 i ≈ 1.9)。
- 冰盐浴会让手指冻伤,操作时戴手套;实验后的溶液可直接倒入下水道。