溫度滴定法測(cè)定弱酸的離解熱

1、[實(shí)驗(yàn)?zāi)康腯,①使用溫度溫差儀和用醫(yī)用一次性輸液器作為半自動(dòng)滴定裝置，測(cè)定硼酸與氫氧化鈉溶液的反應(yīng)熱，硼酸的一級(jí)電離熱及其標(biāo)準(zhǔn)自由熵與焓的變化。②理解溫度滴定的原理和方法。 ③驗(yàn)證用醫(yī)用一次性輸液器作為半自動(dòng)滴定裝置的可行性,[實(shí)驗(yàn)原理],溫度滴定是以反應(yīng)熱為依據(jù)的容量化學(xué)滴定法。溫度滴定是基于滴定劑（濃度已知）和被滴定物（濃度未知）之間化學(xué)反應(yīng)的溫度變化速率而確定滴定過(guò)程中被滴定物的終點(diǎn)。因?yàn)槠淅碚摳鶕?jù)是溶液的溫度變化，所以無(wú)

2、需知道溶液的絕對(duì)溫度。用一個(gè)簡(jiǎn)單的含有熱敏電阻的探頭監(jiān)測(cè)溶液溫度，根據(jù)曲線上的拐點(diǎn)或彎曲確定終點(diǎn)。溫度滴定個(gè)受反應(yīng)類(lèi)型的限制，可用于酸堿反應(yīng)、沉淀反應(yīng)、配位反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)以及非水溶液中的反應(yīng)等，因而應(yīng)用范圍相當(dāng)廣。 物質(zhì)分解為較小的組成部分稱(chēng)為離解，離解的主要類(lèi)型有熱分解和電離。在離解過(guò)程中的熱效應(yīng)稱(chēng)為解離熱。對(duì)于解離過(guò)程來(lái)說(shuō)解離熱就是電離熱。離解熱的單位是,,,把溫度滴定的結(jié)果以 曲線圖或曲線圖

3、 表示，通常稱(chēng)之為熱譜圖，也稱(chēng)熱函諾圖、滴定曲線圖。對(duì)放熱反應(yīng)，理想的熱譜圖如圖4—1所示。 對(duì)強(qiáng)堿弱酸反應(yīng)，反應(yīng)熱 是酸堿的中和熱 與弱酸的離解熱 之和。以 與 反應(yīng)為例（若只考慮硼酸的以及電離），則：

4、 總反應(yīng)：,,,,,,,,,,,,,,,,,,(1),(1),(1),(1),(1),(1),(1),(1),(1),(1),此式為溫度滴定法求離解熱的理論依據(jù)。式中，中和熱 與溫度有關(guān)。若溫度為T(mén)(K)，推薦使用下式推算：,,,(2),反應(yīng)熱是通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得反應(yīng)過(guò)程的溫度升高，由式計(jì)算：,,,式中，n為生成物質(zhì)的量，K為量熱系統(tǒng)熱容。K值可用已知濃度的強(qiáng)酸強(qiáng)堿( 為所用強(qiáng)酸強(qiáng)堿的量)的反應(yīng)熱，即中和熱，對(duì)

5、系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定(對(duì)于強(qiáng)酸的稀溶液 )而得：,,,式中，n為生成物質(zhì)的量，K為量熱系統(tǒng)熱容。K值可用已知濃度的強(qiáng)酸強(qiáng)堿( 為所用強(qiáng)酸強(qiáng)堿的量)的反應(yīng)熱，即中和熱，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定(對(duì)于強(qiáng)酸的稀溶液 )而得：,式中，n為生成物質(zhì)的量，K為量熱系統(tǒng)熱容。K值可用已知濃度的強(qiáng)酸強(qiáng)堿( 為所用強(qiáng)酸強(qiáng)堿的量)的反應(yīng)熱，即中和熱，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定(對(duì)于強(qiáng)酸的稀溶液 )而得：

6、,式中，n為生成物質(zhì)的量，K為量熱系統(tǒng)熱容。K值可用已知濃度的強(qiáng)酸強(qiáng)堿( 為所用強(qiáng)酸強(qiáng)堿的量)的反應(yīng)熱，即中和熱，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定(對(duì)于強(qiáng)酸的稀溶液 )而得：,式中，n為生成物質(zhì)的量，K為量熱系統(tǒng)熱容。K值可用已知濃度的強(qiáng)酸強(qiáng)堿( 為所用強(qiáng)酸強(qiáng)堿的量)的反應(yīng)熱，即中和熱，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定(對(duì)于強(qiáng)酸的稀溶液 )而得：,式中，n為生成物質(zhì)的量，K為量熱系統(tǒng)熱容。K值可用已知濃度的強(qiáng)酸強(qiáng)

7、堿( 為所用強(qiáng)酸強(qiáng)堿的量)的反應(yīng)熱，即中和熱，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定(對(duì)于強(qiáng)酸的稀溶液 )而得：,式中，n為生成物質(zhì)的量，K為量熱系統(tǒng)熱容。K值可用已知濃度的強(qiáng)酸強(qiáng)堿( 為所用強(qiáng)酸強(qiáng)堿的量)的反應(yīng)熱，即中和熱，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定(對(duì)于強(qiáng)酸的稀溶液 )而得：,式中，n為生成物質(zhì)的量，K為量熱系統(tǒng)熱容。K值可用已知濃度的強(qiáng)酸強(qiáng)堿( 為所用強(qiáng)酸強(qiáng)堿的量)的反應(yīng)熱，即中和熱，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定(

