Chemia fizyczna2 - lab 3,4 - pemek077

Chemia fizyczna2.doc
(48 KB) Pobierz
Ciepło rozpuszczania (ćwiczenie 3)
Efekt cieplny rozpuszczania ciała stałego w cieczy jest sumą dwu składowych:
a) efektu cieplnego burzenia sieci krystalicznej (topnienie)
b) efektu ewentualnej reakcji cząstek substancji rozpuszczonej z cząstkami rozpuszczalnika
(solwatacja – zwana w przypadku roztworów wodnych hydrotacją).
Pierwszy z nich jest zawsze endotermiczny, drugi zazwyczaj egzotermiczny. Proces rozpuszczania
bilansujący te dwa efekty cieplne może być wiec egzo- lub endotermiczny. Celem uproszczenia
obrazu zjawiska celowe jest oddzielne rozpatrywanie dwu układów: jednego, w którym istnieją
tylko procesy solwatacyjne (np. mieszanie dwóch cieczy); - drugiego, w którym obok solwatacji ma
miejsce burzenie sieci krystalicznej (rozpuszczanie ciała stałego w ciecz) Zagadnienie komplikuje
się, jeśli jedna z substancji badanego układu występuje w fazie stałej. Konieczne jest wówczas
uwzględnienie ciepła topnienia oraz faktu pojawienia się granicznej rozpuszczalności (roztwory
nasycone). Doświadczalnie wyznacza się zazwyczaj ciepło rozpuszczania 1 mola badanej substancji
(w tym przypadku NaOH) w różnych ilościach rozpuszczalnika (w tym przypadku H2O) Zależność
taką pokazuje wykres VIII)
Ciepło reakcji kwas-zasada (reakcja zobojętniania)
W wyniku reakcji kwasu z zasadą powstaje zawsze nie zdysocjowana cząsteczka wody. Reakcje
zobojetniania można ogólnie zapisać równaniem
H+ + A- + B+ + OH- = H2O + A- + B+
Istnieją dwie możliwości przebiegu procesu
a)w przypadku jeśli kwas, zasada i powstająca sól są częściowo zdysocjowane, wówczas
obserwowany doświadczalnie efekt cieplny procesu będzie sumą ciepła dysocjacji kwasu i zasady,
częściowej asocjacji jonu wodorowego i hydroksylowego na praktycznie nie zdysocjowaną wodę.
Mierzone ciepło reakcji zobojętniania powinno być w takim przypadku zależne od rodzaju
reagujacych substancji.
Przebieg ćwiczenia
Do wyznaczenia ciepła rozpuszczania NaOH w rozpuszczalniku H2O, użyliśmy do tego celu
kalorymetr. Zważyliśmy zlewke i mieszadełko ich waga wynosi 234,5g i umieściliśmy ją w
kalorymetrze wlewając 549 ml wody. W tak przygotowanym kalorymetrze zaczęliśmy
przeprowadzać doświadczenia dodając kolejno 1/20 1/20 1/10 1/5 mola NaOH, po każdorazowym
dodaniu NaOH mierzyliśmy temperaturę co 15sek, aż NaOH całkowicie się nie rozpuści. Uzyskane
pomiary przedstawiłem na wykresach i w tabelce nr 1.
Wykres I przedstawia przebieg ciepła rozpuszczania 1/20 mola NaOH(2g w postaci granulek)
Wykres II 1/20 mola NaOH dodana do roztworu
Wykres III 1/10 mola NaOH dodana do roztworu
Wykres IV 1/5 mola NaOH dodana do roztworu
Obliczanie efektu cieplnego badanych procesów
Obliczam 1 etap doświadczenia czyli dodanie do H2O 1/20 mola NaOH (2g)
Dane:
Wzór:
549ml wody
Q=∆H=(msz csz + mw cw ) ∆tx0
228,5g zlewka
6g
mieszadełko
Csz
ciepło właściwe szkła 0,19 [cal/g· ºC]
Cw
ciepło właściwe wody 1[cal/g· ºC]
0,7°C = ∆tx0 - wyznaczam z wykresu
Q = (234.5[g] ·0,19[cal/g ·°C] + 549[g] ·1cal/g ·°C)·0,7°[C]
Q = 593,5[cal/°C] · [0,7ºC]
Q = 415,4 [cal]
Obliczam 2 etap doświadczenia czyli dodanie do powstałego roztworu 1/20 mola NaOH (2,05g)
