1. Определение теплового эффекта образования

КРИСТАЛЛОГИДРАТА СУЛЬФАТА МЕДИ ИЗ БЕЗВОДНОЙ СОЛИ

1.1. Цель работы

Калориметрическим методом определить постоянную калориметра и тепловые эффекты растворения в воде солей CuSO₄ и CuSO₄´ 5Н₂О.

С учетом полученных данных составить термохимические уравнения и на их основе рассчитать тепловой эффект реакции:

CuSO₄ + 5Н₂О = CuSO₄´ 5Н₂О

1.2. Общие указания

1. Подготовьте краткую теорию к отчету в соответствии с планом:

• основные понятия химической термодинамики (система, параметры, идеальный газ и др.);

• первое начало термодинамики (основные формулировки, теплота, работа, энергия);

• термохимия (термохимические уравнения, закон Гесса и следствия из него, стандартизация понятий в термодинамике);

• методы определения теплового эффекта химической реакции.

2. Сущность работы. В работе используется методика косвенного определения теплового эффекта реакции

CuSO₄ + 5Н₂О = CuSO₄´ 5Н₂О (1.1)

путем сочетания термохимических уравнений, описывающих растворение безводной соли CuSO₄ и кристаллогидрата CuSO₄´ 5Н₂О. Соответствующие тепловые эффекты определяют с помощью калориметра и составляют термохимические уравнения (1.2) и (1.3):

Для растворения CuSO₄;

CuSO₄ + 400Н₂О = Cu²⁺(aq) + SO₄^2-(aq); _{} (1.2)

Для растворения CuSO₄ 5Н₂О;

CuSO₄  5Н₂О + 395Н₂О = Cu²⁺(aq) + SO₄^2-(aq); _ (1.3)

Вычитая из уравнения (1.2) уравнение (1.3) получают уравнение (1.1) дополненное искомым тепловым эффектом, т.е.:

CuSO₄ + 5Н₂О = CuSO₄ 5Н₂О ; _x =_ _- _ (1.4)

1.3. Реактивы и оборудование

Калориметрическая установка (стаканы на 500 и 250 см³), пенопластовый изолятор, полиэтиленовая крышка, пробирка, термометр, магнитная мешалка со штативом, якорек магнитной мешалки, весы аналитические с разновесами, соль кристаллическая: KCl, CuSO₄, CuSO₄´ 5Н₂О.

1.4. Методика эксперимента

Опыт выполните с использованием калориметра, состоящего из двух стаканов разного объема, пенопластового изолятора и крышки с прорезью для термометра.

Во внутренний стакан налейте 180 мл дистиллированной воды (10 моль Н₂О) и поместите якорек магнитной мешалки. Стаканы закройте крышкой и поставьте на магнитную мешалку. Через отверстие в крышке введите в воду термометр, закрепив его на штативе. Взвесьте нужное количество соли. Навеску соли рассчитайте для соотношения соль: вода 1:400. Это соответствует условию 0,025 моль безводной соли или 0,0253 моль кристаллогидрата на 10 моль воды.

Включите мешалку и подберите режим спокойного вращения якоря мешалки. Запишите показания температуры, выполняя измерения с минутным интервалом. По достижении устойчивых во времени показаний термометра поднимите крышку, быстро всыпьте соль в воду и записывайте показания термометра с прежним интервалом после растворения большей части соли. Отсчеты выполняйте до полного растворения соли и установления постоянного значения температуры.

Внимание! В процессе измерений не прерывайте перемешивание жидкости, температуру измеряйте с минутным интервалом между соседними отсчетами до тех пор, пока не растворится вся соль и не будет достигнут «равномерный ход температуры» [1], при котором она за равные промежутки времени будет меняться на одну и ту же величину.