1.3. Лабораторная работа 1. Определение теплоты растворения металлического магния Mg в растворе соляной кислоты hCl.
Цель работы: Определение теплоты растворения металлического магния Mg в растворе соляной кислоты HCl.
Приборы и реактивы
Калориметрическая система (модули «Термостат» и «Универсальный контроллер» учебно-лабораторного комплекса «Химия»),
Mg металлический g0,05г.,
KCl m2 г
Раствор HCl 0,1 N 100мл.
Порядок выполнения работы.
Включить контроллер и запустить программу управления – elsms2.exe.
В появившемся окне инициализации («Добро пожаловать в УЛК») необходимо выбрать вариант работы – «Работа с контроллером» (см. рис. 1.3.) и войти в программу управления путём нажатия кнопки «Вход».
Рис.1.3. Окно инициализации программы управления.
Далее попадаем в окно управления программой. Включаем термодатчик (1-й или 2-й измерительный каналы) и активируем контроллер.
При проведении эксперимента измеряется температура, поэтому нужно установить в соответствующем окне интервал измерений и число измерений (см. рис. 1.4).
Рис.1.4. Окно параметров эксперимента.
Так как измерение проводится при перемешивании, необходимо установить интенсивность перемешивания (рекомендуется – 3) и включить мешалку кнопкой «Мешалка»
В ходе проведения работы необходимо провести два опыта, поэтому для каждого эксперимента необходимо указывать, например, массу навески (тогда в правом верхнем углу графика будет указана масса навески). Для этого в группе элементов «Дополнительный параметр» необходимо выбрать пункт «Общий» и в поле «Значение» указать массу навески. Размерность указывается поле «Размерность».
Определение постоянной калориметра. Для этого стакан, в который налито 70-100 мл 0,1 N раствора соляной кислоты, установить в калориметр и закрыть крышкой с укреплённым в ней датчиком температуры. В отверстие крышки вставить специальную пробирку, в которую предварительно насыпано 2 г измельчённой соли KCl. Измерение начинают включением кнопки «Измерение» (см. рис. 1.4). При этом появится окно состояния измерения – «Обмен данными с контроллером» рис. 1.5.
Предварительный период опыта сводится к выходу калориметрической системы на стационарный режим. По истечении 1-2 мин равномерного хода температуры засыпают взвешенную соль KCl в калориметр.
Рис.1.5. Окно «Обмен данными с контроллером»
Главный период. Растворение соли сопровождается скачкообразным изменением температуры.
Заключительный период. После полного растворения соли необходимо дождаться установления плавного и равномерного хода температуры в течение 3-5 мин и остановить измерение путём нажатия кнопки «СТОП» (см. рис. 1.5). При этом экспериментальные данные автоматически запоминаются и установка переходит в режим управления.
Для проведения дальнейших измерений необходимо взвесить в пробирке около 0.05 г металлического магния. Укрепить пробирку с магнием в крышке калориметра.
Нажать кнопку «Текущее состояние» и выполнить работу согласно пунктов 4-10.
Обработка результатов эксперимента. После проведения всех экспериментов получены первичные данные зависимости температуры от времени, хранящиеся в памяти. Для построения графиков необходимо перейти на экран «Графики» (см. рис. 1.6, 1.7). Добавление графика осуществляется нажатием кнопки [«Зелёный плюс»]. В специальном окне, в котором определяется соответствие между координатами графика и данными, полученными на измерительных каналах, необходимо выбрать для оси абсцисс (X) «Время», а для оси ординат (Y) – требуемый канал (в нашем случае – «1. Термодатчик»).
Рис.1.6. Окно выбора соответствия между координатами графика и данными.
Рис.1.7. Окно «Графики»
Остальные графики строятся аналогично. В дальнейшем переключение между графиками осуществляется клавишами «<» и «>» в правой части управляющей палитры. Там же отображается и номер эксперимента. Величина навески отображается в правом верхнем углу графика.
Необходимые линии для определения ΔT проводят следующим образом. Нажать кнопку «Прямая линия», подвести курсор к соответствующей точке графика и, нажав один раз левую клавишу мышки, установить начальную точку прямой (см. рис. 1.8), затем провести прямую по точкам. Зафиксировать линию нужно повторным нажатием кнопки (для отмены – нажать правой клавишей мыши). Для измерения ΔT, вначале убираем «галочку» в поле «Измерения на суммарный график», а затем проводим вертикальную линию до пересечения с линиями предварительного и заключительного периодов. Для этого нажимаем кнопку «Линейка», устанавливаем курсор на одной из линий и проводим вертикальную прямую. В секторе «Результат» «dY» появится значение ΔT.
Рис.1.8. Окно «Графики» при измерении температурного скачка
Примечание: Изменить масштаб графика можно с помощью кнопок, расположенных в левом верхнем углу окна. Проведённые линии можно убрать, используя соответствующие режимы. В режиме «Прямая линия» подвести курсор к линии и нажать правую кнопку мыши.
Полученные графики могут быть распечатаны на принтере с сохранением выбранного масштаба и элементов оформления. Для этого необходимо перейти в окно «Отчёт» и выбрать требуемые для печати графики, рис. 1.9.
Рис.1.9. Окно «Отчёт».
Используя измеренные величины температурных скачков ΔT, рассчитать постоянную калориметра и мольную теплоту растворения магния по ур. (1.10). Полученный результат необходимо сравнить со справочным значением и оценить относительную погрешность измерения.
Интегральная теплота растворения KCl при 25 С.
m, моли соли на 1 кг H2O |
|
|
17.23 |
0.01 |
17.39 |
0.02 |
17.44 |
0.05 |
17.51 |
0.1 |
17.55 |
0.2 |
17.57 |
0.3 |
17.55 |
0.4 |
17.50 |
,
кДж/моль