Р

Условия проведения эксперимен-та: масса навески NaNO₃ – 5 г; время работы нагревателя – 3 мин;

сопротивление нагревателя –

6 Ом; сила тока – 1 а.

ис. 8. Примерный временной график температуры при растворении соли.

4. Все последующие измерения температуры проводить через каждые 30 с.

5. На пятой минуте (одиннадцатое из­мерение) включить нагрева­тель, на восьмой минуте выключить нагреватель, продолжая измерять температуру через 30 с.

6. На тринадцатой минуте быстро засыпать соль в воду через отверстие в калориметре и продолжить измерение температуры через интервалы времени 30 с до установления равномерного хода темпе­ратуры во времени в течение 10 мин.

7. Полученные данные зависимости температуры от вре­мени свести в таблицу 12, а затем построить график зависимости температуры от времени

Т = f (t). Примерный вид этого графика показан на рис. 8.

8. Из полученного графика найти изменение температуры воды в калориметре Т_к до начала процесса растворения соли.

9. По правому участку полученного графика найти изменение температуры воды в калориметре Т_р в результате растворения соли.

Таблица 12.

№№ изм.	t, мин	T	№№ изм.	t, мин	T	№№ изм.	t, мин	T
1	0	0,58	13	6	0,72	25	12	1,03
2	0,5	0,58	14	6,5	0,8	26	12,5	1,03
3	1	0,58	15	7	0,87	всыпать соль в калориметр
4	1,5	0,58	16	7,5	0,95	27	13	0,73
5	2	0,58	выключить Нагреватель			28	13,5	0,68
6	2,5	0,58	17	8	1,01	29	14	0,65
7	3	0,58	18	8,5	1,02	30	14,5	0,62
8	3,5	0,58	19	9	1,03	31	15	0,59
9	4	0,58	20	9,5	1,03	32	15,5	0,56
10	4,5	0,58	21	10	1,03	33	16	0,54
включить Нагреватель			22	10,5	1,03	34	16,5	0,52
11	5	0,6	23	11	1,03	35	17	0,50
12	5.5	0,64	24	11,5	1,03	36	17,5	0,49

№№ изм.	t, мин	T
37	18	0,48
38	18,5	0,47
39	19	0,46
40	19,5	0,45
41	20	0,44
42	20,5	0,44
43	21	0,43
44	21,5	0,43
45	22	0,43

Определение теплоты нейтрализации.

Для определения теплоты нейтрализации используется 500 мл раствора гидроксида калия KОН и 10 мл серной кислотыH₂SO₄ с определенными кон­центрациями (см. п.7).

1. Раствор щелочи залить в калориметрический стакан, раствор кислоты в пробирку.

2. С помощью термометра Бекмана измерять изменение температуры в опыте каждые 30 с.

3. Провести калибровку калориметра, как было показано выше.

4. На тринадцатой минуте в объем раствора щелочи влить серную кислоту из пробирки.

5. Полученные данные свести в таблицу (см. табл.13.) и построить гра­фик зависимости Т =f(t). Примерный вид его показан на рис.9.

6. Определить Т_киТ_нейтр.

7. Условия проведения эксперимента: 10 мл 2н. раствора Н₂SO₄, 500 мл 0,2 % раствора КОН, время работы нагревателяt= 3 мин, сопротивление спирали нагревателяR= 6 Ом, сила токаI= 1 А.

Таблица 13.

