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 СuSО4•5Н2О 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;

		KNO3

		СuSО4, СuSО4•5Н2О

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 Δt1, розрахувати сталу калориметра (К):

	

	

	

	де Qроз- теплота розчинення солі ( -35,62 кДж/моль для KNO3);

	m - маса нітрату калію;

	М - молярна маса KNO3 (101,1 г/моль );

	Δt1- зміна температури при розчиненні солі.

Дослід 2. Визначення теплоти розчинення кристалогідрату (СuSО4•5Н2О)

		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 (Δt2)

		Визначають теплоту розчинення (Q1) солі за формулою:

	

	, 

	

	де n - кількість речовини СuSО4•5Н2О.

	Дослід 3. Визначення теплоти розчинення безводної солі (СuSО4)

		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 (Δt3).

		Визначають теплоту розчинення (Q2) солі за формулою:

	
,

	

	де n - кількість речовини СuSО4.

		Визначають теплоту утворення кристалогідрату (Q3) з безводної солі:

	

	Q3 = Q2 – Q1

	

		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 KNO3:



Таблиця 1.1

Пробірка з сіллю, г

22,33

Пуста пробірка, г

17,50

Сіль, г

4,83



			Температурні показники для розчину солі KNO3:



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 (СuSО4•5Н2О)

		Розрахунок маси наважки солі СuSО4•5Н2О:



Таблиця 2.1

Пробірка з сіллю, г

23,50

Пуста пробірка, г

17,50

Сіль, г

6,00



			Температурні показники для розчину солі СuSО4•5Н2О:



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 СuSО4•5Н2О:



;





Дослід 3. Визначення теплоти розчинення безводної солі (СuSО4)



		Розрахунок маси наважки солі СuSО4:


Таблиця 3.1

Пробірка з сіллю, г

22,00

Пуста пробірка, г

17,50

Сіль, г

4,50



			Температурні показники для розчину солі СuSО4:



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 СuSО4:



;





			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 СuSО4•5Н2О з безводної солі.