Определение теплоты растворения соли

Лабораторная работа №2
Цель работы: Определение теплоты растворения соли
Приборы:
− химический стакан, 1000 мл;
− химический стакан, 500 мл;
− термометр Бекмана;
− механическая мешалка;
− штатив;
− пробирка;
− секундомер;
− мерный цилиндр, 250 мл;
− воронка;
− техническая вата.
Реактивы:
− дистиллированная вода,
− KCl кристаллический;
− соль по выбору преподавателя: KNO3, KSCN, NH4NO3 и др.
Ход работы:
NB! Все составные части калориметрической установки и используемые реактивы
должны иметь одинаковую температуру.
1. Определение постоянной калориметрической установки.
Для определения постоянной калориметра используют соль, теплота растворения которой
известна.
Берут точную навеску сухой, тщательно измельченной соли KCl массой 1÷2 г, взвешенной
с точностью 0,0001 г. Насыпают навеску соли в чистую сухую пробирку для определения
постоянной калориметра.
Собирают калориметрическую установку (Рис.1). Через отверстие в крышке с помощью
цилиндра через воронку вливают 250 мл дистиллированной воды в калориметрический
стакан, закрывают калориметр крышкой, погружают в него термометр так, чтобы ртутный
шарик находился в средней части жидкости, и включают мешалку. Пробирку с солью
закрывают резиновой пробкой и вставляют в калориметр так, чтобы нижняя часть
пробирки находилась в воде, и приступают к калориметрическому опыту.
1
7
8
Рис.1. Схема калориметра
1 – внешний стакан (термостат), 2 – термометр Бекмана,
3 – калориметрический стакан, 4 – механическая мешалка,
5 – дистиллированная вода, 6 – пробирка с солью,
7 – крышка, 8 – вата.
Весь опыт делится на 3 периода:
Предварительный период
Начинают перемешивать воду и записывают показания термометра через каждую минуту
в течение 5 минут. Для отсчёта времени пользуются секундомером.
Основной период
На 60 секунде последнего отсчета, не останавливая секундомера, вынимают пробирку,
открывают и быстро высыпают соль в калориметрический стакан с помощью сухой
воронки через отверстие в крышке калориметра, которое затем закрывают заранее
подобранной пробкой. Так как в этот период происходит быстрое изменение температуры,
её надо фиксировать через каждые 10-15 секунд до тех пор, пока вся соль не растворится.
Заключительный период
Длительность этого периода 5 минут. Через каждую минуту производят замер
температуры с записью в протокол.
2. Определение интегральной теплоты растворения исследуемой соли.
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 массой 1-2 г, взвешенной с
точностью 0,0001 г.
2
3. Все экспериментальные данные занести в таблицу.
Таблица 1
Показания термометра Бекмана, ºС
Время от начала
опыта, мин
Период
Исследуемая соль
KCl
1
Предварительный
2
и т.д.
По экспериментальным данным построить графики зависимости изменения температуры
во времени. Из графика определить ΔТ.
Рассчитать постоянную калориметрической установки по формуле:
Ck =
∆H m ⋅ m( KCl )
∆T ⋅ M ( KCl )
где ∆H m – интегральная теплота растворения KCl в воде, значение которой берется из
таблицы 2, m(KCl ) - навеска KCl, M (KCl ) - молярная масса KCl.
Рассчитать интегральную теплоту растворения исследуемой соли.
∆H m =
C k ⋅ M соли ⋅ ∆T
mсоли
Оценить погрешность полученного значения ∆H m по отношению к справочному.
Сделать выводы о проделанной работе.
Таблица 2
Интегральные теплоты растворения KCL в воде при 25 ºС
Моляльность раствора, моль/кг H2O
0,01
∆H раств ,
кДж/моль
0,02
0,05
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
1,0
2,0
3,0
17,39 17,44 17,51 17,55 17,57 17,55 17,50 17,43 17,28 16,72 16,17
3
Контрольные вопросы
1. Дать определение понятий: "термодинамическая система", "открытая система",
"закрытая система", "изолированная система". Привести примеры.
2. Дать определение понятия "процесс" ? Дать определение изотермических,
адиабатических, изобарических и изохорических процессов. Графическое
изображение процессов.
3. Дать определение понятий: работа, теплота, внутренняя энергия. Каковы общие
черты теплоты и работы ? Их отличия ?
4. Что такое функция состояния ? Привести примеры.
5. Содержание и формулировка 1-го начала термодинамики.
6. Первый закон термодинамики для различных процессов. Вывести математические
выражения для теплоты и работы следующих процессов: изохорного, изобарного,
изотермического, адиабатического.
7. Что такое энтальпия, её физический смысл.
8. Тепловой эффект реакции. Соотношение между теплотами реакций при
постоянном давлении и при постоянном объеме.
9. Закон Гесса, следствия из него (на примерах реакций).
10. Термодинамическая и термохимическая системы знаков для тепловых эффектов
реакций.
11. Теплота образования, стандартная теплота образования. Расчет теплового эффекта
по теплотам образования. Пример.
12. Теплота сгорания, стандартная теплота сгорания. Расчет теплового эффекта по
теплотам сгорания. Пример.
13. Зависимость теплоты реакции от температуры. Уравнение Кирхгоффа и его
решение.
14. В чем заключается калориметрический метод измерения теплоты гидратации соли?
15. Физический смысл постоянной калориметра.
16. Рассмотреть термохимическую схему расчета теплоты гидратации медного
купороса на основе закона Гесса.
17. Теплота растворения. Почему процессы растворения веществ могут протекать не
только с экзотермическим, но и с эндотермическим эффектом.
4