Кафедра физхимии ЮФУ (РГУ) - Практикум по физколлоидной химии

Кафедра физхимии ЮФУ (РГУ)

ПРАКТИКУМ ПО ФИЗИЧЕСКОЙ И КОЛЛОИДНОЙ ХИМИИ

для студентов биолого-почвенного факультета

Работа № 1
КАЛОРИМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОТЫ РАСТВОРЕНИЯ НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЛЕЙ

Задания к работе

1. Изучить зависимость температуры от времени в ходе калориметрических процессов. Построить графики зависимостей, графически определить изменение температуры.

2. Определить постоянную калориметра (теплоемкость калориметрической системы).

3. Определить удельную теплоту растворения неизвестной соли.

4. Рассчитать относительную ошибку определения, используя табличные значения определяемых величин. Схема калориметра

Описание работы

В качестве калориметра применяется сосуд Дьюара, в который вставлена широкая пробирка, закрытая пробкой с отверстиями для термометра и мешалки (см. рис.). В основе определения тепловых эффектов калориметрическим методом лежит уравнение (1):

(1)

Здесь ΔН - суммарный тепловой эффект проводимого в калориметре процесса;
Δt - изменение температуры в результате процесса;
К - теплоёмкость калориметрической системы (постоянная калориметра).

1.1 Определение теплоёмкости калориметрической системы

Теплоёмкость калориметрической системы (постоянную калориметра) определяют, проводя в калориметре процесс, тепловой эффект которого точно известен. В нашем случае в качестве эталона используется химически чистый хлорид калия, зависимость удельной теплоты растворения которого от температуры в интервале 10 - 30 °С имеет следующий вид:

ΔН_t = 79.9 – 0.924 t, кал/г (2)

здесь t - средняя температура опыта t_ср = 0,5 (t₁ + t₂), °С

На аналитических весах отвешивают приблизительно 2.5 г растертого в ступке хлорида калия. В реакционную пробирку наливают с помощью бюретки 100 мл дистиллированной воды (зависимостью плотности воды от температуры можно пренебречь). Вставив в пробирку пробку с мешалкой и термометром, помещают её в сосуд Дьюара и выжидают около 10 мин для уравнивания температуры всех частей калориметра.

Включив секундомер и равномерно помешивая содержимое калориметра мешалкой, в течении четырех минут каждые 30 с фиксируют температуру воды (температура может оставаться постоянной либо равномерно изменяться в зависимости от соотношения температур калориметра и окружающей среды). После этого, не выключая секундомер, быстро вносят в реакционную пробирку навеску хлорида калия и интенсивно перемешивают содержимое для полного растворения соли. Через 2 мин после внесения КСl (с момента времени τ = 6 мин) вновь начинают производить снятие показаний термометра каждые 30 с ещё в течение 4 мин.

Для расчета изменения температуры в процессе растворения КСl строят на миллиметровой бумаге график зависимости температуры от времени (рис.1).

Калориметрический процесс

       1 - предварительный период;
       2 - главный период;
       3 - заключительный период.

Рисунок 1. Графическое определение изменения температуры
в калориметрическом процессе.

Проведя прямые линии через экспериментальные точки, полученные для предварительного и заключительного периодов, экстраполируют их на середину главного периода (τ = 5 мин). Расстояние между точками пересечения Δt = t₂ - t₁ будет равно изменению температуры в процессе растворения хлорида калия.

Найденные величины подставляются в формулу (3):

, кал/град (3)

Здесь ΔН - удельная теплота растворения КСl при температуре t_ср = 0,5(t₁ + t₂), кал/г;
Δt - изменение температуры, °С;
m - масса навески хлорида калия, г.

Полученное значение постоянной калориметра студент сообщает преподавателю или лаборанту и, если определение выполнено правильно, получает задание для второй части работы.

1.2 Определение удельной теплоты растворения соли

Для определения удельной теплоты растворения неизвестной соли, полученной у лаборанта, проводится опыт, аналогичный описанному выше, только вместо хлорида калия берется навеска неизвестной соли массой 2.5 г, которую растворяют в 100 мл воды. Изменение температуры Δt в ходе процесса растворения определяется графически, постоянная калориметра К определена в предыдущем опыте. По формуле (4) вычисляют величину удельной теплоты растворения неизвестной соли при средней температуре опыта:

, кал/г (4)

Здесь ΔН - удельная теплота растворения неизвестной соли;
Δt - изменение температуры, °С;
m - масса навески неизвестной соли, г.

Полученное значение ΔН соли сравнивают с табличной величиной удельной теплоты растворения при средней температуре опыта и находят по формуле (5) относительную ошибку определения удельной теплоты растворения δ(ΔН):

, % (5)

Здесь ΔН_эксп и ΔН_табл - экспериментально найденная и табличная величины удельной теплоты растворения соли соответственно.

Другие работы:

№ 1. Калориметрическое определение теплоты растворения

№ 2. Определение константы скорости и энергии активации реакции

№ 3. Измерение ЭДС гальванического элемента

№ 4. Потенциометрическое определение рН растворов

№ 5. Определение поверхностного натяжения растворов ПАВ

№ 6. Изучение адсорбции уксусной кислоты на активированном угле

№ 7. Получение коллоидных растворов. Определение порога коагуляции

№ 8. Определение электрокинетического потенциала золя

В начало страницы