Порядок выполнения работы

1. Определяют постоянную калориметра, используя термометр Бекмана (см. п. 2.1).

2. Определяют изменение температуры реакционной смеси при проведении реакции окисления щавелевой кислоты перманганатом калия. Для этого:

- настраивают термометр Бекмана в пределах от 0⁰ до 1⁰;

- в калориметрический стакан из бюретки вносят 68 мл H₂O, 50 мл 30%-ного раствора H₂SO₄ и 32 мл 0,5 н раствора KMnO₄. Включают мешалку;

- фиксируют показания термометра через каждые 30 с в течение 5 минут;

- после 10 отсчётов через воронку, вставленную в отверстие крышки калориметра, всыпают 1,2 г H₂C₂O₄, взвешенную на аналитических весах, и продолжают записывать изменения температуры через каждые 30 секунд в течение 5 минут;

- результаты заносят в таблицу (табл. 2.1);

- повторяют эксперимент, но для реакции берут навеску щавелевой кислоты 0,8 г.

2. Определяют истинное изменение температуры в ходе каждого опыта графическим методом.

3. Вычисляют молярную теплоту реакции окисления щавелевой кислоты для обоих опытов по уравнению:

Q = [(m₁ + m₂)c +K]ΔtМ/m₂ - Q_раствΔ m/ m₂

где m₁ – масса раствора, г; m₂– масса щавелевой кислоты, г; с – теплоемкость образующегося раствора, Дж(гК); M – молярная масса щавелевой кислоты; К – постоянная калориметра, t – действительное изменение температуры, Δ m – избыток щавелевой кислоты (в первом случае равен 0,4, ,во втором – нулю); Q_раств = -35,31 кДж/моль - теплота растворения щавелевой кислоты.

4. Делают вывод о полноте протекания реакции окисления щавелевой кислоты перманганатом калия, сопоставив тепловые эффекты обоих опытов.

Контрольные вопросы

1. Что означает термин «тепловой эффект химической реакции» ?

2.Что понимают под «стандартной теплотой образования» вещества?

3. Что понимают под «стандартной теплотой сгорания» вещества?

4. Сформулируйте закон Гесса и следствия из него.

5. Докажите, что закон Гесса является следствием первого закона термодинамики.

6. Покажите связь между тепловыми эффектами реакции при постоянном давлении и постоянном объёме.

7. Вычислите энтальпию реакции окисления щавелевой кислоты перманганатом калия по закону Гесса через энтальпии образования реагентов и продуктов_. Используйте следующие данные:

а) Δ_fH перманганата и сульфата калия можно считать независящими от концентрации: ΔH_KMnO4= -769,65 кДж/моль и ΔH_K2SO4= - 1408,96 кДж/моль;

б) Δ_fH_C2H2O4 (тв.)= – 1426,33 кДж/моль, Δ_fH _H2O = – 285,85 кДж/моль;

в) энтальпии образования растворов H₂SO₄ и MnSO₄ определите из значений интегральных энтальпий растворения;

г) углекислый газ, выделяющийся в результате реакции окисления, можно считать, находится в газообразном состоянии: Δ_fH _CO2(г)= –94,015 ккал/моль;

д) энтальпия растворения C₂H₂O₄∙2H₂O равна – 35,31 кДж/моль.

2.8. Лабораторная работа № 6. Определение теплоты испарения органических жидкостей

Цель работы: познакомиться с методом определения теплоты испарения жидкостей.

Определение теплоты испарения основано на измерении количества подведённой теплоты, необходимой для испарения вещества, и взвешивании конденсата.

Тепло, сообщённое жидкости нагревателем, идёт на её испарение и излучение:

U·J·τ = g·L + x,

где U – напряжение, В; J – сила тока, А; τ – время, с; g – масса собранного конденсата, г; L – удельная теплота испарения, Дж/г; х – потери тепла (на излучение и прочее), Дж.

Так как потеря тепла по закону Ньютона пропорциональна разности температур жидкости и окружающей среды, а температура кипящей жидкости постоянна, то потери тепла в обоих опытах можно считать одинаковыми.

Тогда для первого опыта U₁J₁τ = g₁L+x, для второго: U₂J₂τ = g₂L+x.

Отсюда удельная теплота испарения:

L= τ·(U₂J₂ –U₁J₁ )/(g₂ – g₁) (2-3)

Реактивы и оборудование: органические жидкости (ацетон, гексан, пропиловый спирт и др.). Прибор для определения теплоты испарения (рис. 2.3), вольтметр, амперметр, источник постоянного тока (выпрямитель), три конические колбы на 25-50 мл с притёртыми пробками, секундомер.

Прибор для определения теплоты испарения состоит из кипятильника 1 и холодильника 2 . Через отверстие в пришлифованной пробке 3 с помощью толстых медных проводов в кипятильник вставлен нихромовый спиральный нагреватель 4 сопротивлением около 30 Ом, присоединённый к источнику постоянного тока (выпрямителю) 7 (рис.3).

Рис.2.3. Схема установки для определения теплоты испарения органических жидкостей. 1-кипятильник, 2- холодильник, 3- пробка, 4- нихромовый спиральный нагреватель, 5 - патрубок для заливания жидкостей, 6- патрубок, соединяющий кипятильник и холодильник, 7- выпрямитель, 8- вольтметр, 9- амперметр