Лабораторна робота № 1. „Визначення теплоти розчинення і гідратації солі” Мета роботи: 1. Познайомитись з калориметричним методом вимірювання теплових ефектів.
2. Визначити теплоти розчинення безводного купрум (II) сульфату і мідного купоросу.
3. Визначити теплоту утворення кристалогідрату СuSО
4•5Н
2О з безводної
солі.
На занятті необхідно: 1. Виконати роботу у відповідності до вимог даної
методичної розробки.
2. Навчитись користуватись калориметром та визначати його теплоємність.
3. Розрахувати теплоту розчинення солі та теплоту гідратації.
4. Оформити
звіт про виконану роботу і здати його викладачу.
Перелік обладнання та реактивів: 1. Калориметр;
2. термометр;
3. технохімічні ваги;
4. пробірки (3 шт.);
5. секундомір;
6. порцелянова ступка;
7. KNO
3 8. СuSО
4, СuSО
4•5Н
2О
Порядок виконання роботи: Дослід 1. Визначення сталої калориметра 1. Суху пробірку попередньо зважити на технохімічних терезах.
2. Ретельно розтерти
калій нітрат в порцеляновій ступці і засипати його у зважену пробірку приблизно на ¼ її висоти.
3. Зважити на технохімічних терезах пробірку з сіллю (з точністю до 0,01г). За різницею зважувань знайти масу солі, що повинна знаходитись в межах 4 -7 г. Отримані дані занести в таблицю 1.
4. У стакан калориметра налити 250 мл води, закрити калориметр кришкою і
встановити в менший її отвір термометр, а в більший– пробірку з сіллю.
(Для того щоб пробірка не провалювалась в калориметр на неї потрібно надіти гумове кільце!). 5. Вимірювання провести в три етапи (періоди): попередній, головний і заключний.
6. Ввімкнути калориметр в мережу змінного струму, потім ввімкнути тумблером мішалку, а через 1-2 хвилини– секундомір.
7.
Попередній етап: вимірювання температури провести з точністю до 0,5°С через кожні 30 сек. протягом 5 хв.
8.
Головний етап: не виключаючи секундоміра роз бити пробірку з сіллю так, щоб вся сіль висипалась у воду. Якщо температура змінюється дуже швидко, реєструвати її з меншою точністю.
9.
Заключний етап: іще провести
вимірювання температури через кожні 30 сек. протягом 5 хв. до встановлення рівномірного ходу температури (теж з точністю до 0,5°С).
10.Дані всіх вимірювань занести в таблицю 2.
11.Для розрахунку точної зміни температури на міліметровому папері побудувати графік, відкладаючи по вісі абсцис час, а по вісі ординат– зміну температури (масштаб на абсцисі- 1хв: 1см, а на ординаті– 1°К: 5см). З’єднані точки дадуть дві нахилені прямі для попереднього та заключного періодів. Їх продовжити вправо та вліво
відповідно і через середину головного періоду провести пряму, паралельну до вісі ординат, до перетину її з продовженнями попередніх прямих. Відстань між точками перетину
відповідає зміні температури при розчиненні солі.
12.Визначивши з графіка Δt
1, розрахувати сталу калориметра (К):
де Q
роз- теплота розчинення
солі ( -35,62 кДж/моль для KNO
3);
m
-
маса нітрату калію;
М - молярна маса KNO
3 (101,1 г/моль );
Δt
1- зміна температури при розчиненні солі.
Дослід 2. Визначення теплоти розчинення кристалогідрату (СuSО4•5Н2О) 1. Аналогічно до попереднього досліду зважують близько 5-7 г подрібненого мідного купоросу та вміщують його в пробірку, дані зважування заносять до
таблиці 1.
2. Проводять вимірювання у відповідності до п.п. 6-10 попереднього досліду. Результати заносять в таблицю 2; будують графік, за яким визначають зміну температури при розчиненні солі (Δt
2)
3. Визначають теплоту розчинення (
Q1) солі за формулою:
,
де n - кількість речовини СuSО
4•5Н
2О.
Дослід 3. Визначення теплоти розчинення безводної солі (СuSО4) 1. Беруть наважку безводного сульфату міді масою 4-5г і проводять дослід аналогічно до попереднього. Дані заносять в таблицю 2. Будують
відповідний графік і знаходять зміну температури при розчиненні безводної солі (Δt
3).
2. Визначають теплоту розчинення (
Q2) солі за формулою:
,
де n - кількість речовини СuSО
4.
3. Визначають теплоту утворення кристалогідрату (Q
3) з безводної солі:
Q3 = Q2 – Q1 4. Розрахувати відносну похибку експерименту, якщо інтегральна теплота розчинення безводної солі +39,04
кДж/моль, а кристалогідрату - рівна -11,72
кДж/моль.
5. Результати всіх дослідів занести в таблиці 1 та 2.
6. Зробити
відповідні висновки.
Результати роботи: Дослід 1. Визначення сталої калориметра 1. Розрахунок маси наважки солі KNO
3:
Таблиця 1.1
Пробірка з сіллю, г | 22,33 |
Пуста пробірка, г | 17,50 |
Сіль, г | 4,83 |
2. Температурні показники для розчину солі KNO
3:
Таблиця 1.2
Температура | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
до розчинення | 24,10 | 24,10 | 24,10 | 24,10 | 24,10 | 24,10 | 24,10 | 24,10 | 24,10 | 24,10 |
після розчинення | 22,25 | 22,25 | 22,25 | 22,25 | 22,26 | 22,26 | 22,26 | 22,28 | 22,28 | 22,29 |
3. Розрахунок сталої калориметра:
Дослід 2. Визначення теплоти розчинення кристалогідрату (СuSО4•5Н2О) 1. Розрахунок маси наважки солі СuSО
4•5Н
2О:
Таблиця 2.1
Пробірка з сіллю, г | 23,50 |
Пуста пробірка, г | 17,50 |
Сіль, г | 6,00 |
2. Температурні показники для розчину солі СuSО
4•5Н
2О:
Таблиця 2.2
Температура | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
до розчинення | 23,90 | 23,90 | 23,90 | 23,90 | 23,90 | 23,90 | 23,90 | 23,90 | 23,90 | 23,90 |
після розчинення | 23,73 | 23,70 | 23,70 | 23,70 | 23,70 | 23,70 | 23,70 | 23,70 | 23,70 | 23,70 |
3. Розрахунок теплоти гідратації солі СuSО
4•5Н
2О:
;
Дослід 3. Визначення теплоти розчинення безводної солі (СuSО4) 1. Розрахунок маси наважки солі СuSО
4:
Таблиця 3.1
Пробірка з сіллю, г | 22,00 |
Пуста пробірка, г | 17,50 |
Сіль, г | 4,50 |
2. Температурні показники для розчину солі СuSО
4:
Таблиця 3.2
Температура | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
до розчинення | 23,98 | 23,98 | 23,98 | 23,98 | 23,98 | 23,98 | 23,98 | 23,98 | 23,98 | 23,98 |
після розчинення | 24,68 | 24,70 | 24,70 | 24,70 | 24,70 | 24,70 | 24,65 | 24,65 | 24,65 | 24,65 |
3. Розрахунок теплоти гідратації солі СuSО
4:
;
4. Визначення теплоти утворення кристалогідрату з безводної солі:
5. Розрахунок відносної похибки досліду:
Висновок: В
процесі виконання роботи ми познайомились з калориметричним методом вимірювання теплових ефектів, визначили теплоти розчинення безводного купрум (II) сульфату і мідного купоросу, визначили теплоту утворення кристалогідрату СuSО
4•5Н
2О з безводної солі.