Этап 1. Определение теплоёмкости калориметрической системы.

А) Расчетный метод

По формуле (6) рассчитывают постоянную калориметра.

Б) Экспериментальный метод

1. Обработку результатов начинают с построения графика зависимости , полученной на этапе 1, и нахождения (таблица 1).

Типичный вид кривой изменения температуры со временем для эндотермического процесса растворения приведен на рис.3. Из графика следует, что весь эксперимент можно разбит на три периода: подготовительный; основной период растворения соли; окончательный. В первом периоде жидкость слегка нагревается за счет трения о мешалку и стенки стакана. Во втором периоде при растворении соли происходит резкое охлаждение жидкости. В третьем периоде, после окончания растворения, жидкость опять слегка начинает нагреваться. Для определения величины D Т при растворении соли поступают следующим образом. Точки В и С, соответствующие началу и концу растворения соли, проектируют на ось ординат, находят середину отрезка nm (проекция кривой растворения на ось ординат) и проводят линию kl. Экстраполируют линейные участки АВ и CD изменения температуры в первом и третьем периодах до абсциссы точки 1. За D Т принимается величина отрезка EF.

Рис. 3. График для определения действительного изменения температуры

2. После этого находят постоянную калориметра K.

На основании приведенных в таблице 3 справочных данных строят график зависимости интегральной теплоты растворения взятой для эксперимента соли от моляльной концентрации раствора. Рассчитывают моляльную концентрацию получившегося раствора, принимая плотность воды раной 1 г/см³. По графику определяют величину при той моляльной концентрации, которая имела место в опыте.

Таблица 3

Интегральные теплоты растворения хлорида калия и хлорида аммония в воде

Моляльная концентрация раствора, моль/кг		Моляльная концентрация раствора, моль/кг
KCl	NH4Cl	KCl	NH4Cl
0.01	17.23	14.85	0.4	17.55	15.27
0.02	17.39	14.94	0.5	17.50	15.27
0.05	17.44	15.02	1.0	17.43	15.31
0.1	17.51	15.10	2.0	17.28	15.27
0.2	17.55	15.19	3.0	16.72	15.23
0.3	17.57	15.23	4.0	16.17	15.19

Постоянную калориметра рассчитывают по формуле (8). Эту величину используют в дальнейших расчетах.

3. Для каждой навески исследуемой соли строят график зависимости температуры от времени и находят . Затем вычисляют теплоту растворения каждой порции соли по уравнению (7)

4. После этого переходят к молярным интегральным теплотам растворения, для чего последние величины делят на число молей соли.

5. Для определения дифференциальной теплоты растворения строят график зависимости молярных теплот от молярной доли исследуемой соли в растворе.

Молярная доля определяется по формуле:

где и – числа молей воды и соли соответственно.

	Если преподавателем не будет указано иначе, выбирают одну из не крайних точек, полученных в эксперименте, и проводят в этой точке к кривой касательную (рис. 3). Отрезок, отсекаемый касательной на оси , равен дифференциальной теплоте растворения () в растворе, концентрация которого определяется абсциссой точки касания а.
Рис. 3. Определение дифференциальной теплоты растворения

6. Делают выводы по работе.

7. Отвечают на вопросы.

7.1. Какой тип калориметра использован в работе?

7.2. Почему дифференциальные теплоты растворения не могут быть измерены непосредственно в калориметрическом опыте?

ЛИТЕРАТУРА

1. Курс физической химии / Под ред. Я.И. Герасимова. Т.1. – М.: Химия, 1970. – С. 72-73.

2. Глазов В.М. Основы физической химии. – М.: Высш. шк., 1981. – С. 24.

3. Практикум по физической химии /Под ред. И.В. Кудряшова. – М.: Высш. шк., 1989. – С. 134-137.

Удельные теплоемкости органических и неорганических веществ при t = 25°С, в Дж/кг°С:

железо - 0,45

сталь - 0,48

гранит - 0,65

стекло - 0, 74

бетон, цемент, известь - 0,84

перлитофосфогелевые изделия - 1,05

пенопласты типа ПВХ - 1,26

пенополистирол - 1,34

пенополиуретан - 1,47

древесина, древесное волокно - 2,30

вода - 4,18

Теплоемкость калориметрической системы С_кс находят из уравнения:

,

где – теплота растворения 3,00 г KCl в 400 мл воды при температуре опыта.

При 25 °С где t – температура опыта.

Эту величину используют в дальнейших расчетах.

3. Аналогичным образом по данным опыта на этапе 2 находят и вычисляют теплоту растворения каждой порции соли в 400 мл воды:

.

4. После этого переходят к молярным интегральным теплотам растворения, для чего последние величины делят на число молей соли.

---

Дата добавления: 2015-07-19