Порядок проведения опыта

1. Отмеряют в калориметрический стакан заданное количество дистиллированной воды.

2. Берут на технических весах заданную навеску КСl (г), СuSО₄, непрокаленный (г), CuSO₄ прокаленный (г).

3. Подвешивают пробирку с исследуемым веществом к крышке термостата так, чтобы часть пробирки с веществом была под водой.

4. Для учета теплообмена калориметра с окружающей средой и определения истинного изменения температуры во время процесса весь калориметрический опыт делится на три периода:

I - предварительный период (5 мин)

II - главный период - время протекающего в калориметре процесса.

III - заключительный период (5 мин).

I.Предварительный период.

Включают секундомер и через каждые 30 сек. проводят измерение температуры (10 замеров).

II.Главный период.

Не прекращая запись температуры в указанные интервалы, высыпают из пробирки КСl или исследуемое вещество в воду. В процессе растворения соли температура в калориметрическом сосуде изменяется, а затем начинает равномерно возвращаться к температуре окружающей среды.

III. Заключительный период.

Конец изменения температуры и возвращение ее к температуре окружающей среды определяет начало заключительного периода, в течение которого делают еще 10 замеров (через 10 сек). Наносят на график полученные данные и, определив графически Δt, рассчитывают величину “К” по указанной выше формуле:

Q = [(J + g) • С + К] • ∆t/g

5. Определение теплоты растворения и теплоты гидратации. После того, как найдена величина “К” можно приступить к определению теплоты растворения солей СuSО₄ и СuSО₄•хН₂O. Как было указанно выше: теплота растворения в общем виде рассчитывается

Q_раств = Q₁ + Q₂

где Q₁ - теплота разрушения кристаллической решетки,

Q₂ - теплота гидратации.

Опыт во всем подобен предыдущему. Расчет ведут по уравнению:

Q = [(J + g) • С + К] • ∆t/g

где Q - теплота растворения 1 г соли (удельная).

Определяется вначале тепловой эффект растворения безводной соли СuSО₄. После этого аналогично определяется тепловой эффект растворения СuSО₄•хН₂O. Причем Q_раств. (СuSО₄•Н₂О) = Q₁, (Q₂=0) т.к. эта соль уже гидратирована. Следовательно, Q гидратации =Qраств. (СuSО₄) - Qраств. (СuSО₄ • хН₂О).

Определение содержания кристаллизационной воды в

СuSО₄ • хН₂О.

Кристаллы СuSО₄ при соприкосновении с водой образуют три формы гидратов:

СuSO₄ • Н₂O

СuSO₄ • 3Н₂O

СuSO₄ • 5Н₂O

Все эти формы связаны друг с другом и с парами воды следующими уравнениями химических равновесий:

СuSO₄ • Н₂O ↔ СuSO₄ + Н₂O (I)

СuSO₄ • 3Н₂O ↔ СuSO₄ • Н₂O + 2H₂O (II)

СuSO₄ • 5Н₂O ↔ СuSO₄ • 3Н₂O + 2H₂O (III)

Если в соприкосновении с влажным воздухом хранится безводный СuSО₄, то в системе устанавливается одно из трех равновесий в зависимости от давления водяных паров в системе. Количество воды в твердом СuSO₄ • хН₂О или соотношение количества гидратов разных форм можно установить калориметрически. Для этого нужно определить экспериментально удельную теплоту растворения (Q_раств.) исследуемого кристаллогидрата и сравнить с табличным.

Таблица 1.

На основании этих данных и экспериментально определенной теплоты растворения Q_раств. (СuSO₄ • x Н₂O) в расчете на 1г CuSO₄•xH₂O можно установить, какой тип равновесия имеет место в данном случае. Очевидно, что если Q_раств находится в пределах 93 -52 кал/г, то в системе содержится СuSО₄ • Н₂О и СuSO₄ • 3Н₂O. Если в пределах 52-17 кал/г, то равновесие описывается уравнением (II) и кристаллогидраты двух форм и т.д. Составив пропорции, можно вычислить содержание воды в СuSO₄ * xН₂O.

Ход расчета.

1г образца состоит из 2-х форм гидратов: n молей СuSO₄ • xН₂O и m молей СuSO₄ • yН₂O, т.е. 1г=nМ(СuSO₄ • xН₂O)+mМ(СuSO₄ • xН₂O),

где М (СuSO₄ • xН₂O), М (СuSO₄ • yН₂O) - молекулярные веса

СuSO₄ • xН₂O и СuSO₄ • yН₂O.

Теплота растворения 1г образца складывается из теплот растворения n молей СuSO₄ • xН₂O и m молей СuSO₄ • yН₂O.

Q_раств. = n • Q_раств. (СuSO₄ • xН₂O) + m • Q_раств. (СuSO₄ • yН₂O)

где Q_раств. (СuSO₄ • Н₂O) - теплота растворения 1 моля СuSO₄ •xН₂O и СuSO₄ • yН₂O (из таблицы 1.)

Решением составленной системы уравнений находят соотношение количеств различных гидратов.

Число молей воды в 1 г исследуемого образца = числу граммов воды = (nх + mу)• 18

Процентное содержание воды = (nх + mу)• 18•100

Q (СuSO₄) • Н₂O = 9ЗЗ0 кал/моль

Q (СuSO₄) • 3Н₂O = 3610 кал/моль

Q (СuSO₄) • 5Н₂O = -2800 кал/моль

Результаты эксперимента замеры по термометру Бекмана

заносятся в таблицу 2:

Контрольные вопросы:

1. Растворение как физико-химический процесс. Теории растворов.

2. Явление сольватации (гидратации); тепловой эффект растворения.

З. Что такое тепловой эффект реакции?

4. Закон Гесса. Следствия и выводы закона Гесса.

5. Что такое теплота гидратообразования, интегральная теплота разведения.

6, Что такое теплоемкость, истинная, молярная, средняя теплоемкость. Уравнение Майера, правило Неймана т Коппи, Дюлонга- Пти.

7. Уравнение Кирхгофа; для чего оно применяется?

8. Стандартные теплоты образования и сгорания. Стандартное состояние.

Список использованной литературы:

1. Стромберг А. Г. Семченко Д. П. «Физическая химия» М. «Высшая школа» 1973 - с. 32 - 47.

2. Киреев В. А. «Курс физической химии». Изд. 3 перераб. и доп. М: Химия 1976 г. - с. 255, 340- 354.

3. Краснов К. С. «Курс физической химии». 2-ое изд. перераб. и доп. М: Высшая школа 1995 512с - с. 211 - 215.

4. Евстратова Л. В. и др. «Физическая и коллоидная химия». М: Высшая школа 1990 487с. - с.48 – 50.

Поиск по сайту: