Определение теплоты растворения соли

Мартынова

Оформление результатов эксперимента и обработка экспериментальных данных

Для точного определения ∆T было бы идеально, если бы перед началом исследуемого процесса и по его завершении температура в калометрическом стакане оставалась постоянной:  до процесса и  после него. В реальных условиях температура калориметрической системы непрерывно изменяется как до, так и после процесса вследствие теплообмена с окружающей средой. Таким образом, при определении ∆Tнеобходимо внести поправку на теплообмен.

Весь опыт делят на три периода: 1) предварительный, продолжающийся не менее 5 минут; 2) главный – время протекания исследуемого процесса, с продолжительностью 2-3 минуты; 3) заключительный, продолжающийся также не менее 5 минут.

По экспериментальным данным строят график зависимости измерения температуры во времени (рис.4)

На участке ABпротекает внешний теплообмен, на который после точки B накладывается тепловой эффект изучаемого процесса. Участок ДЕ характеризует внешний теплообмен после протекания процесса. Поскольку изменение температуры, вызванное теплообменом, линейно, то точка Д, где кривая ВД сопрягается с прямой ДЕ, указывает на прекращение влияния изучаемого процесса на внешний теплообмен.

С некоторым допущением можно принять, что теплообмен, характеризуемый участком АВ, продолжается в ходе изучаемого процесса от его начала до середины, а от середины до конца процесса теплообмен протекал со скоростью, характеризуемой участком ДЕ. Продолжив отрезки АВ и ДЕ до пересечения с перпендикуляром КК’, восстановленным из середины отрезка B’Д’, который отражает продолжительность главного процесса, находят поправки, обусловленные влиянием внешнего теплообмена на изучаемый процесс. Таким образом, находят ∆Т = КК’.

Постоянную калориметрическую установки рассчитывают по уравнению:

,

где –интегральная теплота растворения KClв воде, значение которой приводится в Приложении (табл.4); m(KCl) –навеска KCl, г;M(KCl)- молярная массаKCl

Лабораторная работа №1

Определение теплоты растворения соли

Цель работы – определение интегральной теплоты растворения соли в воде.

Приборы и реактивы: калориметрическая установка: аналитические весы; мерный цилиндр на 250 см³ ; секундомер; хлорид калия;исследуемая соль: KCL₃ , KNCS, K₂SO₄ , NH₄NO₃ (по указанию преподавателя); дистиллированная вода.

Порядок выполнения работы

1. Определение постоянной калориметрической установки. Определяют константу калориметрической установки по теплоте растворения KCL,методика эксперимента описана выше. Освобождают калориметр от содержимого и подготавливают к следующему опыту.

2. Определение интегральной теплоты растворения. Проводят калориметрический опыт как при определении постоянной калориметрической установки, только вместо KCL в калориметрический стакан всыпают взятую ранее точную навеску сухой и тщательно измельченной исследуемой соли (m = 1-2 г).

Лабораторная работа №2

Порядок выполнения работы

1. Определение теплоёмкости калориметрической установки. Определяют теплоёмкость калориметрической установки  по теплоте растворения KCL в воде.

2. Определение суммарной теплоты процессов, протекающих в калориметре Мерным цилиндром отмеряют и заливают в калориметрический стакан 150  0,1 моль/  раствора щёлочи. Собирают калориметрическую установку. Перемешивая раствор мешалкой,дожидаются замедления движения столбика ртути и приступают к отсчётам температуры через каждые 30 секунд. Производят 10-12 отсчётов и на тридцатой секунде последнего отсчёта с помощью мерной пипетки осторожно вливают в калориметрический стакан 5  2 моль/  раствора сильной кислоты. Продолжают фиксировать показания термометра, не меняя скорости перемешивания, производят еще 10-12 отсчётов через каждые 30 с. Выливают содержимое калориметрического стакана и подготавливают установку к следующему опыту.

3. Определение теплоты процесса разбавления кислоты щёлочью .При проведении калориметрического опыта 5  раствора кислоты вливают в 150  водного раствора, т.е. разбавляют кислоту примерно в 30 раз, при этом выделяется некоторое количество теплоты, которое можно рассчитать, если известны интегральная теплота растворения кислоты в воде, или определить экспериментально. С этой целью калориметрический опыт проводят при определении только вместо раствора щёлочи в калориметрический стакан заливается 150  дистиллированной воды.

4. Определение теплоты процесса разбавления щёлочи водным раствором кислоты .Так как объём щёлочи велик и мало изменяется при вливании в него кислоты, величиной  можно пренебречь.

≈0

Лабораторная работа №3

Порядок выполнения работы.

В данной работе предлагается определить теплоту нейтрализации уксусной кислоты раствором гидроксида калия. Последовательность выполнения работы та же, что и в работе 2.

                        Обработка экспериментальных данных.

Обработка экспериментальных данных трех калориметрических опытов аналогична описанной работе 2 (п. 1-6).

Теплоту нейтрализации слабой кислоты сильным основанием необходимо рассчитать по формуле  

=  - .

Теплоту диссоциации уксусной кислоты следует рассчитать по уравнению(2.58).

Форма отчета. Отчет должен содержать название и цель работы, краткие теоретические положения, порядок выполнения работы, таблицы экспериментальных данных, графики изменения температуры во времени, результаты расчета, выводы о проделанной работе.

 

Лабораторная работа №4

Определение теплоты образования кристаллогидрата

Цель работы – определение теплоты образования CuSO₄·5H₂O из CuSO₄ и H₂O.

