Опыт 2. Определение удельной интегральной теплоты растворения соли

 

Опыт проводится аналогично опыту 1, только вместо навески KCl нужно взять такую же навеску другой соли, указанной преподавателем.

Удельный интегральный тепловой эффект растворения соли рассчитать по формуле (1.2). Чему равна удельная интегральная энтальпия растворения соли? Сделать вывод.

В случае нехватки аудиторного времени для проведения опыта 2, студентам предлагается выполнить расчетное задание по вариантам.

 

1.3 Примеры решения задач

 

Пример

Какой будет температура раствора после растворения 5г LiCl в воде, если началось растворение при 298К, суммарная теплоемкость всей калориметрической системы равна 1251,6 Дж/град, удельная интегральная энтальпия растворения ΔН= –858,6 Дж/г.

Решение

Так как удельная интегральная энтальпия растворения является величиной отрицательной, то растворение данной соли представляет собой экзотермический процесс, идущий с повышением температуры.

q = –ΔН=858,6 Дж/г.

Из формулы (1.2) выразим и рассчитаем Δt.

298К=25⁰С

t₂=Δt+t₁=25⁰С+3,4=28,4⁰С.

Итак, температура раствора после окончания растворения будет равна 28,4⁰С

 

1.4 Требования к уровню подготовки студентов

 

¾ Знать суть метода и овладеть навыками калориметрических измерений.

¾ Уметь применят графический метод учета теплообмена, искажающего истинные результаты опыта.

¾ Знать понятия: теплоемкость, удельная теплоемкость, тепловой эффект процесса и энтальпия процесса, водяное число калориметра, удельная интегральная энтальпия растворения, экзотермический и эндотермический процесс.

¾ Уяснить различие в термохимическом и термодинамическом подходе к записи тепловых эффектов.

¾ Уметь проводить расчеты удельной интегральной энтальпии растворения соли на основании известного значения водяного числа калориметра и калориметрических измерений.

 

Задания для самоконтроля

 

Определить удельную интегральную энтальпию растворения соли на основании известного из опыта 1 значения водяного числа и калориметрических измерений для данной соли (таблица 1.2).

 

Таблица 1.2 – Варианты расчетного задания

 

Вариант	Соль	Δt, 0С
	NaCl	-0,31
	KBr	-0,72
	KI	-0,53
	KClO4	-1,55
	KNO3	-1,46
	K2SO4	-0,60
	NH4Cl	-1,20
	NH4NO3	-1,37

 

 

Лабораторная работа №2

Определение молярной массы неэлектролита криоскопическим методом

Цель: на опыте наблюдать проявление коллигативных свойств разбавленных растворов неэлектролитов, определить молярную массу глюкозы по понижению температуры замерзания ее раствора.

 

Оборудование и реактивы: прибор для определения температуры замерзания (рисунок 5.1): штатив с лапкой, стакан на 50 – 100 мл или пробирка большого диаметра, большой стакан для охладительной смеси, две мешалки с кольцами различных диаметров, термометр Бекмана, термометр с нулем в середине шкалы; технохимические весы с разновесом, мерный цилиндр, ложка, шпатель, снег (толченый лед), хлорид натрия для охладительной смеси, глюкоза или мочевина, дистиллированная вода.

 

Теоретические пояснения

 

Свойства растворов, которые зависят от числа частиц растворенного вещества и от количества растворителя, но практически не зависят от природы растворенного вещества, называются коллигативными.

К таким свойствам относятся: понижение давления насыщенного пара растворителя над раствором, понижение температуры замерзания (кристаллизации) раствора, повышение температуры кипения раствора по сравнению с чистым растворителем, осмос.

Коллигативные свойства растворов могут проявляться в полной мере лишь в идеальных растворах, в которых нет химического взаимодействия между компонентами, а силы межмолекулярного взаимодействия между частицами растворителя, с одной стороны, и частицами растворенного вещества, с другой стороны, одинаковы. Образование таких растворов не сопровождается тепловым эффектом, и каждый компонент ведет себя независимо от других.

Разбавленные растворы нелетучих неэлектролитов приближаются по своим свойствам к идеальным растворам. Для них можно использовать количественные закономерности, полученные для идеальных растворов.

Закон Рауля: относительное понижение давления насыщенного пара растворителя над идеальным раствором равно мольной доле растворенного вещества.

, (2.1)

где Р₀ – давление насыщенного пара растворителя над чистым растворителем;

Р – давление насыщенного пара растворителя над раствором;

х – мольная доля растворенного вещества.

Следствия из закона Рауля: 1) раствор кипит при более высокой температуре, чем чистый растворитель; 2) раствор замерзает при более низкой температуре, чем чистый растворитель.

Повышение температуры кипения раствора:

DТ_кип=_.К_Эб·b, (2.2)

где К_Эб – эбулиоскопическая постоянная растворителя;

b – моляльная концентрация.

Понижение температуры замерзания раствора:

DТ_з.=К_к·b, (2.3)

где К_к – криоскопическая постоянная растворителя;

b – моляльная концентрация.