Визначення теплоти розчинення і гідратації солі

Лабораторна робота № 1. „Визначення теплоти розчинення і гідратації солі”

Мета роботи:

Познайомитись з калориметричним методом вимірювання теплових ефектів.

Визначити теплоти розчинення безводного купрум (II) сульфату і мідного купоросу.

Визначити теплоту утворення кристалогідрату СuSО_>4>•5Н_>2>О з безводної солі.

На занятті необхідно:

Виконати роботу у відповідності до вимог даної методичної розробки.

Навчитись користуватись калориметром та визначати його теплоємність.

Розрахувати теплоту розчинення солі та теплоту гідратації.

Оформити звіт про виконану роботу і здати його викладачу.

Перелік обладнання та реактивів:

Калориметр;

термометр;

технохімічні ваги;

пробірки (3 шт.);

секундомір;

порцелянова ступка;

KNO_>3>

СuSО_>4>, СuSО_>4>•5Н_>2>О

Порядок виконання роботи:

Дослід 1. Визначення сталої калориметра

Суху пробірку попередньо зважити на технохімічних терезах.

Ретельно розтерти калій нітрат в порцеляновій ступці і засипати його у зважену пробірку приблизно на ¼ її висоти.

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.

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!).

Вимірювання провести в три етапи (періоди): попередній, головний і заключний.

Ввімкнути калориметр в мережу змінного струму, потім ввімкнути тумблером мішалку, а через 1-2 хвилини– секундомір.

Попередній етап: вимірювання температури провести з точністю до 0,5°С через кожні 30 сек. протягом 5 хв.

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.

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).

Дані всіх вимірювань занести в таблицю 2.

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.

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 (СuSО_>4>•5Н_>2>О)

Аналогічно до попереднього досліду зважують близько 5-7 г подрібненого мідного купоросу та вміщують його в пробірку, дані зважування заносять до таблиці 1.

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>)

Визначають теплоту розчинення (Q_>1>) солі за формулою:

,

де n - кількість речовини СuSО_>4>•5Н_>2>О.

Дослід 3. Визначення теплоти розчинення безводної солі (СuSО_>4>)

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>).

Визначають теплоту розчинення (Q_>2>) солі за формулою:

,

де n - кількість речовини СuSО_>4>.

Визначають теплоту утворення кристалогідрату (Q_>3>) з безводної солі:

Q_>3> = Q_>2> – Q_>1>

Розрахувати відносну похибку експерименту, якщо інтегральна теплота розчинення безводної солі +39,04кДж/моль, а кристалогідрату - рівна -11,72кДж/моль.

Результати всіх дослідів занести в таблиці 1 та 2.

Зробити відповідні висновки.

Результати роботи:

Дослід 1. Визначення сталої калориметра

Розрахунок маси наважки солі KNO_>3>:

Таблиця 1.1

Пробірка з сіллю, г	22,33
Пуста пробірка, г	17,50
Сіль, г	4,83

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

Розрахунок сталої калориметра:

Дослід 2. Визначення теплоти розчинення кристалогідрату (СuSО_>4>•5Н_>2>О)

Розрахунок маси наважки солі СuSО_>4>•5Н_>2>О:

Таблиця 2.1

Пробірка з сіллю, г	23,50
Пуста пробірка, г	17,50
Сіль, г	6,00

Температурні показники для розчину солі СuSО_>4>•5Н_>2>О:

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

Розрахунок теплоти гідратації солі СuSО_>4>•5Н_>2>О:

;

Дослід 3. Визначення теплоти розчинення безводної солі (СuSО_>4>)

Розрахунок маси наважки солі СuSО_>4>:

Таблиця 3.1

Пробірка з сіллю, г	22,00
Пуста пробірка, г	17,50
Сіль, г	4,50

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

Розрахунок теплоти гідратації солі СuSО_>4>:

;

Визначення теплоти утворення кристалогідрату з безводної солі:

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_>2>О з безводної солі.