Учебно-исследовательская лабораторная работа « Определение теплового эффекта процесса растворения безводной соли»

Цели работы:

1. Научиться экспериментально определять энтальпию растворения безводной соли с использованием калориметра.

2. Научиться теоретически рассчитывать энтальпию растворения вещества, используя закон Гесса.

Оборудование: 1. Калориметр. 2. Термометр. 3. Цилиндр мерный.

Реактивы: навеска безводной соли карбоната натрия.

Порядок выполнения работы:

Опыт проводится в упрощенном калориметре (рис. 4).

Рис. 4. Схема калориметра

Воздушная прослойка между двумя сосудами калориметра обеспечивает теплоизоляцию внутреннего сосуда, в котором происходит растворение вещества.

1. Отмерьте 50,0 мл дистиллированной воды с помощью цилиндра и перенесите во внутренний сосуд калориметра. Опустите в воду термометр и записывайте показания термометра с точностью до 0,1^оС через 30 с в течение 5 мин.

2. Не прекращая измерять температуру, аккуратно высыпьте в сосуд с водой 2 г карбоната натрия.

3. Осторожно перемешивая раствор, записывайте показания термометра с точностью 0,1^оС через каждые 30 с. Продолжительность этого периода зависит от скорости реакции и скорости перемешивания. Поскольку изучаемый процесс является экзотермическим, то температура быстро повышается, а затем постепенно вновь устанавливается равномерный ход температуры.

4. После перехода к равномерному изменению температуры продолжайте отсчет температуры еще 5 мин с интервалом 30 сек.

5. По окончании работы вылейте содержимое калориметра и промойте калориметр дистиллированной водой

6. По полученным данным постройте график зависимости температура – время.

Рис. 5. График зависимости температуры растворения веществ от времени

7. По графику определите наивысшую температуру раствора (t_max) и рассчитайте разность температур t = t_max – t_нач.

8. Зная общую массу раствора, равную сумме массы соли и массы воды, приняв удельную теплоемкость раствора ( ) равной 4,18, определите экспериментальную энтальпию растворения безводного карбоната натрия в пересчете на 1 моль безводной соли: , кДж/моль

9. Рассчитайте по закону Гесса теоретическую энтальпию растворения безводного карбоната натрия и сравните ее с энтальпией, найденной опытным путем. Учтите, что при растворении безводной соли происходит ее гидратация, а затем растворение кристаллогидрата (кр/г) в воде.

П роцессы гидратации Na₂CO₃ и растворения получающегося кристаллогидрата могут быть выражены следующими термохимическими уравнениями:

Na₂CO₃ + 10H₂O = Na₂CO₃10H₂O; Н_гидр = 91,21 кДж

Na₂CO₃10H₂O + aq = Na₂CO₃aq; Н_{раств-я кр/г} = 67,61 кДж

Поэтому теоретическая энтальпия растворения равна алгебраической сумме энтальпии гидратации безводной соли и энтальпии растворения гидратированной соли:

Н_раств. = Н_гидр.+ Н_{раств-я кр/г}

10. Рассчитайте абсолютную и относительную ошибки определения энтальпии растворения Na₂CO₃:

d_абс. = Н_эксп.  Н_теор.;

11. Сделайте вывод к проделанной работе.

План оформления отчета:

1. Дата и название работы.

2. Цель работы.

3. Краткое описание проведения опыта.

4. Результаты полученных опытных данных.

5. Выводы по работе.