3. Обработка результатов калориметрических измерений и проведение расчетов

По окончании опыта по данным, записанным на SD-карту, распечатывается график (рис I.2.), по которому проводится расчет по формуле:

 = Т_кон - Т_нач, К (I.0)

где Т_консоответствует точке С₂на рисунке, а Т_нач – точке С₁.

На калориметрической кривой на рис I.2.четко выделяются начальный (AB₁) и конечный (D₂E) периоды опыта, характеризующиеся стационарным режимом теплообмена системы с окружающей средой. Между начальным и конечным периодами находится главный период, отвечающий исследуемому процессу. Чтобы найти изменение температуры с учетом поправок на теплообмен, прямые, соответствующие начальному и конечному периодам, продлеваются, как показано на рис. и определяются точкиB₁ иD₂, в которых заканчивается начальный период и начинается конечный. Через эти точки проводятся линии, перпендикулярные оси времени (в данном случае вертикальные). На пересечении этих линий с продолжением линийAB₁ иED₂ находят точкиD₁ иB₂, а делением отрезковD₁B₁ иD₂B₂ пополам находят точкиC₁, которая соответствует значению Т_начиC₂, которая соответствует значению Т_кон, определяющие отрезокC₁C₂.Следовательно, величина отрезкаC₁C₂ будет отвечать - изменению температуры с учетом поправок на теплообмен.

Таким образом уравнение для расчета постоянной калориметра имеет вид:

, (Дж/К) (I.0)

Полученное значение К используется во всех расчетах при определении удельных теплот растворения по формуле:

(Дж/г), (I.0)

из уравнения (I.5) видно, что знакq_{р в} зависит от знака (С₂  С₁), т.е. при (С₂  С₁)0q_{р в}0 и наоборот.

В лабораторной работе «Термохимия» проводятся определения интегральных теплот растворения. Последовательность проведения операций и обработки полученных результатов проводится так, как указано в разделе I.2. Все измеряемые и расчетные величины заносятся в таблицу результатов измерений.

4. Определение теплоты растворения соли в воде

Цель работы:Экспериментальное определение теплоты растворения соли в воде.

Порядок выполнения эксперимента:

Рассмотрим процесс растворения соли

KCl_(тв) + aq = K⁺aq + Cl^aq.

Согласно закону Гесса, этот процесс можно представить в виде отдельных стадий: Сначала происходит разрушение кристаллической решетки твердой соли с образованием газообразных ионов

1. КCl_тв  К⁺_(газ) + Cl^ _(газ) Q_P =  _реш H⁰  0

при этом теплота поглощается (процесс эндотермический). H⁰_реш.это количество тепла, которое необходимо затратить, чтобы «разорвать» на ионы 1 моль твердой соли.

Далее происходит взаимодействие ионов с водой (гидратация ионов), при этом теплота выделяется (процессы гидратации экзотерми­ческие):

2. К⁺ _(газ) + aq  К⁺aq Q_P =  _{гидр.кат} H⁰_. 0

3. Сl^ _(газ) + aq  Cl^aq Q_P =  _{гидр.ан} H⁰  0,

Суммируя реакции1-3, получим исходную реакцию:

KCl_(тв) + aq = K⁺aq + Cl^aq,

где aq«бесконечно большое» количество воды, т.е. такое уравнение справедливо для разбавленных растворов, в которых диссоциация прошла полностью. Следовательно, и результирующий тепловой эффект также равен алгебраической сумме тепловых эффектов этих же реакций:

rН⁰ =  _реш Н⁰ + _{гидр кат} Н⁹ + _{гидр.ан.}Н⁰

Знак теплового эффекта реакции растворения зависит от соотношения энергии кристаллической решетки и суммарной теплоты гидратации ионов.

Порядок выполнения эксперимента и обработка полученных результатов описаны в разделе I.2. При выполнении работы используют в качестве растворителя дистиллированная вода. Растворяемая соль берется в количестве, указанном преподавателем.

К защите лабораторной работы студенту необходимо:

- по графику определить изменение температур при растворении KClи рассчитать постоянную калориметра,

- по графику определить изменение температур при растворении неизвестной соли и рассчитать удельную теплоту ее растворения,

- рассчитать концентрацию соли в конечном состоянии системы, определить интегральную теплоту растворения 1 моль соли в 1000 г воды и, сопоставив полученные результаты со справочными данными (табл. 31 - 33, стр. 46 - 48 1), рассчитать ошибку опыта.

- по известному значению молекулярной массы соли рассчитать мольную теплоту растворения.

Все результаты измерений и расчетов заносятся в табл.I.2.