Лабораторная работа № 12. Определение теплоты растворения соли
Цель работы. Освоить принципы экспериментального определения тепловых эффектов, сопровождающих процессы растворения твердых веществ, в частности, растворения солей в воде.
Общие сведения
При растворении одновременно протекают процессы:
= разрушения кристалличеокой решетки твердого вещества и распределения образующихся частиц в растворе, при этом тепло поглощается;
= сольватации (для водных растворов – гидратации), т.е. образование более иди менее устойчивых соединении молекул или ионов растворенного вещества с молекулами растворителя за счет сил межмолекулярного взаимодействия, при этом тепло выделяется.
Суммарный тепловой эффект может быть как положительным, так и отрицательным, в зависимости от того, какой из процессов сопровождается большим по абсолютному значению тепловым эффектом. Таким образом, тепловой эффект процесса растворения solvН может быть выражен алгебраической суммой теплоты разрушения кристаллической решетки и теплоты гидратации: solvН = 1Н + 2Н Мольной теплотой растворения называется теплота, выделяемая (или поглощаемая) при растворении 1 моль вещества.
Оборудование и реактивы
Весы лабораторные. Стеклянный химический стакан объемом 100–150 мл. Стеклянный химический стакан объемом 300–400 мл. Стеклянный химический стакан объемом 50 мл. Корковая пробка. Стеклянная палочка. Термометр с ценой деления 0,1°С. Мерный цилиндр объемом 50 мл. Соль для исследования.
Выполнение работы
1. Собрать упрощенный калориметр из двух вложенных друг в друга стаканов: внутренний стакан (емкостью 100-150 мл) поставить на пористую пробку на дне наружного (емкостью 300-400 мл). Поместить во внутренний стакан стеклянную палочку и термометр с ценой деления 0,1°С.
2. Взвесить на лабораторных весах внутренний стакан калориметра с точностью до 0,1 г.
3. Отмерить мерным цилиндром и налить в стакан 25-30 мл дистиллированной воды и вновь взвесить стакан с водой.
4. Взвесить 0,1 моль соли, указанной преподавателем.
5. Помешивая стеклянной палочкой воду в стакане калориметра, измерить ее температуру.
6. Всыпать в стакан с водой навеску соли и перемещать до полного растворения.
7. Измерить вновь установившуюся температуру раствора.
Содержание протокола лабораторной работы
1. Объем дистиллированной
воды, взятый для опыта
= ………….мл
2. Масса
дистиллированной воды
= …………….г
3. Формула соли
4. Масса соли mсоли = …………….г.
5. Масса раствора mр-р = …………….г.
6. Температура воды Т1 = ……………°С
7. Температура раствора Т2 = …………..°С
Обработка результатов эксперимента
1. Вычислить количество тепла, поглощенного (выделенного) при растворении:
,
где
– удельная теплоемкость раствора,
упрощенно принимаемая равной теплоемкости
воды, которая составляет 4,18 Дж/г·K.
2. Вычислить тепловой эффект растворения 1 моль соли:
,
где nсоли – число моль использованной в опыте соли; точное число моль вычислить по соотношению массы соли по протоколу и молярной массы соли:
.
3. Оценить погрешность опыта:
,
solvHтеор – рассчитать по закону Гесса исходя из стандартных теплот образования солей и ионов, которые являются справочными данными.
Пример расчета теплоты растворения соли
1. Составить уравнение реакции растворения соли:
.
2. Записать закон Гесса применительно к данной реакции:
,
символ «aq» означает ион в водном растворе, символ «s» означает твердое вещество.
3. Подставить численные значения и произвести расчет.