Приборы и реактивы

- калориметрическая установка;

- аналитические весы;

- мерный цилиндр на 250 см³;

- секундомер;

- сушильный шкаф;

- эксикатор;

- фарфоровая ступка;

- фарфоровая чашка;

- пробирка с резиновой пробкой;

- KCl;

- CuSO₄·5H₂O;

- дистиллированная вода.

Порядок выполнения работы.

1. Получение безводного сульфата меди. Навески безводной соли и кристаллогидрата подбирают так, чтобы концентрации соли в образующихся растворах были одинаковыми. Для этого берут две точечные навески по 2 г растертого в порошок кристаллогидрата CuSO₄·5H₂O. Одну навеску нагревают в сушильном шкафу при t =240-250^oC до постоянной массы (m=1,28 г) и перехода голубой окраски CuSO₄·5H₂Oв белую, характерную для безводного CuSO_4.

По окончании процесса гидратации безводныйCuSO₄ охлаждают и хранят в эксикаторе либо в пробирке, закрытой с помощью резиновой пробки.

2. Определение константы калориметрической установки. Определяют константу калориметрической установки C_K по теплоте растворения KCl.(методика эксперимента описана перед работой 1). Освобождают калориметрическую установку и подготавливают к следующему опыту.

3.Определение интегральной теплоты растворения кристаллогидрата. Наливают в калориметрический стакан 150 см³ дистиллированной воды и проводят калориметрический опыт как при определении постоянной калориметрической установки, всыпая вместо KCl взятую ранее точную навеску CuSO₄·5H₂O массой 2 г. По окончании опыта освобождают калориметрическую установку и подготавливают к следующему опыту.

4.Определение интегральной теплоты растворения безводной соли. Наливают в калориметрический стакан 150 см³ дистиллированной воды и точно так же проводят калориметрический опыт, всыпая заранее полученный безводный сульфат меди массой 1,28 г. Операцию внесения CuSO₄ в воду необходимо провести как можно скорее, чтобы соль не поглотила влагу из воздуха.

Вопросы и задачи для самоконтроля

1На какую величину различаются:

а) энтальпия от внутренней энергии;

б) изохорно–изотермический потенциал от внутренней энергии;

в) изобарно–изотермический потенциал от изохорно–изотермического потенциала;

г) изобарно–изотермический потенциал от энтальпии;

д) тепловые эффекты при постоянном давлении и постоянном объеме?

2Какой смысл имеют знаки «плюс» или «минус» перед термодинамическими функциями: теплотой, работой, изменением внутренней энергии?

3Какие выводы можно сделать о конкретной химической реакции, если изменение следующих термодинамических функций отрицательно:

а) энтальпии;

б) энтропии;

в) свободной энергии Гиббса?

4 Изменением какой термодинамической функции определяется возможность самопроизвольного протекания процесса:

а) при постоянных давлении и температуре;

б) при постоянных объеме и температуре;

в) в изолированной системе?

5Напишите следующие уравнения:

а) уравнение первого начала термодинамики для макро– и микропроцессов;

б) уравнение первого начала термодинамики для изохорного, изобарного, изотермического и адиабатического процессов;

в) уравнение Кирхгофа в дифференциальной и интегральной формах.

Какую зависимость выражает каждое из написанных уравнений?

 

Мартынова

Оформление результатов эксперимента и обработка экспериментальных данных

Для точного определения ∆T было бы идеально, если бы перед началом исследуемого процесса и по его завершении температура в калометрическом стакане оставалась постоянной:  до процесса и  после него. В реальных условиях температура калориметрической системы непрерывно изменяется как до, так и после процесса вследствие теплообмена с окружающей средой. Таким образом, при определении ∆Tнеобходимо внести поправку на теплообмен.

Весь опыт делят на три периода: 1) предварительный, продолжающийся не менее 5 минут; 2) главный – время протекания исследуемого процесса, с продолжительностью 2-3 минуты; 3) заключительный, продолжающийся также не менее 5 минут.

По экспериментальным данным строят график зависимости измерения температуры во времени (рис.4)

На участке ABпротекает внешний теплообмен, на который после точки B накладывается тепловой эффект изучаемого процесса. Участок ДЕ характеризует внешний теплообмен после протекания процесса. Поскольку изменение температуры, вызванное теплообменом, линейно, то точка Д, где кривая ВД сопрягается с прямой ДЕ, указывает на прекращение влияния изучаемого процесса на внешний теплообмен.

С некоторым допущением можно принять, что теплообмен, характеризуемый участком АВ, продолжается в ходе изучаемого процесса от его начала до середины, а от середины до конца процесса теплообмен протекал со скоростью, характеризуемой участком ДЕ. Продолжив отрезки АВ и ДЕ до пересечения с перпендикуляром КК’, восстановленным из середины отрезка B’Д’, который отражает продолжительность главного процесса, находят поправки, обусловленные влиянием внешнего теплообмена на изучаемый процесс. Таким образом, находят ∆Т = КК’.

Постоянную калориметрическую установки рассчитывают по уравнению:

,

где –интегральная теплота растворения KClв воде, значение которой приводится в Приложении (табл.4); m(KCl) –навеска KCl, г;M(KCl)- молярная массаKCl

Лабораторная работа №1

Определение теплоты растворения соли

Цель работы – определение интегральной теплоты растворения соли в воде.

Приборы и реактивы: калориметрическая установка: аналитические весы; мерный цилиндр на 250 см³ ; секундомер; хлорид калия;исследуемая соль: KCL₃ , KNCS, K₂SO₄ , NH₄NO₃ (по указанию преподавателя); дистиллированная вода.