溫度滴定法測定弱酸的離解熱

1、[實驗?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滴定裝置，測定硼酸與氫氧化鈉溶液的反應(yīng)熱，硼酸的一級電離熱及其標(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驗證用醫(yī)用一次性輸液器作為半自動滴定裝置的可行性,[實驗原理],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程中被滴定物的終點。因為其理論根據(jù)是溶液的溫度變化，所以無

2、需知道溶液的絕對溫度。用一個簡單的含有熱敏電阻的探頭監(jiān)測溶液溫度，根據(jù)曲線上的拐點或彎曲確定終點。溫度滴定個受反應(yīng)類型的限制，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為離解，離解的主要類型有熱分解和電離。在離解過程中的熱效應(yīng)稱為解離熱。對于解離過程來說解離熱就是電離熱。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，通常稱之為熱譜圖，也稱熱函諾圖、滴定曲線圖。對放熱反應(yīng)，理想的熱譜圖如圖4—1所示。 對強堿弱酸反應(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(K)，推薦使用下式推算：,,,(2),反應(yīng)熱是通過實驗測得反應(yīng)過程的溫度升高，由式計算：,,,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酸強堿( 為所用強酸強堿的量)的反應(yīng)熱，即中和熱，對

5、系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定(對于強酸的稀溶液 )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酸強堿( 為所用強酸強堿的量)的反應(yīng)熱，即中和熱，對系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定(對于強酸的稀溶液 )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酸強堿( 為所用強酸強堿的量)的反應(yīng)熱，即中和熱，對系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定(對于強酸的稀溶液 )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酸強堿( 為所用強酸強堿的量)的反應(yīng)熱，即中和熱，對系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定(對于強酸的稀溶液 )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酸強堿( 為所用強酸強堿的量)的反應(yīng)熱，即中和熱，對系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定(對于強酸的稀溶液 )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酸強

7、堿( 為所用強酸強堿的量)的反應(yīng)熱，即中和熱，對系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定(對于強酸的稀溶液 )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酸強堿( 為所用強酸強堿的量)的反應(yīng)熱，即中和熱，對系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定(對于強酸的稀溶液 )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酸強堿( 為所用強酸強堿的量)的反應(yīng)熱，即中和熱，對系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定(

8、對于強酸的稀溶液 )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程中液位差變化較小滴液速度比較均勻的優(yōu)點。如將其與計算機數(shù)據(jù)采集結(jié)合，可形成半自動滴定裝置，能較廣泛地應(yīng)用于物理化學(xué)實驗中需要連續(xù)滴定的場合。,[儀器與試劑],溫度溫差儀(貝克曼溫度計)l臺；秒表；一次性輸液器；電動攪拌儀

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。,[實驗步驟],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。開始攪拌，溫度溫差儀置0，并啟動記錄。,③待系統(tǒng)溫度穩(wěn)定后(3—5min)

10、，松開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，通過記錄儀直接滴定過程熱譜曲線。待反應(yīng)過滴定稀釋期后，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)溶液重作實驗。 ⑤校驗所制作的半自動滴定裝置的準(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(時間)曲線。,[數(shù)據(jù)處理],溫升的校正,如圖4—3?？紤]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C，BC段為反應(yīng)滴定期。 過B點作垂線，在CD線取e點，使C到e的時間等于反應(yīng)時間(B到C的時間)。連接Ce，延長到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，過溫升段的中點作垂線 , 與AB延長線和Cg線間的線段H I為校正后的溫升。,1.由C點對應(yīng)時間，由滴速求出所用NaOH溶液的體積。 2.據(jù)式(1)、式(6)，計算

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

13、 。,③比較使用輸液器的半自動滴定裝置和滴定管的特點，它們分別適用于什么樣的場合? 答：半自動滴定裝置：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)