實驗 3 凝固點下降的測定 實驗影片 凝固點下降的測定

想一想 什麼是冷劑？ 保冷用的冷媒都可稱作冷劑。 冷劑的原理是什麼？ 冷劑是利用某些化學物質在經歷某些變化 時（揮發、汽化、溶解、熔化…等） 呈現吸熱反應的特性，因為可以使環境溫 度下降，便被應用在不同環境中作為冷劑。 參考資料：http://web.htps.tn.edu.tw/sune/

想一想 哪些東西可作為冷劑？ 食鹽加冰塊，在大約 1：3 的比例下，可使溫度降至-21℃左右。 42 g 硝酸鈉 + 42 g 食鹽 + 100 g 冰塊， 可使溫度降至 -32 ℃左右。 143 g 氯化鈣晶體 + 100 g 冰塊， 可使溫度降至 -50 ℃左右。 乙醚（或丙酮）加乾冰也可降溫， 可使溫度降至 -80 ℃左右。 參考資料：http://web.htps.tn.edu.tw/sune/

實驗目的 熟悉測量純水以及水溶液凝固點的方 法。 觀察純水和水溶液降溫時，溫度變化的 情形，並能繪出物質的降溫曲線。 能藉由測量凝固點下降度數，求得溶質 的分子量。 實驗目的&原理

實驗原理 純物質的凝固點固定 凝固點＝ T 溶液的凝固點則不固定 凝固點＝

實驗原理 於溶劑中加入溶質，會使溶液的凝固點下降，非電解質溶質之溶液的凝固點下降度數關係為：ΔTf ＝ Kf × Cm 其中，Kf 為莫耳凝固點下降常數，只與溶劑的種類有關，水的 Kf ＝ 1.86℃/m。

實驗原理 wb 為溶質克數 wa 為溶劑克數 Mb 為溶質分子量

實驗原理 若降溫過於急速，則冷卻的過程中，局部溫度可能會降至凝固點以下，卻不生成固體，此現象稱為「過冷」。 若呈現過冷現象，則凝固點的判定為右圖所示，純溶劑的凝固點為T1，溶液的凝固點為T2。

實驗器材 名稱 每組 電子天平 共用 攪拌器 1支 大試管 (30 × 150 mm) 2支 刮勺 中試管 (25 × 200 mm) 溫度計 燒杯(1000 mL) 2個 碼表 1個 量筒(50 mL) 稱量紙 實驗器材&試藥

實驗試藥 名稱 每組 尿素 3 g 蒸餾水 50 mL 冰塊（冷劑用） 300 g 食鹽（冷劑用） 100 g

實驗步驟 【一】製作冷劑 取一 1000 mL 的燒杯，於燒杯底部鋪上一層碎冰並灑入些許食鹽後置入一大試管，再以約 3：1 的比例交錯鋪疊碎冰及食鹽於大試管四周。 實驗步驟 1

實驗步驟 【二】測定純水的凝固點 水結冰 將裝有蒸餾水、攪拌器及 溫度計的大試管置入冷劑 中，每隔30 秒記錄一次 溫度，直到水完全結冰。 實驗步驟 2

實驗步驟 【二】測定純水的凝固點 回溫 取出中試管置入另一大試管中，再將大試管移入裝有2/5 高度蒸餾水的1000 mL燒杯中，每隔30 秒記錄一次溫度，直到溫度回到室溫。

實驗步驟 【二】測定純水的凝固點 依數據繪圖 根據步驟1～2 的數據，於方格紙上繪出關係圖， 求出蒸餾水的凝固點。

實驗步驟 【三】測定尿素水溶液的凝固點 準備樣品 將 3 g 的尿素倒入步驟二使用的中試管中，使尿素完全溶解。 實驗步驟 3

實驗步驟 【三】測定尿素水溶液的凝固點 測定凝固點 重複【二】中的步驟1～3，求出尿素水溶液的凝固點。

注意事項 製備冰鹽冷劑時應使用碎冰，並盡量減少水分，可使降溫效果較好且較為持久。 待測溶液應置於內試管中，套上空的大試管 後再置入冷劑中，以使冷卻均勻，避免有過 冷現象發生。 應使用攪拌棒持續攪拌，使冷卻均勻。不可 使用溫度計攪拌溶液以免造成溫度計破裂。 加入尿素時，應使所有尿素皆溶入水中，不 可殘留於試管壁，以免造成誤差。

廢棄物處理 名稱 類別 處理方法 食鹽 無機鹽 以大量水稀釋後排放 尿素 有機化合物 以水稀釋成約2%溶液後回收作為氮肥

問題與思考 1. 為何在測量凝固點時，不直接將中試管放入冷 劑中測量溫度？ 1. 為何在測量凝固點時，不直接將中試管放入冷 劑中測量溫度？ 因為直接將中試管放入冷劑中，會使溶液冷卻不均勻，影響凝固點的測量。

問題與思考 2. 為何在記錄凝固點下降時，溫度計儘量不要移 動，但攪拌器必須不停地攪拌？ 2. 為何在記錄凝固點下降時，溫度計儘量不要移 動，但攪拌器必須不停地攪拌？ 因為不停地攪拌，可使溶液溫度保持均勻，不會忽高忽低，影響測量溶液的凝固點。

問題與思考 3. 若以時間為橫坐標，溫度為縱坐標， 凝固點下降實驗所得數據繪製圖形如 右所示，請問將如何求出溶液的凝固 點。 3. 若以時間為橫坐標，溫度為縱坐標， 凝固點下降實驗所得數據繪製圖形如 右所示，請問將如何求出溶液的凝固 點。 此為過冷現象，將右下斜線向左上端延長，交曲線於一點，再過此點作水平線，與縱坐標相交的點即為凝固點。

問題與思考 4. 若在加入尿素時，有些粉末黏於中試管的管壁 時，應當如何處理？ 4. 若在加入尿素時，有些粉末黏於中試管的管壁 時，應當如何處理？ 可將中試管傾斜，慢慢將粉末溶解；或可取定量的蒸餾水，以滴管慢慢將粉末沖入中試管中。

問題與思考 5. 請由實驗數據，計算尿素的分子量及相對誤差 百分比，並說明可能產生誤差的原因。

問題與思考

動動腦 糖是否可以作冷劑？ 食鹽溶解吸熱主要是因為要破壞晶格能。 像糖之類的分子化合物，溶解會吸熱，但比不上食鹽吸的熱多，糖也可以當冷劑，但是效果不佳，所以通常使用離子化合物「食鹽」作為冷劑。

動動腦 為什麼食鹽與水混合，可以維持低溫？ 食鹽晶體溶解在水中時，由於會吸收能量來克服晶體中離子鍵的束縛，因此呈現吸熱反應，會使得水的溫度「略微」下降。 冰塊由固態熔為液態時，水分子間的距離由近變遠，振動也變得較大，因此也是吸熱反應。 http://www.bud.org.tw/answer/0109/010924.htm 參考資料：http://www.bud.org.tw/answer/0109/010924.htm

動動腦 學完了這個實驗，一起動手嘗試做做冷冷包吧！

動動腦 材料： 塑膠袋 100 mL 水 20 g 左右的草酸鉀（或碳酸氫鈉） 步驟： 塑膠袋裝100mL水。 等草酸鉀放入水中溶解就會冷冷的了。

第4章目錄 結束放映