∆tx0 = 0,6[ºC] – wyznaczam z wykresu
Q = 593,5 [cal/ºC] · 0,6 [ºC]
Q =356 [cal]
Obliczam 3 etap doświadczenia czyli dodanie do powstałego roztworu 1/10 mola NaOH (4,07g)
∆tx0 = 1,3ºC – wyznaczam z wykresu
Q = 593,5[cal/ºC] · 1,3[ºC]
Q = 771,5 cal
Obliczam 4 etap doświadczenia czyli dodanie do powstałego roztworu 1/5 mola NaOH (7,85g)
∆tx0 = 2,6ºC – wyznaczam z wykresu
Q = 593,5 [cal/ºC] · 2,6[ºC]
Q = 1543,1 cal
Ciepło zobojętniania
Do roztworu uzyskanego w trakcie wyznaczania ciepła rozpuszczania (zawierającego około 2/5
mola ługu) dodajemy, odmierzone pipetą 25 ml 4 n kwasu solnego. Mierzymy przy tym zmianę
temperatury w czasie i obliczamy w sposób pokazany wyżej, uwzględniając w bilansie pojemność
cieplną dodanego roztworu kwasu (przyjmujemy ciepło właściwe roztworu równe ciepłu
właściwemu wody) oraz jego temperaturę początkową
Q = ∆H = (msz · csz + mw · cw )∆tx0 + mkw · cw · ∆tx0’
gdzie∆tx ,jest równe wartości ∆tx0 pomniejszonej lub powiększonej o różnice temperatur pomiędzy
temperaturą początkową roztworu ługu oraz temperaturą początkową roztworu kwasu.
Doświadczenie to powtarzamy dla KOH lecz nie mierzymy już ciepła rozpuszczania KOH w H2O,
tylko od razu tworzymy 0,4 n roztwór ługu i dodajemy kolejno 25ml 4 n kwasu solnego i 25ml 4 n
kwasu azotowego.
0’
Wyliczony efekt cieplny przeliczamy na jeden mol wody powstającej w wyniku reakcji
zobojętniania. Od wyniku odejmujemy ciepło rozcieńczania kwasu, które wynosi dla HCL: 450
[cal/mol], dla HNO3 : 50 [cal/mol]
Obliczam ciepło zobojętniania
Do uzyskanego wcześniej roztworu dodajemy 25 ml 4 n HCL
25 ml 4 n HCL
mkw = 26,75 g
∆tx0’ = ∆tx0 – (Cp początkowe – Ckw )
∆tx0’ = 2,1 – (25,3 – 20,3)
∆tx0’ = -2,9ºC
Q = ∆H = (234[g] · 0,19[cal/g · ºC] + 549[g] · 1[cal/g · ºC]) · 2,1[ºC] + 26,75[g] · 1[cal/g · ºC] · 2,9[ºC]
Q = 593,5[cal/ºC] · 2,1ºC – 26,75[cal/ºC] · 2,9[ºC]
Q = - 1168,8 cal
Przebieg ciepła zobojętniania przedstawia wykres V
Powtarzam doświadczenie dodając do tego samego roztworu (zawierającego ług i powstały w
wyniku jego częściowego zobojętnienia chlorek) 25 ml 4 n kwasu azotowego HNO3 .Celem
znalezienia ciepła zobojętnienia. Obliczam jw.
25 ml 4 n kwasu azotowego
mkw = 28,25g
∆tx0’ = 4,7 (obliczyłem jak w powyższym obliczeniu biorąc dane z wykresu i po obliczeniu)
Q = 593,5[cal/ºC] · 2,1[ºC] – 28,25[cal/ºC] · 4,7[ºC]
Q = - 1113,58 [cal]
Przebieg ciepła zobojętniania przedstawia wykres V
Obliczenia dla KOH
Dane:
526g wody
234,5g waga zlewki i mieszadełka
26,75g masa kwasu solnego
28,25g masa kwasu azotowego
Do uzyskanego roztworu dodajemy 25 ml 4 n kwasu solnego
∆tx0’ = -4,5[ºC] po wyliczeniu
Q = (234,5[g] · 0,19[cal/g·ºC] + 526[g] · 1[cal/g·ºC]) · 2,2[ºC] + 26,75[g] · 1[cal/g · ºC] ·
4,5[ºC])
Q = -1374,3 [cal]
(-
Przebieg ciepła zobojętniania przedstawia wykres VI
Do tego samego roztworu dodajemy 25ml 4 n kwasu azotowego
∆txo’ = -4,8 po wyliceniu
Q = 570[cal/ºC] · 3,9[ºC] + 28,25[cal/ºC] · (-4,8)[ºC]
Q = 2223 [cal] + 135,6 [cal]
Q = -2358,6 [cal]
Przebieg ciepła zobojętnienia przedstawia wykres VI
Reguła Hessa
Wyznaczanie ciepła rozpuszczania trudno rozpuszczalnych wodorotlenków
(ćwiczenie 4)