№№ изм.	t, мин	T	№№ изм.	t, мин	T	№№ изм.	t, мин	T
1	0	2,23	13	6	2,32	25	12	2,56
2	0,5	2,23	14	6,5	2,38	26	12,5	2,55
3	1	2,23	15	7	2,45	влить кислоту в калориметр
4	1,5	2,22	16	7,5	2,52	27	13	3,09
5	2	2,21	выключить Нагреватель			28	13,5	3,1
6	2,5	2,21	17	8	2,58	29	14	3,09
7	3	2,2	18	8,5	2,59	30	14,5	3,08
8	3,5	2,2	19	9	2,58	31	15	3,08
9	4	2,19	20	9,5	2,58	32	15,5	3,07
10	4,5	2,19	21	10	2,57	33	16	3,07
включить нагреватель			22	10,5	2,57	34	16,5	3,06
11	5	2,2	23	11	2,57	35	17	3,04
12	5.5	2,25	24	11,5	2,56	36	17,5	3,04

№№ изм.	t, мин	T
37	18	3,04
38	18,5	3,03
39	19	3,03
40	19,5	3,02
41	20	3,01
42	20,5	3,01
43	21	3
44	21,5	3
45	22	3
46	22,5	3

Рис.9. Примерный график при реакции нейтрализации.

Обработка результатов.

1. Провести калибровку калориметра по теплоте, выделяемой при пропускании тока по спирали нагревателя.

Изменение температуры Т_ксвязано с теплотойQ=I² ·R·t, выделяемой в системе при прохождении электрического тока по спирали нагревателя, известным соотношением:Q= С_р ·m·Т_к , или, вводя константу для данного калориметра С_к,

С_к= С_р·m=Q/Т_к. (22)

Для нахождения величины Т_киз графика необходимо (см. рис.8 и 9.):

- продолжить участки равномерного хода температуры до включения и после выключения нагревателя;

- посередине периода изменения температуры провести вертикаль до пересечения с линиями продолжения участков равномерного хода;

- спроектировать точки пересечения вертикали с этими линиями на ось ординат, полученный отрезок соответствует изменению температуры в калориметрическом опыте с учетом по­правки на теплообмен.

2. Определив Т_к, рассчитать постоянную калориметра, наполненного водой, С_кпо уравнению:

I² ·R·t

С_к=, Дж/К, (23)

Т_к

где I - сила тока в це­пи, A;R - сопротивление спирали нагревателя, Ом;t- время нагре­ва, с.

По своему физическому смыслу, С_кпредставляет собой количество теплоты необходимое для нагревания жидкости и всех частей калориметра, участвующих в теплообмене, на один градус.

3. Из графика, соответствующего процессу растворения соли, найти Т_растваналогично тому, как это указано в п.1 для нахожденияТ_к.

4. Рассчитать тепловой эффект растворения соли по уравнению:

С_к·Т_раств·М

Н_раств=, Дж/моль, (24)

m

где m масса растворяемой соли, г; М – мольная масса соли, г/моль.

5. Провести расчет теоретического теплового эффекта реакции растворения соли по энтальпиям образования гидратированных ионов (см. табл.10.). Поскольку в ходе этой реакции теплота поглощается, то следует принять положительный знак энтальпии Н_раств .

6. Полученную экспериментально энталь­пию растворения сравнить с полученным теоретическим значением, вычислить погрешность измерений.

7. Записать уравнение реакции растворения в ионной форме.

8. Из графика, соответствующего изменению температуры щелочи в калориметре, найти Т _к'.

9. Рассчитать постоянную калориметра со щелочью С '_кпо уравнению:

I² ·R·t

С '_к=, Дж/К. (25)

Т _к'

10. Найти Т_нейтризменение температуры раствора в процессе нейтрализации.

11. Теплота нейтрализации, соответствующая образова­нию моля воды из гидратированных ионов водорода и гидроксида, рассчитывается по уравнению:

Ск Т_нейтр

Н_нейтр.=, Дж/моль, (26)

2V_кисл с_конц

где V_кисл – объем кислоты, л; с_конц– концентрация кислоты, моль/л. Поскольку в ходе этой реакции теплота выделяется, то следует принять отрицательный знак энтальпииН_нейтр .

12. Сравнить теплоту нейтрализации реакции, полученной экспериментально, с теоретическим значением, рассчитанным по уравнению (22), найти погрешность.

13. Записать уравнение реакции нейтрализации в ионной форме.