Лабораторная - 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 •5Н2 О 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 •5Н2 О 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 ( С uS О4 •5Н2 О ) 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 (Q 1 ) солі за формулою: , де n - кількість речовини СuSО4 •5Н2 О. Дослід 3. Визначення теплоти розчинення безводної солі ( С uS О4 ) 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 (Q 2 ) солі за формулою: , де n - кількість речовини СuSО4 . 3. Визначають теплоту утворення кристалогідрату (Q3 ) з безводної солі: Q 3 = Q 2 – Q 1 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 ( С uS О4 •5Н2 О ) 1. Розрахунок маси наважки солі СuSО4 •5Н2 О: 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 •5Н2 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 3. Розрахунок теплоти гідратації солі СuSО4 •5Н2 О: ; Дослід 3. Визначення теплоти розчинення безводної солі ( С uS О4 ) 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 •5Н2 О з безводної солі.