Жақсы еритін тұздың еру жылуын анықтау

Қазақстан Республикасының білім және ғылым министрлігі

Л.Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университеті

Химия кафедрасы

«Химиялық термодинамика. Ерітінділердегі тепе-теңдік» пәні бойынша

ЗЕРТХАНАЛЫҚ ЖҰМЫСТАР

«Химиялық термодинамика. Ерітінділердегі тепе-теңдік» (1-8)

Астана - 2020

Зертханалық жұмыс №1

Жақсы еритін тұздың еру жылуын анықтау

Жұмыстың мақсаты: Калориметрлік әдіспен жақсы еритін тұздың еру жылуын анықтау.

Құрылғылар: оқу-зертханалық модуль «ТЕРМОДИНАМИКА», желілік сым, платиналы кедергі термометрі, датчикті қосатын сым, магнитті араластырғыш, калориметр.

Реактивтер мен ыдыстар: Дистилденген суы бар жуғыш, 150 мл стақан, KCl кристалы, белгісіз тұз (мысалы, KNO3 немесе NaCl).

Жұмысты орындау тәртібі:

Тәжірибе №1. Калориметр тұрақтысын анықтау.

Алдымен калориметрдің тұрақтысын анықтау қажет. Ол 100 см3 дистилденген суы бар стақанды калориметрге орнатып, қақпақпен жабады. Стақанға магниттік аралыстырғышты салады. Термодатчикті штативтің көмегімен стақанның түбіне тимейтіндей етіп орнатады. Содан соң датчикті оқу-зертханалық модульмен сымдің көмегімен қосады.

Тәжірибе типін Кинетиканы таңдайды. Құрылғылар парақшасында ПТС Pt1000 таңдайды. Зерттеу нәтижелерін Өлшеу парақшасында көруге болады.

Сосын араластырғышты 1 немесе 2 жылдамдықпен қосады. Өлшеу парақшасында өлшеулер интервалын 3 сек., ал нүктелердің жалпы санын 100 таңдайды. Сосын Жазу батырмасын басады.

Минимум екі минут бойы өлшеулерді жазып алған соң (температуралық қисықтың бастапқы бөлігі) оған тұздың сынамасын салады. Калориметрдің қақпағындағы тесік арқылы еру жылуы белгілі болатын 2 г ұсақталған тұзды салады (мысалы, KCl).

Тұзды ерітеді. Өлшеу нәтижелерін Нәтижелер парақшасында көруге болады. Температураның өзгеруін графикалық жолмен анықтайды. Ерітінді температурасының уақыттан тәуелділігін Графиктер парақшасында көруге болады. Өлшеу нәтижелерін дәптерге жазады немесе Excel электронды кестесіне көшіреді. Графикалық жолмен тұздың еру барысындағы температураның өзгеруін тіркеп, калориметр тұрақтысын анықтайды.

Тәжірибе №2. Калориметр тұрақтысын анықтау.

Содан соң стақандағы ерітіндіні төгіп тастап, дистилденген сумен шаяды. Стақанға концентрациясы 100 мл дистилденген құйып, калориметрді орнатады. Сосын белгісіз тұздың 2 г (дәл сынама) үлгісін салып, оның еруін белгілі тұздың еруін зерттеу әдістемесі бойынша жүргізеді. Графиктік әдіспен температураның өзгеруін анықтап, ерудің интегралды жылуын есептейді.

Зертханалық жұмыс нәтижелерін рәсімдеуге арналған ұсыныстар:

Белгісіз тұздың еру жылуын есептеу мысалы. Тәжірибе барасында келесідей мәліметтер алынды делік. Калориметрдің тұрақтысын анықтаған кезде 500 см3 суда 5 г NH4Cl ериді. Графиктік әдіспен анықталған температураның шынайы өзгеруі 0.6°С құрайды. 5 г белгісіз су ерігенде температураның шынайы өзгеруі 0.68°С құрайды. Судың температурасы — 25°С.

Калориметр тұрақтысын анықтау.

5 г NH4Cl еріген кездегі ерітіндінің мольдік концентрациясын анықтайық. Мольдік масса NH4Cl — М = 53.5 г/моль. 5 г NH4Cl 5/53.5 = 0.0935 моль құрайды. 500 г суда 0.0935 моль еріген, ал 1000 г-да сәйкесінше 0.187 моль ериді. Сәйкесінше мольлік m=0.187 моль/кг.

Анықтамалық құралда NH4Cl үшін ерудің интегралды жылулары m=0.1 моль/кг болғанда ∆Нm=15.1 кДж/моль және m=0.2 моль/кг болғанда ∆Нm= 5.19 кДж/моль. Интерполяция әдісімен m=0.187 моль/кг болғандағыинтегралды еру жылуын анықтаймыз. Мольдік концентрация 0.1 моль/кг артқанда ∆Нm 15.19–15.1=0.09 кДж/моль құрайды.