Ćwiczenie Nr 12, 1-

[ Pobierz całość w formacie PDF ]

                                                                                                                Łódź, dn. 14 października 2002 r.

Wydział Chemiczny.

Kierunek

Papiernictwo i Poligrafia.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ćwiczenie Nr 12

 

Pomiar ciepła zobojętniania.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ćwiczenie wykonano: 21.10.2002 r.

Sprawozdanie złożono: 28.10.2002 r.

 

 

 

 

Ćwiczenie wykonała:

 

Agnieszka Andruszkiewicz

 

10

 

A. Część teoretyczna.

 

Tematem mojego ćwiczenia jest pomiar kalorymetryczny ciepła reakcji zobojętniania.

              Reakcją zobojętnienia, nazywamy reakcję kwasu i zasady w roztworze wodnym prowadzącą do powstania roztworu obojętnego.              

             

n                     Entalpię, DH, układu definiuje zależność; DH=U+pV lub DH=g (pod stałym ciśnieniem)

n                     Reakcje endotermiczne odpowiadają zwiększeniu entalpii układu, ponieważ energia doprowadzona jest w niej do układu jako ciepło i jego entalpia się zwiększa (wtedy znak dodatni w wartości entalpii).

n                     Reakcje egzotermiczne odpowiadające zmniejszeniu entalpii układu, ponieważ energia jako ciepło, opuszcza układ i jego entalpia maleje (wtedy znak ujemny w wartości entalpii)

n                     Entalpia jest funkcją stanu, niezależną od drogi.

n                     Wielkością ważną w termodynamice chemicznej jest STANDARDOWA ENTALPIA REAKCJI, DrH°, jest równa sumie standardowych entalpii tworzenia produktów i substratów, w której każdy wyraz jest pomnożony przez współczynnik stechiometryczny (n) odpowiedniego reagenta (dodatni dla produktu, a ujemny dla substratu)

n                     Stan standardowy substancji jest to stan czystej substancji pod ciśnieniem równym 1 bar (105 Pa)

      

Znajomość standardowych entalpii tworzenia poszczególnych związków jest bardzo przydatna w termochemii, gdyż przez ich kombinację można obliczyć zmianę standardowej entalpii zachodzącej w wyniku dowolnej reakcji między tymi związkami.

 

 

              DH°  = S n DtwH°  - S n DtwH°

             

                                          produkty     substraty

 

              n – bezwzględna wartość  współczynników stechiometrycznych

           w równaniu reakcji.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B. Część praktyczna

 

1. Obliczenie pojemności cieplnej układu kalorymetrycznego.

 

 

              W naczyniu Dewara umieszczam odmierzoną ilość wody (600 ml), następnie umieszczam  ampułkę Nr 1 z reagentem (kwas siarkowy o masie 6,35 g). Zapisuję zmiany rezystancji 10 następujących po sobie, w odstępie 30 s, wskazań termistora sondy temperaturowej NTC210. Następnie rozbijam ampułkę z kwasem i dokonuję analogicznych pomiarów.

 

DANE:

n     Waga ampułki Nr 1 pustej – 17,38 g

n     Waga ampułki Nr 1 z reagentem – 23,73 g

n     Masa – H2SO4                             23,73 – 17,38 =6,35 g 

n     Czerwona sonda –B=3835 [drg]                

n     R25  = 16,27 [kW]

 

n     Tabela rezystancji termistora RT  dla ampułki Nr1 oraz obliczonej temperatury środowiska.

 

 

Przed rozbiciem ampułki.                                                        Po rozbiciu ampułki.

 

       RT [kW]           [ C]                                                    RT [kW]            [ C]

           22,90         17,28              21,24         18,95

           22,89         17,29              21,25         18,94

           22,90         17,28              21,25         18,94

           22,90         17,28              21,25         18,94

           22,89         17,29              21,25         18,94

           22,89         17,29              21,25         18,94

           22,88         17,30              21,25         18,94

           22,88         17,30              21,25         18,94

           22,88         17,30              21,25         18,94

              22,88         17,30              21,25         18,94

 

 

Wykorzystując podane wartości stałych B i R25 dla używanej sondy temperaturę środowiska obliczałam wg wzoru – T= B/(ln RT – ln R25 +B/ 298,15)-273,15

 

Przykładowo:

T=3835 / ( ln 22,9 – ln 16,27 +3835 / 298,15 )-273,15 = 17,28

 

Na podstawie zanotowanych wskazań rezystancji termistora RT wykonuję wykres w układzie osi RT = f(czas)

 

 

WYKRES Nr 1

 

Z wykresu odczytuję wartości RT, które przeliczam na temperatury, co pozwala mi obliczyć wartość DT i poprawkę na promieniowanie

 

n     Obliczona (Dt + Sv) = 1,64 K

 

n     Do obliczenia pojemności cieplnej układu kalorymetrycznego brakuje wielkości  Q

 

              1000 ml        ---  55,5 mola wody

                        600 ml       ---       x

                                                     x = 33,3 mola wody

                                         

n     Obliczam liczbę moli kwasu siarkowego    n =     n = = 0,065 mola kwasu

                           

 

 

                        

n     Podstawiam do wzoru na obliczenie molowego ciepła rozpuszczania kwasu Q w zależności od rozcieńczenia.

             

              = = 512,3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n     Kolejnym etapem jest obliczenie pojemności cieplnej:

                                                   K=

n     Podstawiając dane otrzymujemy:

 

             

 

 

 

 

 

 

2. Pomiar ciepła zobojętniania.

 

W ampułce odważam kwas H2SO4

n     Waga ampułki Nr 2 pustej – 17,72 g

n     Waga ampułki Nr2 z reagentem – 23,04 g

n     Masa kwasu 23,04 g – 17,72 g = 5,32 g             

n     Obliczam liczbę moli kwasu n = = 0,054 moli kwasu

 

Sporządzam wodny roztwór NaOH zawierający 30% nadmiaru zasady w stosunku do kwasu. Roztwór NaOH przyrządzam ze stężonego roztworu NaOH (ok. 20%)

 

                          H2SO4 +  2NaOH   -------- 2H2O  +  Na2SO4

 

          Z równania wynika, iż 1mol kwasu odpowiada 2 molom NaOH

                                     2 *  0,054 = 0,108 moli  NaOH

 

                1 mol ----- 40 g NaOH

              0,108 g----- x

              x = 0,108 *  40 = 4,32 g

 

 

                                   4,32 g ----  x

              30      -----  100

              x = 14,4

 

 

 

 

14,4 g * 1,3 = 18,72 g                                                                                       

V = == 15,3442 ml

 

 

Do naczynia Dewara wlewam 585 ml wody i 15 ml NaOH 

Następnie umieszczam ampułkę Nr 2 z reagentem (kwas siarkowy o masie 5,32 g). Zapisuję zmiany rezystancji 10 następujących po sobie, w odstępie 30 s, wskazań termistora sondy temperaturowej NTC210. Następnie rozbijam ampułkę z kwasem i dokonuję analogicznych pomiarów.                 

 

Tabela rezystancji termistora RT  dla ampułki Nr 2 oraz obliczonej temperatury środowiska.

 ...

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
  • zanotowane.pl
  • doc.pisz.pl
  • pdf.pisz.pl
  • katek.htw.pl