Лабораторна робота № 1. „Визначеннятеплоти розчинення і гідратації солі”
Мета роботи:
1. Познайомитись з калориметричним методом вимірювання тепловихефектів.
2. Визначити теплоти розчинення безводного купрум (II) сульфату імідного купоросу.
3. Визначити теплоту утворення кристалогідрату СuSО4•5Н2Оз безводної солі.
На занятті необхідно:
1. Виконати роботу у відповідності до вимог даної методичноїрозробки.
2. Навчитись користуватись калориметром та визначати йоготеплоємність.
3. Розрахувати теплоту розчинення солі та теплоту гідратації.
4. Оформити звіт про виконану роботу і здати його викладачу.
Перелік обладнання тареактивів:
1. Калориметр;
2. термометр;
3. технохімічні ваги;
4. пробірки (3 шт.);
5. секундомір;
6. порцелянова ступка;
7. KNO3
8. СuSО4, СuSО4•5Н2О
Порядок виконання роботи:
Дослід 1. Визначеннясталої калориметра
1. Суху пробірку попередньо зважити на технохімічних терезах.
2. Ретельно розтерти калій нітрат в порцеляновій ступці і засипатийого у зважену пробірку приблизно на ¼ її висоти.
3. Зважити на технохімічних терезах пробірку з сіллю (з точністю до0,01г). За різницею зважувань знайти масу солі, що повинна знаходитись в межах4 -7 г. Отримані дані занести в таблицю 1.
4. У стакан калориметра налити 250 мл води, закрити калориметркришкою і встановити в менший її отвір термометр, а в більший– пробірку зсіллю.(Для того щоб пробірка не провалювалась в калориметр на неїпотрібно надіти гумове кільце!).
5. Вимірювання провести в три етапи (періоди): попередній, головний ізаключний.
6. Ввімкнути калориметр в мережу змінного струму, потім ввімкнутитумблером мішалку, а через 1-2 хвилини– секундомір.
7. Попередній етап: вимірювання температури провести з точністю до0,5°С через кожні 30 сек. протягом 5 хв.
8. Головний етап: не виключаючи секундоміра роз бити пробіркуз сіллю так, щоб вся сіль висипалась у воду. Якщо температура змінюється дужешвидко, реєструвати її з меншою точністю.
9. Заключний етап: іще провести вимірювання температури через кожні30 сек. протягом 5 хв. до встановлення рівномірного ходу температури (теж зточністю до 0,5°С).
10.Дані всіх вимірювань занестив таблицю 2.
11.Для розрахунку точноїзміни температури на міліметровому папері побудувати графік, відкладаючи повісі 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 дляпопереднього та заключного періодів. Їх продовжити вправо та вліво відповідно ічерез середину головного періоду провести пряму, паралельну до вісі ординат, доперетину її з продовженнями попередніх прямих. Відстань між точками перетину відповідаєзміні температури при розчиненні солі.
12.Визначивши з графіка Δt1, розрахуватисталу калориметра (К):
/>
де Qроз — теплота розчинення солі ( -35,62кДж/моль для KNO3);
m — маса нітратукалію;
М — молярна маса KNO3 (101,1 г/моль );
Δt1 — змінатемператури при розчиненні солі.
Дослід 2. Визначеннятеплоти розчинення кристалогідрату (СuSО4•5Н2О)
1. Аналогічно до попереднього досліду зважують близько 5-7 гподрібненого мідного купоросу та вміщують його в пробірку, дані зважуваннязаносять до таблиці 1.
2. Проводять вимірювання у відповідності до п.п. 6-10 попередньогодосліду. Результати заносять в таблицю 2; будують графік, за яким визначаютьзміну температури при розчиненні солі (Δt2)
3. Визначають теплоту розчинення (Q1) солі заформулою:
/>,
де n — кількість речовини СuSО4•5Н2О.
Дослід 3. Визначеннятеплоти розчинення безводної солі(СuSО4)
1. Беруть наважку безводного сульфату міді масою 4-5г і проводятьдослід аналогічно до попереднього. Дані заносять в таблицю 2. Будуютьвідповідний графік і знаходять зміну температури при розчиненні безводної солі(Δt3).
2. Визначають теплоту розчинення (Q2) солі заформулою:
/>,
де n — кількість речовини СuSО4.
3. Визначають теплоту утворення кристалогідрату (Q3) з безводноїсолі:
Q3= Q2– Q1
4. Розрахувати відносну похибку експерименту, якщо інтегральнатеплота розчинення безводної солі +39,04кДж/моль, а кристалогідрату — рівна -11,72кДж/моль.
5. Результати всіх дослідів занести в таблиці 1 та 2.
6. Зробити відповідні висновки.
Результати роботи:
Дослід 1. Визначеннясталої калориметра
1. Розрахунокмаси наважки солі KNO3:
Таблиця 1.1
Пробірка з сіллю, г 22,33
Пуста пробірка, г 17,50
Сіль, г 4,83
2. Температурніпоказники для розчину солі KNO3:
Таблиця 1.2Температура 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. Розрахуноксталої калориметра:
/>
Дослід 2. Визначеннятеплоти розчинення кристалогідрату (СuSО4•5Н2О)
1. Розрахунокмаси наважки солі СuSО4•5Н2О:
Таблиця 2.1
Пробірка з сіллю, г 23,50
Пуста пробірка, г 17,50
Сіль, г 6,00
2. Температурніпоказники для розчину солі СuSО4•5Н2О:
Таблиця 2.2Температура 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. Розрахуноктеплоти гідратації солі СuSО4•5Н2О:
/>;
/>
Дослід 3. Визначеннятеплоти розчинення безводної солі (СuSО4)
1. Розрахунокмаси наважки солі СuSО4:
Таблиця 3.1
Пробірка з сіллю, г 22,00
Пуста пробірка, г 17,50
Сіль, г 4,50
2. Температурніпоказники для розчину солі СuSО4:
Таблиця 3.2Температура 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. Розрахуноктеплоти гідратації солі СuSО4:
/>;
/>
4. Визначення теплоти утворення кристалогідрату з безводної солі:
/>
5. Розрахунок відносної похибки досліду:
/>
/>
/>
/>
Висновок:
В процесівиконання роботи ми познайомились з калориметричнимметодом вимірювання теплових ефектів, визначили теплоти розчинення безводногокупрум (II) сульфату і мідного купоросу, визначили теплоту утвореннякристалогідрату СuSО4•5Н2О з безводної солі.
/>
/>
/>