Отчет по работе

должен содержать:

- теоретическое обоснование экспериментальной части работы,

- методику эксперимента, включающую схему установки,

- таблицу 2 наблюдений,

- графические зависимости температуры от времени, построенные на миллиметровой бумаге,

- расчет теплоты химической реакции,

- расчет относительной и абсолютной погрешности измерений.

Относительная погрешность измерений не должна превышать 5%.

Лабораторная работа 8 определение теплоты окисления щавелевой кислоты перманганатом калия в кислой среде

Цель работы: расчет теплового эффекта реакции диссоциации по экспериментальным данным.

Приборы и реактивы: калориметр, мешалка, термометр, ампула, фильтровальная бумага, щавелевая кислота, 1,25% раствор перманганата калия, 30% раствор серной кислоты.

Теоретическое обоснование

В кислой среде происходит восстановление перманганата калия щавелевой кислотой по реакции:

При этом выделяется теплота Q. Для расчёта необходимо использовать интегральные теплоты растворения серной кислоты, сульфата марганца и углекислого газа (рис. 4 и5)

Рис. 4. Зависимость H от количества воды при 25С: а) для H₂SO₄; б) для MnSO₄.

Рис. 5. Зависимость растворимости CO₂ от температуры.

На рис. 5 величина растворимости  – число мл CO₂, растворяющееся в 1 мл H₂O, приведенное к нормальным условиям (0С, 1 атм).

Методика эксперимента

В калорический стакан отмеряют пипеткой 50 мл воды и по 50 мл 30%-ного раствора H₂SO₄ и 1,25%-ного раствора KMnO₄ из бюреток. В ампулу помещают навеску щавелевой кислоты m 0,2…1,0 г, взвешенной на аналитических весах. Затем производится определение теплоты реакции и теплоёмкости системы, также как и в работе 2.

Затем вычисляют молярную теплоту окисления:

, (22)

где T – изменение температуры в ходе реакции, C – теплоёмкость системы.

Для определения полноты протекания реакции используют теоретический расчёт теплоты реакции с использованием данных по теплоте разбавления (рис.4, 5):

1) теплоты образования веществ, находящихся в растворе, определяются по графикам зависимости этих величин от концентрации раствора, ∆H = f(m), где:

m – количество молей воды, приходящееся на 1 моль растворённого вещества. В изучаемой реакции в растворе находятся KMnO₄, K₂SO₄, H₂SO₄, MnSO₄ и CO₂. Из них:

а) для KMnO₄ и K₂SO₄ можно считать величины ∆H независящими от концентрации и равными, соответственно, 769,65 кДж/моль и 1408,96 кДж/моль;

б) для H₂SO₄ и MnSO₄ – определить величины ∆H из графиков (рис.4);

в) углекислота, выделяющаяся в результате реакции окисления, может находиться либо только в растворе, либо частично в растворе, а частично в газовой фазе, в зависимости от растворимости её при данной температуре. Вычислив количество выделившейся в реакции углекислоты, можно установить с помощью графика зависимости растворимости её ( – число мл CO₂, растворяющееся в 1 мл воды, приведённое к нормальным условиям) от температуры (рис.5), сколько её находится в растворе и сколько в газовой фазе.

Величину в растворе принять равной –412.92 кДж/моль, а в газовой фазе= –393.36 кДж/моль.

2) Величину принять равной –1426.3 кДж/моль.

3) Теплоту растворения C₂O₄H₂∙2H₂O принять равной –35.31 кДж/моль – интегральной теплоте растворения 1 моля щавелевой кислоты в избытке воды, что соответствует условиям данной работы, в которой на один моль щавелевой кислоты в растворе приходится 1000…5000 молей воды.

4) принять равной –285.85 кДж/моль.