Методическое пособие к лабораторному практикуму по физической химии (Часть 1. Химическая термодинамика). Маршаков И.К - 19 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВГУ | Воронеж

Составители: 

Рубрика: 

19
Интегральной теплотой растворения называется изменение энтальпии при
растворении 1 моль вещества в определенном количестве растворителя, что
отвечает получению раствора заданной концентрации. Если вещество способно к
быстрому и значительному растворению , то измерение теплоты этого процесса
обычно не вызывает затруднений. Иное дело – труднорастворимое соединение,
растворимость которого исчезающе мала, и прямой калориметрический
эксперимент невозможен. Однако термохимические законы позволяют находить и
такие теплоты .
В этом задании проводится определение теплоты растворения CaCO
3
,
отвечающей образованию гипотетического 0,1-молярного раствора. Поясним суть
эксперимента , предполагая, что CaCO
3
(соль) является сильным электролитом, т.
е . в растворе он существует только в виде ионов Ca
2+
и CO
3
2-
. При создании 0,1-
молярных концентраций эти ионы мгновенно образуют осадок CaCO
3
, что
сопровождается тепловым эффектом, подлежащим измерению . Таким образом,
здесь измеряется теплота процесса
↓=+
−+
3
2
3
2
CaCOCOCa
(6)
противоположного по отношению к исследуемому. Очевидно , что искомый
тепловой эффект будет той же величины, но противоположного знака:
1раств
HH
∆
−
=
∆
(7)
Процесс (6) осуществляется путем сливания растворов, содержащих
эквимолярные количества CaCl
2
и K
2
CO
3
. Концентрация второго раствора берется
в 40 раз больше первого (соответственно и объем этого раствора во столько же
раз меньше ). Для корректного измерения ∆Н
1
необходим учет теплоты
разведения раствора K
2
CO
3
водой. Последнюю величину (∆Н
разв
) алгебраически
складывают с первой.
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
Работа состоит из трех этапов:
1. Определение теплоемкости калориметрической системы.
2. Определение теплового эффекта реакции (6).
3. Определение поправки на разведение раствора K
2
CO
3
.
МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
Этап 1. Определение теплоемкости калориметрической системы C
кс
.
См . задание 1: Статья “Термометр Бекмана” и этап 2.
Этап 2. Определение теплового эффекта реакции (1).
В калориметрический стакан наливают 400 мл 0,1 М раствора CaCl
2
, а в
пробирку – 10 мл 4М раствора K
2
CO
3
. Настраивают термометр Бекмана так ,
чтобы ртутный столбик остановился на нижней части шкалы. Размешивая раствор
в калориметре , регистрируют показания термометра с интервалом 0,5 мин в
течение 5 – 6 мин (начальный период). Затем, не прекращая размешивания, 
                                                                                         19
      И нте граль  но й те пло то й раство ре ния называе тся изме не ние энтальпии при
раство ре нии 1 мо ль ве щ е ства в о пре де ле нно м к о личе стве раство рите ля, что
о тве чае т по луче нию раство ра заданно й к о нце нтрации. Е сли ве щ е ство спо со б но к
б ыстро му и значите льно му раство ре нию , то изме ре ние те пло ты это го про це сса
о б ычно не вызывае т затрудне ний. И но е де ло – трудно раство римо е со е дине ние ,
раство римо сть к о то ро го исче заю щ е мала, и прямо й к ало риме триче ск ий
эк спе риме нтне во змо ж е н. Однак о те рмо химиче ск ие зак о ны по зво ляю тнахо дитьи
так ие те пло ты.
      В это м задании про во дится о пре де ле ние те пло ты раство ре ния CaCO3,
о тве чаю щ е й о б разо ванию гипо те тиче ск о го 0,1-мо лярно го раство ра. По ясним суть
эк спе риме нта, пре дпо лагая, что CaCO3 (со ль) являе тся сильным эле к тро лито м, т.
е . в раство ре о н сущ е ствуе т то лько в виде ио но в Ca2+ и CO32-. При со здании 0,1-
мо лярных к о нце нтраций эти ио ны мгно ве нно о б разую т о садо к CaCO3, что
со про во ж дае тся те пло вым эффе к то м, по дле ж ащ им изме ре нию . Т ак им о б разо м,
зде сьизме ряе тсяте пло та про це сса
                                      Ca 2+ + CO 32− = CaCO 3 ↓                           (6)
про тиво по ло ж но го по о тно ше нию к иссле дуе мо му. Оче видно , что иск о мый
те пло во й эффе к тб уде тто й ж е ве личины, но про тиво по ло ж но го знак а:
                                          ∆H раств = − ∆H1                                (7)
      Про це сс (6) о сущ е ствляе тся путе м сливания раство ро в, со де рж ащ их
эк вимо лярные к о личе ства CaCl2 и K2CO3. К о нце нтрациявто ро го раство ра б е ре тся
в 40 раз б о льше пе рво го (со о тве тстве нно и о б ъ е м это го раство ра во сто лько ж е
раз ме ньше ). Д ля к о рре к тно го изме ре ния ∆Н 1 не о б хо дим уче т т еплот ы
р а зведени я раство ра K2CO3 во до й. По сле дню ю ве личину (∆Н разв) алге б раиче ск и
ск ладываю тс пе рво й.

                                 П О СТАН О ВК А ЗАД АЧ И

     Раб о та со сто итизтре х 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 во го эффе к та ре ак ции (6).
     3. Опре де ле ние по правк и на разве де ние раство ра K2CO3.

                        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 Cк с.
     См. задание 1: Статья“Т е рмо ме тр Бе к мана” и этап 2.

      Этап 2. О п ред елени е теп ловогоэ ф ф ек та реак ц и и (1).
      В к ало риме триче ск ий стак ан наливаю т 400 мл 0,1 М раство ра CaCl2, а в
про б ирк у – 10 мл 4М раство ра K2CO3. Н астраиваю т те рмо ме тр Бе к мана так ,
что б ы ртутный сто лб ик о стано вилсяна ниж не й части шк алы. Разме шиваяраство р
в к ало риме тре , ре гистрирую т по к азания те рмо ме тра с инте рвало м 0,5 мин в
те че ние 5 – 6 мин (начальный пе рио д). З ате м, не пре к ращ ая разме шивания,

Страницы