Дослід 1. Визначення теплоти розчинення калій нітрату у воді.

Під теплотою розчинення тут розуміємо зміну ентальпії при розчиненні 1моль речовини в даній кількості розчинника.

При розчиненні солі у воді відбуваються два основних процеси: перший - ендотермічний, пов'язаний зі зруйнуванням кристалічної гратки, другий - екзотермічний, обумовлений взаємодією частинок речовини, що розчиняється, з молекулами розчинника і утворенням гідратованих іонів. В залежності від того, який з цих двох процесів переважає, тепловий ефект розчинення може бути додатною чи від'ємною величиною.

У внутрішній стакан 2 калориметра (рис.2) за допомогою мірного циліндру налийте 100 мл дистильованої води, температура якої повинна бути близька до кімнатної. Зберіть установку як показано на рисунку. Термометр перед дослідом опускайте в калориметр останнім і закріпляйте тримачем 8, після досліду - виймайте з приладу в першу чергу. Перемішуйте рідину вручну, рівномірно піднімаючи та опускаючи мішалку 7. Водночас впродовж декількох хвилин за допомогою лупи виміряйте температуру води. Показання термометра фіксуйте через кожну хвилину до сотих часток градусу, які відміряються на око. Якщо на протязі 5 хвилин температурні зміни досить рівномірні (вони складають так званий початковий період досліду), то у визначений момент відліку часу швидко висипте через лійку 6 в стакан 2 наважку нітрату калію (5,00 г). Розмішування не припиняйте для прискорення процесу розчинення солі. З моменту висипання солі починається головний період досліду. За рахунок розчинення відбувається різка зміна температури, тому виміри проводьте до десятих часток градусу через кожні 15-20 секунд. Пропускання відліку не допускається. Після закінчення розчинення солі температурний хід знову стає рівномірним, що є початком заключного періоду. У цьому останньому періоді впродовж 5 хвилин температурний відлік проводьте кожну хвилину, як і на початковому етапі.

Результати експерименту виразіть в графічному вигляді на міліметровому папері. На осі абсцис нанесіть час в хвилинах (1 см відповідає 1 хвилині), на осі ординат - показання температури за термометром.

На рис.3 наводиться приклад такої залежності для ендотермічного розчинення солі.

Лінія 1-2 графіка відображає температурний хід на початковому періоді досліду, 2-3 - в головному періоді і 3-4 - в заключному. Наявність температурних змін на початковому

і заключному етапах свідчить про теплообмін калориметра з навколишнім середовищем, тобто про деяке відхилення від адіабатичних умов. При розрахунках таке відхилення враховують наступним способом. Пряма 1-2 екстраполюється праворуч (2-2' ), а пряма 3-4 - ліворуч (3-3' ). Інтервал часу від 2 (₂) до 3 (₃) ділиться навпіл (, і через середину головного періоду від точки  проводиться перпендикуляр до осі абсцис до перетину його з екстрапольованими лініями 2-2' та 3-3'. Величина відрізка [2'-3'] відповідає зміні температури калориметра ∆t з поправкою на теплообмін.

Теплота процесу витрачається по рівнянню (1) на нагрівання розчинника і солі. Розрахуйте ентальпію розчинення KNO₃ у воді відносно 1 моль солі (кДж/моль):

H = - (m₁с_P1+ m₂с_P2)· t · М/1000m₂, (2)

де m₁ = 100 г - маса розчинника;

m₂ - маса солі, г; 1000 – ділимо для перерахунку Дж в кДж;

с_P1 = 4,18 Дж/(г·К) – питома теплоємність розчинника (води);

с_P2 = 0,953 Дж/(г·К) – питома теплоємність нітрату калію;

t = t₂-t₁ - інтервал зміни температури, визначений графічно;

М - молярна маса солі, г/моль.

Процес розчинення нітрату калію є ендо- чи екзотермічним? Поясніть висновок з точки зору двох основних конкуруючих теплових процесів, що супроводжують розчинення солі. Порівняйте одержаний результат з теоретичним значенням стандартної ентальпії розчинення KNO₃ (H⁰₂₉₈ = +35,4 кДж/моль). Визначте похибку досліду у відсотках .