Лабораторная работа: Визначення теплоти розчинення і гідратації солі
Лабораторная работа: Визначення теплоти розчинення і гідратації солі
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 СuSО4•5Н2О
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.
KNO3
8.
СuSО4, СuSО4•5Н2О
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 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)
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 (Δt2)
3.
Визначають теплоту розчинення (Q1) солі за
формулою:
,
де n - кількість речовини СuSО4•5Н2О.
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
(Δt3).
2.
Визначають теплоту розчинення (Q2) солі за
формулою:
,
де n - кількість речовини СuSО4.
3.
Визначають теплоту утворення кристалогідрату (Q3) з безводної
солі:
Q3 = Q2 – Q1
4.
Розрахувати відносну похибку експерименту, якщо інтегральна
теплота 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. Визначення
сталої калориметра
1.
Розрахунок
маси наважки солі KNO3:
Таблиця 1.1
Пробірка з сіллю, г
|
22,33 |
Пуста пробірка, г
|
17,50 |
Сіль, г
|
4,83 |
2.
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 |
3.
Розрахунок
сталої калориметра:

Дослід 2. Визначення
теплоти розчинення кристалогідрату (СuSО4•5Н2О)
1.
Розрахунок
маси наважки солі СuSО4•5Н2О:
Таблиця 2.1
Пробірка з сіллю, г
|
23,50 |
Пуста пробірка, г
|
17,50 |
Сіль, г
|
6,00 |
2.
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 |
3.
Розрахунок
теплоти гідратації солі СuSО4•5Н2О:
;

Дослід 3. Визначення
теплоти розчинення безводної солі (СuSО4)
1.
Розрахунок
маси наважки солі СuSО4:
Таблиця 3.1
Пробірка з сіллю, г
|
22,00 |
Пуста пробірка, г
|
17,50 |
Сіль, г
|
4,50 |
2.
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 |
3.
Розрахунок
теплоти гідратації солі СuSО4:
;

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 СuSО4•5Н2О з безводної солі.



|