Методическое пособие к лабораторному практикуму по физической химии (Часть 1. Химическая термодинамика). Маршаков И.К - 17 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВГУ | Воронеж

Составители: 

Рубрика: 

17
Теплоты химических реакций могут быть определены прямым
калориметрическим путем, если эти реакции протекают достаточно быстро и
доходят до конца или до определенного равновесного состояния. Одним из
примеров первого типа может быть окисление щавелевой кислоты перманганатом
калия в кислой среде :
р).( р22 р )( р 4р )( р 42
р )( р 42р )( р 4) кр(2422
OH
5
18
CO2MnSO
5
2
SOK
5
1
SOH
5
3
KMnO
5
2
OH2OCH
−−−
−−
+↑++=
=++⋅
Чтобы реальный химический процесс достаточно точно отвечал написанному
уравнению , необходимо выполнение, по меньшей мере , двух условий:
1) значительный избыток H
2
SO
4
;
2) уход основной части CO
2
из раствора в атмосферу.
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
Теплоту окисления щавелевой кислоты перманганатом калия находят в
прямом калориметрическом опыте . Работа состоит из двух этапов:
1. Определение теплоемкости калориметрической системы.
2. Определение теплоты окисления H
2
C
2
O
4
⋅2H
2
O
(кр)
.
МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
Этап 1. Определение теплоемкости калориметрической системы.
См . задание 1: статья “Термометр Бекмана” и этап 2.
Этап 2. Определение теплоты окисления H
2
C
2
O
4
⋅2H
2
O
(кр)
.
В химический стакан на 500 мл наливают 400 мл дистиллированной воды и
добавляют 30 … 35 мл раствора 1 М H
2
SO
4
. В полученную смесь всыпают 1,3 …
1,5 г KMnO
4
и добиваются полного растворения соли.
Примечание 1. Если в лаборатории будет раствор H
2
SO
4
иной концентрации,
его объем необходимо уменьшить или увеличить так , чтобы количество вещества
H
2
SO
4
по - прежнему равнялось 0,03 … 0,035 моль. Следует также изменить и
порцию взятой воды: общий объем раствора должен составлять около 430 мл.
В калориметрический стакан отмеряют 400 мл приготовленного раствора.
Далее на аналитических весах взвешивают 1,8 … 2 г H
2
C
2
O
4
⋅2H
2
O (это составляет
около 0,015 моль), навеска должна быть точно известной величины. Размешивая
раствор в калориметре , регистрируют температуру термометром Бекмана с
интервалом 30 с в течение 5-6 мин (начальный период). Затем, не прекращая
перемешивания, в калориметрический стакан засыпают навеску щавелевой
кислоты . Регистрацию температуры ведут еще 8-10 мин.
Примечание 2. Вследствие экзотермичности исследуемой реакции показания
термометра Бекмана в начальный период опыта не должны быть выше 3 град. В
противном случае повышение температуры калориметра может вызвать уход
ртутного столбика за пределы шкалы. 
                                                                                                  17
      Т е пло ты химиче ск их ре ак ций мо гут б ыть о пре де ле ны прямым
к ало риме триче ск им путе м, е сли эти ре ак ции про те к аю т до стато чно б ыстро и
до хо дят до к о нца или до о пре де ле нно го равно ве сно го со сто яния. Одним из
приме ро в пе рво го типа мо ж е тб ытьо к исле ние щ аве ле во й к исло ты пе рманганато м
к алияв к исло й сре де :
                                                     2                     3
                    H 2 C 2 O 4 ⋅ 2 H 2 O (к р ) +     KMnO     4 (р − р)+ H 2 SO 4 (р − р) =
                                                     5                     5
                     1                  2                                       18
                    = K 2 SO 4 (р − р) + MnSO           4 (р − р)   + 2 CO 2 ↑ + H 2 O (р − р).
                     5                  5                                        5
Что б ы ре альный химиче ск ий про це сс до стато чно то чно о тве чал написанно му
уравне нию , не о б хо димо выпо лне ние , по ме ньше й ме ре , двух усло вий:
1) значите ль  ный изб ыто к H2SO4;
2) ухо д о сно вно й части CO2 израство ра в атмо сфе ру.

                                        П О СТАН О ВК А ЗАД АЧ И

    Т е пло ту о к исле ния щ аве ле во й к исло ты пе рманганато м к алия нахо дят в
прямо м к ало риме триче ск о м о пыте . Раб о та со сто итиздвух этапо в:
    1. Опре де ле ние те пло е мк о сти к ало риме триче ск о й систе мы.
    2. Опре де ле ние те пло ты о к исле нияH2C2O4⋅2H2O(к р).

                              М ЕТО Д И К А ВЫ П О Л Н ЕН И Я Р АБО ТЫ

     Этап 1. О п ред елени е теп лоемк ости к алори метри ч еск ой си стемы.
     См. задание 1: статья“Т е рмо ме тр Бе к мана” и этап 2.

       Этап 2. О п ред елени е теп лоты ок и слени я H2C2O4⋅2H2O(к р).
       В химиче ск ий стак ан на 500 мл наливаю т 400 мл дистиллиро ванно й во ды и
до б авляю т30 … 35 мл раство ра 1 М H2SO4. В по луче нную сме сьвсыпаю т1,3 …
1,5 г KMnO4 и до б иваю тсяпо лно го раство ре ниясо ли.
       П р и м еч а ни е 1. Е сли в лаб о рато рии б уде траство р H2SO4 ино й к о нце нтрации,
е го о б ъ е м не о б хо димо уме ньшитьили уве личитьтак , что б ы к о личе ство ве щ е ства
H2SO4 по -пре ж не му равняло сь0,03 … 0,035 мо ль. Сле дуе т так ж е изме нитьи
по рцию взято й во ды: о б щ ий о б ъ е м раство ра до лж е н со ставлятьо к о ло 430 мл.
       В к ало риме триче ск ий стак ан о тме ряю т 400 мл приго то вле нно го раство ра.
Д але е на аналитиче ск их ве сах взве шиваю т1,8 … 2 г H2C2O4⋅2H2O (это со ставляе т
о к о ло 0,015 мо ль), наве ск а до лж на б ытьто чно изве стно й ве личины. Разме шивая
раство р в к ало риме тре , ре гистрирую т те мпе ратуру те рмо ме тро м Бе к мана с
инте рвало м 30 с в те че ние 5-6 мин (начальный пе рио д). З ате м, не пре к ращ ая
пе ре ме шивания, в к ало риме триче ск ий стак ан засыпаю т наве ск у щ аве ле во й
к исло ты. Ре гистрацию те мпе ратуры ве дуте щ е 8-10 мин.
       П р и м еч а ни е 2. В сле дствие эк зо те рмично сти иссле дуе мо й ре ак ции по к азания
те рмо ме тра Бе к мана в начальный пе рио д о пыта не до лж ны б ытьвыше 3 град. В
про тивно м случае по выше ние те мпе ратуры к ало риме тра мо ж е т вызвать ухо д
ртутно го сто лб ик а за пре де лы шк алы.

Страницы