Дослід 2. Визначення ентальпії гідратації солі.

Визначення ентальпії розчинення безводної і гідратованої солі дає можливість розрахувати за законом Гесса тепловий ефект гідратації солі - зміну ентальпії при утворенні 1 моль твердого кристалогідрату з 1 моль безводної речовини і відповідної кількості води.

Послідовність дій.

1. Визначення ентальпії розчинення мідного купоросу CuSO₄·5H₂O у воді.

До стакану 2 лабораторного пристрою (рис.2) налийте 100 мл дистильованої води. Уважно слідкуйте за температурою рідини, дотримуючись інструкцій до попереднього досліду. При досягненні рівномірного температурного ходу швидко висипте через лійку 6 наважку CuSO₄·5H₂O (5,0 г). Перемішування не припиняйте. Одночасно проводьте вимірювання температури кожні 15-20 секунд до десятих часток градусу. По закінченні процесу розчинення (головний період) переконайтесь, що температурні зміни знову стали незначними (заключний період). Проведіть графічне визначення зміни температури калориметра з поправкою на теплообмін як в досліді 1 (рис.3).

Ентальпію розчинення кристалогідрату у воді H_I визначте за рівнянням (2). До якого типу процесів з термохімічної точки зору належить розчинення мідного купоросу у воді? Запишіть термохімічне рівняння з вказанням теплового ефекту та ентальпії, користуючись нижченаведеним молекулярним рівнянням процесу:

CuSO₄·5H₂O + (x-5)H₂O  CuSO₄ (розчин),

де x – загальне число моль води, що звязані з гідратами у розчині.

2. Визначення ентальпії розчинення безводного купрум сульфату CuSO₄ у воді.

Безводний купрум сульфат є речовиною білого кольору. При розчиненні у воді він надає розчину блакитного забарвлення внаслідок утворення на першому етапі кристалогідрату CuSO₄·5H₂O.

В умовах попередніх дослідів до 100 мл дистильованої води в стакан 2 (рис.2) додайте наважку CuSO₄ (3,2 г). Уважно слідкуйте за температурним ходом. Пропускання вимірянь неприпустимі. Визначте t за графіком (рис. 3).

Ентальпію розчинення безводного сульфату міді у воді H_II обчисліть по рівнянню (2), враховуючи що для сульфату міді с_P2= 0,618 Дж/(г·К). По молекулярному рівнянню:

CuSO₄ + xH₂O  CuSO₄ (розчин)

запишіть термохімічне з використанням теплового ефекту та ентальпії. Поглинається чи виділяється в цьому процесі теплота?

3. Визначення ентальпії гідратації купрум сульфату.

Розчинення безводного купрум сульфату можна представити у вигляді або двох послідовно протікаючих процесів:

- гідратації безводної солі

CuSO_4(т) + 5H₂O_(р) CuSO₄·5H₂O_(т) ; H_III

- розчинення кристалогідрату у воді

CuSO₄·5H₂O_(т) + (x-5)H₂O_(р)  CuSO₄ (розчин) ; H_I

або у вигляді одного сумарного процесу - розчинення безводної солі

CuSO_4(т) + xH₂O_(р)  CuSO₄(розчин); H_II

Тоді, згідно закону Гесса і його наслідків, ентальпія гідратації купрум сульфату дорівнює H_III + H_I = H_II. Звідки:

H_III = H_II - H_I (3)

Зробіть необхідні розрахунки за формулою (3), використовуючи експериментально одержані значення H⁰_I та H⁰_II. Процес гідратації CuSO₄ є ендо- чи екзотермічним? Порівняйте результат з теоретичним значенням стандартної ентальпії гідратації купрум сульфату (H⁰₂₉₈ = -77,7 кДж/моль). Визначте похибку досліду у відсотках.