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(2) In future presentations of the research findings, in addition to the course project website and public presentations, your real name and personal information will not appear in this research report. If you are interested in the research results, we can provide you with an executive summary after the study is completed.
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化學實驗

依數性:凝固點下降與沸點上升

為什麼撒鹽能融冰、加了鹽的水更晚結冰也更晚沸騰?拖動濃度、切換蔗糖/NaCl/CaCl₂,看溶液凝固點降到 0°C 以下、沸點升到 100°C 以上——關鍵只在溶液中「粒子的數目」,不在種類。
t = 0.00 s

凝固點下降 ΔTf 對濃度 m(斜率=i·Kf)

實驗數據

尚無記錄。調整參數、完成一次量測後,按「記錄本次數據」把結果存進表格。

實驗參數

溶質種類(決定凡特荷夫因子 i)
質量莫耳濃度 m

即時量測

凡特荷夫因子 i(粒子數)
質量莫耳濃度 m
mol/kg
凝固點下降 ΔTf
°C
溶液凝固點
°C
沸點上升 ΔTb
°C
溶液沸點
°C

畫面符號圖例

  • 溶液 vs 純水的溫度軸與液態範圍;加溶質使沸點上升、凝固點下降(依數性質)

實驗任務

  1. 為什麼撒鹽能融冰:把溶質設為 NaCl,將 m 從 0 慢慢調到 3。 觀察溶液凝固點如何降到 0°C 以下。想想冬天在結冰路面撒鹽(NaCl), 為什麼能讓冰在低於 0°C 時仍維持液態、進而融化?
  2. 相同濃度、兩倍效應:固定 m=1.0 mol/kg,比較「蔗糖」與「NaCl」的凝固點。 NaCl 的 ΔTf 是蔗糖的幾倍?為什麼濃度一樣,凝固點下降卻不同? (提示:依數性只看溶液中「粒子的數目」,不看粒子是什麼。)
  3. 量斜率、反推 i:選定一種溶質,記錄數組(m,ΔTf),下載 CSV。 以 ΔTf 對 m 作圖求斜率,再除以水的 Kf=1.86,反推出的數值是不是等於該溶質的 i? 用這個方法比較蔗糖、NaCl、CaCl₂ 三者的斜率。

模型與假設

凝固點下降:ΔTf=i·Kf·m,水的 Kf=1.86 °C·kg/mol,溶液凝固點=0−ΔTf。
沸點上升:ΔTb=i·Kb·m,水的 Kb=0.512 °C·kg/mol,溶液沸點=100+ΔTb。
凡特荷夫因子 i:每個化學式單位在水中解離出的粒子數——蔗糖 i=1(不解離)、 NaCl i=2(Na⁺+Cl⁻)、CaCl₂ i=3(Ca²⁺+2Cl⁻)。
假設:稀薄理想溶液、電解質完全解離、忽略離子配對(實際 i 會略小於理論值)、 溶劑為水、外界壓力 1 atm。依數性(colligative property)只取決於溶質「粒子的數目」,與其種類無關。