Опыт 2. Взвешивание на технических весах

а) Контрольное взвешивание тары.

Убедитесь в правильной установке весов. Руководствуясь правилами взвешивания, определите вес пустого бюкса с точностью до 0,01г. Запишите в журнал найденную массу бюкса. Узнайте у лаборанта истинную массу бюкса.

Рассчитайте абсолютную и относительную ошибки взвешивания.

Абсолютная ошибка е при определении массы представляет собой разницу между истинной массой бюкса m_ист. и полученной опытным путем m_опыт. :

е = m_ист  m_опыт. (3)

Относительная ошибка равна отношению абсолютной ошибки к истинной массе бюкса и выражается в процентах:

,% = е  100% / m_ист. (4)

Результаты опыта сведите в таблицу 2.2.

Таблица 2.2

Результаты взвешивания

Масса бюкса, г			Ошибка абсолютная, г	Ошибка относительная, %
опытная	средняя	истинная

б) Взвешивание сыпучих веществ

По указанию преподавателя взвесьте 2-3 г сухой соли, предварительно убедившись в правильности установки весов.

При арретированных весах уравновесьте чашечки весов с помо-щью небольших кусочков фильтровальной бумаги. После этого на-сыпьте 2-3 г соли в предварительно взвешенную тару и добейтесь уравновешивания чашечек весов. Взвешивание повторить два раза.

Результаты взвешивания внесите в журнал с точностью до 0,01 г. Из бумаги сделайте пакетик, напишите на нем химическую формулу взвешенной соли и массу навески и сдайте лаборанту (навеска будет использована в других лабораторных работах).

Вопросы для самоконтроля

1. При взвешивании на лабораторных технохимических весах на чашечке весов оказались разновески 20 г и 2 г. Как правильно записать массу взвешенного предмета?

2. Взяты навески 15 г и 5 г. Для какой из них относительная ошибка при одинаковой точности взвешивания будет больше?

3. Каково назначение мерного цилиндра, бюретки, пипетки, мерной колбы, мензурки, градуированной мерной пробирки?

4. Уровень каких растворов устанавливается по нижнему краю мениска? По верхнему краю мениска?

5. Что называется процессом титрования?

Лабораторная работа №3 Тепловые эффекты растворения веществ.

Цель работы

1. Обучаемый должен знать:

а) основные аксиомы термодинамики;

б) основные законы и уравнения термодинамики.

Прибор для определения энтальпии растворения веществ

2. Обучаемый должен уметь:

а) выделять элементарные процессы и составлять термохимические уравнения;

б) на основании законов определять тепловые эффекты процессов.

Определение энтальпии растворения соли (кислоты или основания).

Работа выполняется двумя студентами. Получить у преподавателя соль, энтальпию растворения которой нужно определить (при определении энтальпии растворения кислоты или основания необходимо соблюдать технику безопасности). Для определения энтальпии растворения соли используется калориметр, схема которого показана на рисунке.

Калориметр состоит из двух стаканов, из которых наружный стакан 1 имеет емкость 500 мл, а внутренний 2– 250 мл. Для уменьшения теплоотдачи внутренний стакан ставится на корковую пробку. В картонную крышку, закрывающую внешний стакан, вставляют термометр 3 с делениями в 0,1С и стеклянную или проволочную мешалку 4. В крышке калориметра имеется отверстие для внесения навески соли, закрытое пробкой 5.

Для опыта используют соли, хорошо растворимые в воде и имеющие энтальпию растворения не менее 20 кДж/моль. В качестве таких солей можно использовать KNO₃, NH₄NO₃, Na₂CO₃10H₂O, Na₂SO₄10H₂O, CaCl₂, CuSO₄, NaCO₃.

Во взвешенный внутренний стакан калориметра налить с помощью бюретки точный объем дистиллированной воды (50 мл) и через 5 минут при перемешивании воды измерить ее температуру с точностью до 0,05С. Затем через отверстие в крышке калориметра внести точную навеску растертой в фарфоровой ступке соли, соответствующую примерно 0,01 моль вещества (навеску ссыпать с кальки через сухую воронку). Быстро закрыть отверстие с пробкой, перемешивать раствор до полного растворения соли и одновременно через каждые 5 с снимать показания термометра до установления начальной температуры опыта (температуры воды). Из полученной зависимости температура – время определить самую низкую (высокую) температуру, достигнутую при растворении соли в воде. Результаты опыта записать по предложенной форме.

Данные опыта	Номер опыта
	1	2
Масса внутреннего стакана m1, г
Масса воды, г
Масса соли m2, г
Температура воды, t1,С
Минимальная (максимальная) температура раствора t2,С
Удельная теплоемкость раствора (1 моль соли на 185 – 200 моль воды) Сp, Дж/градг
Удельная теплоемкость стекла Сp’, Дж/градг	0,92
Разность между конечной и начальной температурой опыта t = t2 - t1,С
Количество теплоты, поглощенной стеклом стакана и термометра q, Дж
Масса раствора (вода + m2), г

Значение теплоемкости водного раствора соответствующей соли найти в справочной литературе (Справочник Химика, Т. 3. М.; Л.: Химия, 1964, С. 637). В этом же справочнике приводятся энтальпии растворения многих неорганических веществ (С. 612 – 634).

Энтальпию растворения соли вычислить по уравнению

H_раств = -

где M – молярная масса растворенного вещества; m₁ –масса внутреннего стакана.

Полученные результаты сравнить с литературными данными (табл. 1) по энтальпиям растворения солей, кислот и оснований (20⁰С).

Т а б л и ц а 1

Вещество	Число молей H2O на 1 моль вещества	Энтальпия растворения, кДж/моль	Теплоемкость раствора, Дж/градг
NH4NO3	200	26,50	4,09
NH4Cl	200	16,40	4,11
KNO3	200	35,36	4,04
NaNO3	200	20,94	4,08
K2SO4	200	27,38	3,96
Na2CO3	400	-23,58	4,06
Na2CO310H2O	400	67,55	4,06
Na2SO4	400	-2,30	4,13
Na2SO410H2O	400	78,42	4,13
Na2HPO4	400	-23,58	4,03
Na2HPO412H2O	400	95,43	4,03
CaCl2	300	-75,20	4,00
CaCl26H2O	400	19,06	4,00
CuSO4	800	-66,42	3,98
CuSO45H2O	800	11,91	3,98
ZnSO4	400	-77,04	4,05
ZnSO47H2O	400	17,81	4,05
HCl	200	-77,08	4,13
H2SO4	200	-74,20	4,14
HNO3	200	-31,27	4,14
KOH	200	-55,55	4,08
NaOH	250	-41,55	4,12

Определите ошибку опыта в процентах.

ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1. Сформулируйте закон Гесса и следствия;

2. Объясните с позиции термодинамики возможность эндотермичного самопроизвольного растворения хлорида аммония.

3. Почему растворение сульфата меди в аммиачном растворе более экзотермично, чем в чистой воде? Как из этих тепловых эффектов можно определить теплоту комплексообразования?

4. Почему для определения теплоты растворения следует брать обязательно большой избыток растворителя?

5. Почему теплота нейтрализации в растворах сильных кислот и оснований приблизительно одинаковы, а в растворах слабых электролитов заметно различается? От чего это зависит?

6. Определите температуру раствора, образованного смешением 3г рас-твора CaCl₂ и 200г воды. Данные для расчетов возьмите из таблицы 1.

7. Определите энтальпию растворения тиосульфата натрия, если масса соли равна 4г, масса воды- 150г, начальная температура- 22,3С, конечная- 22,7С, теплоемкость раствора- 4,04 Дж/гград.