ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОВЫХ ЭФФЕКТОВ ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Ц е л ь р а б о т ы: экспериментально определять тепловые эффекты реакций нейтрализации и растворения неорганических соединений, овладеть методикой расчетов тепловых эффектов.
О б о р у д о в а н и е и м а т е р и а л ы: калориметр со взвешенным стаканом, термометр с ценой деления 0,1є, технохимические весы с разновесами, бюкс с крышкой, мерный цилиндр; 0,5М растворы соляной кислоты HCl и гидроксида натрия NаОН, безводный сульфат меди СuSО4, кристаллический нитрат аммония NН4NО3 или другая соль (NН4Cl, КNО3).
Методика выполнения работы
Определение тепловых эффектов химических процессов проводят с помощью калориметрической установки (рис. 3.1). Она состоит из наружного стакана 1 емкостью 500 мл и внутреннего 2, (собственно калориметра) емкостью 350 мл установленного на эбонитовой подставке. Калориметр закрывается эбонитовой крышкой 3, имеющей три отверстия: для термометра 4, рис.3.1
пробирки 5, в которой помещается вещество, предназначенное для растворения, и для мешалки 6. Мешалка изготовлена из стеклянной трубки, внутрь которой вмонтирован электрический нагреватель 8. В пробирку с растворяемым веществом помещается стеклянная палочка с острым концом 7, служащая для разбивания дна пробирки. Под номерами 9–12 указаны принадлежности, выполняющие вспомогательные функции при определении тепловых эффектов.
Опыт №1. Определение знака теплового эффекта процесса растворения соли в воде
В калориметрический стакан почти до дна опустить укрепленный в штативе термометр. Загрузить 30 г кристаллического нитрата аммония в стакан так, чтобы шарик термометра был закрыт. Затем в стакан влить 50 см3 воды и поместить в него пробирку, на четверть заполненную водой. Осторожно помешать стеклянной палочкой. Определить знак теплового эффекта процесса растворения нитрата аммония в воде, основываясь на том факте, что вода в пробирке замерзает. Для этого опыта можно брать и другие вещества (NН4Cl, КNО3).
Опыт №2. Установление количественного значения теплового эффекта процесса растворения соли
Взвесить на технохимических весах бюкс с крышкой. Затем поместить навеску (2–4 г ) безводной соли СuSО4 в бюкс, накрыть его крышкой и снова произвести взвешивание. Быстро перенести навеску в калориметрический стакан. Отмерить цилиндром 50 см3 дистиллированной воды, замерить ее температуру Т1. Часть воды перелить в стакан, а оставшейся водой тщательно обмыть бюкс , и остатки слить в калориметрический стакан. Быстро помешивая, замерить максимальную температуру раствора Т2 с точностью до 0,1 єС.
Результаты свести в таблицу 3.1.