Reguła Hessa powiada, że ciepło reakcji przebiegającej pod stałym ciśnieniem lub w stałej objętości
zależy jedynie od stanu wyjściowego i końcowego (rodzaj, ilość, stężenie substratów i produktów
reakcji oraz temperatura). Regułę te stosuje się zazwyczaj do wyliczania ciepła reakcji w oparciu o
zebrane, w dobrze już dziś opracowanych tablicach, dane termodynamiczne ciepła tworzenia
substancji reagujących. Rozwinięciem reguły Hessa jest równanie Kirhoffa, określające zależność
ciepła reakcji od temperatury.
Celem ćwiczenia jest wyznaczenie ciepła rozpuszczania wodorotlenku magnezu MgO.
Do kalorymetru wlewamyokoło 500g 2 n HCL i wsypujemy1/10 mola MgO (tj.4g MgO). Przyrost
temperatury w czasie reakcji ∆tx0 wyznacza się jak w poprzednim ćwiczeniu. Efekt cieplny procesu
wylicza się przyjmując w bilansie cieplnym ciepło wlaściwe roztworu równe 0,88 [cal/g·ºC]. ciepło
reakcji przelicza się na jeden mol tlenku (kwas jest w nadmiarze). Ciepło powstawania stałego
wodorotlenku można wyliczyć posługując się podanymi w tabeli ciepłami tworzenia. Ciepło
zobojętniania kwasu zasadą jest , jak wiadomo z poprzedniego ćwiczenia, wartością stałą,
przyjmujemy wartość 13,92 +/- 0,06 kcal na mol powstającej wody.
Przebieg reakcji jest przedstawiony na wykresie VII
Dwa schematy przebiegu reakcji z wodnym roztworem kwasu:
I: MgO + 2HCLroztw → MgCl2(roztw) + H2O
II:MgO + H2O → Mg(OH)2(st)
Mg(OH)2(st) + 2HClroztw → [Mg(OH)2 + 2HCLroztw]
+Q1
+Q2
+Q3
Mg(OH)2 + 2HClroztw → MgCl2(roztw) + 2H2O
MgO + 2HCl(roztw) → MgCl2(roztw) + H2O
+Q4
+Q2 +Q3 +Q4
Q2 = QMg(OH) - QMgO – QH2O
Q1=Q2+Q3+Q4
Q1 -wyznaczam w pomiarze kalorymetrycznym
Q2 –wyliczam znając ciepła tworzenia substancji
Q3 –jest szukanym ciepłem rozpuszczania
Q4 –jest ciepłem reakcji zobojętniania
Obliczam ciepło rozpuszczania:
Q2 = -218,7 –(-146,1) – (-68,35) = -218,7 + 146,1 + 68,35 = -4,25 kcal
Q1 = (234,5·0,19cal/g·ºC + 499g·0,88 cal/g·ºC)·6,3ºC = (44,5cal/ºC+439.12cal/ºC)·6,3ºC =
483,62cal/ºC·5,6ºC = 2,7kcal
Q4 = 2·13,92=27,84 kcal – ponieważ mamy 2H2O
Q3=Q1-Q2-Q4
Q3=2,7 + 4,25 - 27,84 kcal
Q3= -20,8 kcal
Jeden mol tlenku magn
MOJE BZDETY
Jak wiadomo z poprzedniego ćwiczenia , wyznaczanie ciepła rozpuszczalności związków nie przysparza większych
trudności. W przypadku złej rozpuszczalności , trudność polega na konieczności wykonania pomiaru z użyciem
niewielkiej ilości substancji rozpuszczanej lub dużej ilości rozpuszczalnika . Zmiany temperatury obserwowane w takim
przypadku będą niewielkie i co za tym idzie – błąd oznaczenia będzie duży. Używając kwasu (np. HCl) – powstaje sól
dobrze rozpuszczalna. W oparciu o pomiar reakcji ciepła rozpuszczania odpowiedniego tlenku z roztworem tego kwasu
unikamy trudności jakie powstają w wyniku
ezu wynosi 205,9 kcal
Plik z chomika:
pemek077
Inne pliki z tego folderu:



 Wykresy do 3,4.doc (719 KB)
sprawozdanieGrzesiek2.pdf (432 KB)
Chemia fizyczna (3,4).doc (322 KB)
 jakas (3,4).doc (231 KB)
LABORKA UKASZ 3,4.doc (105 KB)
Inne foldery tego chomika:


Zgłoś jeśli naruszono regulamin





Strona główna
Aktualności
Kontakt
Dział Pomocy
Opinie


Regulamin serwisu
Polityka prywatności
Copyright © 2012 Chomikuj.pl
!egzamin
!Moje laborki
 !skrypt
 lab 1
 lab 10