Определение удельной теплоты растворения неизвестной соли

Цель работы: ознакомление с методикой определения неизвестной соли по теплоте растворения.

Теоретические основы работы

(см. теоретические основы к работе 2)

Удельной интегральной теплотой растворения q называется тепловой эффект растворения одного г соли в определенном объеме растворителя.

По удельной теплоте растворения неизвестной соли можно определить формулу этой соли.

Для определения удельной теплоты растворения неизвестной соли проводится опыт, аналогичный опыту в работе 2.

Суммарную теплоту растворения соли (Дж) можно рассчитать по уравнению теплового баланса:

, (6)

где − теплота растворения соли; − масса воды, кг; g – навеска соли, кг;

С – удельная теплоемкость воды, Дж/(кг∙К); W – константа калориметра, Дж/К; ΔТ – действительное изменение температуры, К (⁰С); Дж/(г∙К).

Зная суммарную теплоту растворения неизвестной соли, можно определить ее удельную теплоту:

. (7)

В справочнике приведены интегральные молярные теплоты растворения различных солей в кДж/моль. Так как молярная масса исследуемой соли неизвестна, то пересчитываем молярные интегральные теплоты растворения на удельные. Например, для KI – q = 125,5 кДж/г; для NaCl – q = 73 кДж/г; для NH₄NO₃ – q = 321,87 кДж/г.

Сравнивая значение удельной теплоты растворения определенной экспериментально со справочными данными, можно предположить природу неизвестной соли.

Приборы и материалы: контроллер; модуль «Термохимия»; соли KI, NaCl, NH₄NO₃ и др., дистиллированная вода.

Порядок выполнения работы

1. Получить от преподавателя 2 г соли для проведения опыта.

2. Провести опыт аналогично работе 1.

3. Графическим путем определить действительное изменение температуры опыта ΔТ.

4. По уравнению теплового баланса (6) сначала рассчитать теплоту растворения неизвестной соли, а затем по формуле (7) – ее удельную теплоту растворения.

5. Полученный результат сравнить со справочными данными и определить природу соли.

Контрольные вопросы

1. Что называется удельной теплотой растворения?

2. Как пересчитать молярную интегральную теплоту растворения в удельную теплоту растворения?

РАБОТА 4

определение теплоты образования

кристаллогидрата

Цель работы: калориметрическое определение величины теплоты образования кристаллогидрата по теплотам растворения безводной соли и кристаллогидрата.

Теоретические основы работы

Теплотой образования кристаллогидрата называется тепловой эффект, сопровождающий образование 1 моля твердого кристаллогидрата из безводной соли и соответствующего количества воды. Теплоту образования кристаллогидратов находят расчетным путем, основываясь на законе Гесса и экспериментальных данных по теплоте растворения безводной соли и кристаллогидрата в больших количествах воды.

Метод расчета теплоты образования кристаллогидратов можно рассмотреть на примере образования пятиводного гидрата сернокислой меди.

Процесс растворения 1 моля безводной соли CuSO₄ в n молях воды можно осуществить двумя путями:

I путь CuSO_4(тв) + nН₂О = CuSO_{4(раств)}, ΔH₀;

II путь CuSO_4(тв) + 5Н₂О = CuSO₄∙5Н₂О_(тв), ΔH_(гидр);

CuSO₄∙5Н2О_(тв) + (n−5)Н₂О = CuSO_{4(раств)}, ΔH₁.

Согласно закону Гесса, суммарные тепловые эффекты в обоих случаях будут следующими:

, (8)

где − теплота растворения безводной соли; − теплота образования кристаллогидрата; − теплота растворения кристаллогидрата. Определив опытным путем и , легко найти .

Приборы и материалы: калориметр, термометр Бекмана, мешалка, секундомер, аналитические весы, мерная колба, дистиллированная вода, безводные соли CuSO₄, Na₂SO₄, кристаллогидраты CuSO₄∙5Н₂О, Na₂SO₄∙10Н₂О.