8、對(duì)于強(qiáng)酸的稀溶液 )而得：,(3),代入式(3)得：,,(4),,(5),據(jù)式(1)，弱酸的離解熱為：,,(6),一次性輸液器滴定管，具有可連續(xù)滴定、易于控制滴定速度、液滴體積較小及由于在滴定過(guò)程中液位差變化較小滴液速度比較均勻的優(yōu)點(diǎn)。如將其與計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集結(jié)合，可形成半自動(dòng)滴定裝置，能較廣泛地應(yīng)用于物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)中需要連續(xù)滴定的場(chǎng)合。,[儀器與試劑],溫度溫差儀(貝克曼溫度計(jì))l臺(tái)；秒表；一次性輸液器；電動(dòng)攪拌儀

9、；電導(dǎo)率儀；燒杯；標(biāo)準(zhǔn)1mol／L NaOH溶液,標(biāo)準(zhǔn)0.01mo1／L HCl溶液；標(biāo)準(zhǔn)0.01mo1／L硼酸溶液。,[實(shí)驗(yàn)步驟],①如圖4—2，取100mol/L NaOH溶液于高位瓶中，調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)閥，讓NaOH的滴速控制在50滴／min左右，記下滴速。用止水夾關(guān)斷。剩余的NaOH應(yīng)足夠滴定。②用移液管取50mL 0.01mol／L的HCl標(biāo)淮液于杜瓦瓶中。開(kāi)始攪拌，溫度溫差儀置0，并啟動(dòng)記錄。,③待系統(tǒng)溫度穩(wěn)定后(3—5min)

10、，松開(kāi)高位堿液瓶口下的止水夾，讓NaOH依靠重力緩慢、勻速用注射器注入杜瓦瓶中，通過(guò)記錄儀直接滴定過(guò)程熱譜曲線。待反應(yīng)過(guò)滴定稀釋期后，停止加堿。④倒掉杜瓦瓶中的反應(yīng)液，用50m1，0．0lmo1／L的硼酸標(biāo)準(zhǔn)溶液重作實(shí)驗(yàn)。 ⑤校驗(yàn)所制作的半自動(dòng)滴定裝置的準(zhǔn)確性。使用已知濃度的酸、堿溶液，用此裝置進(jìn)行電導(dǎo)滴定，記錄電導(dǎo)—體積(時(shí)間)曲線。,[數(shù)據(jù)處理],溫升的校正,如圖4—3。考慮到系統(tǒng)與環(huán)境的熱交換和NaOH溶液滴入后稀釋熱等

11、非絕熱因素的影響，作如下校正。 在熱譜圖上確定終點(diǎn)C，BC段為反應(yīng)滴定期。 過(guò)B點(diǎn)作垂線，在CD線取e點(diǎn)，使C到e的時(shí)間等于反應(yīng)時(shí)間(B到C的時(shí)間)。連接Ce，延長(zhǎng)到g，Cg的斜率即為非絕熱因素引起的溫升速率。再考慮反應(yīng)前體系與環(huán)境的熱交換，將AB延長(zhǎng)，過(guò)溫升段的中點(diǎn)作垂線 , 與AB延長(zhǎng)線和Cg線間的線段H I為校正后的溫升。,1.由C點(diǎn)對(duì)應(yīng)時(shí)間，由滴速求出所用NaOH溶液的體積。 2.據(jù)式(1)、式(6)，計(jì)算

12、硼酸與NaOH溶液的反應(yīng)熱及硼酸的一級(jí)離解熱。3.硼酸的一級(jí)離解熱文獻(xiàn)值：25℃，0．00l一0.1mol/L, 12.54kcal①／mol; 25℃, 0.5mol／L，12.96kcal／mol。,,,[思考題],①實(shí)驗(yàn)中NaOH的濃度為什么要大于HCl和硼酸的濃度? 答：如果小于，這樣滴定的時(shí)間就會(huì)大大的增加，實(shí)驗(yàn)時(shí)間過(guò)久。所以應(yīng)大于。②實(shí)驗(yàn)中有哪些非絕熱因素影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果?答 ：攪拌器攪拌，沒(méi)有做到恒溫等

13、 。,③比較使用輸液器的半自動(dòng)滴定裝置和滴定管的特點(diǎn)，它們分別適用于什么樣的場(chǎng)合? 答：半自動(dòng)滴定裝置：可連續(xù)滴定、易于控制滴定速度、液滴體積較小及由于在滴定過(guò)程中液位差變化較小滴液速度比較均勻。適用于需要連續(xù)滴定，如溫度滴定。滴定管：不易連續(xù)滴定，不能很好的控制滴速，但能準(zhǔn)確滴定體積。適用于普通滴定，如標(biāo)定某物質(zhì)的濃度等。 ④輸液器作為半自動(dòng)滴定裝置如何采取一些措施更好地控制滴速？答：抬高輸液瓶的高度，排盡輸液管中的空氣，調(diào)