Bartosz Puchalski 27.X.2004

Ćwiczenie nr 9

Wyznaczanie stałej kalorymetru

i ciepła rozcieńczania

Po przemyciu kalorymetru napełniłem go wodą destylowaną do objętości 500 ml. Podłączyłem i uruchomiłem termistor jak i mieszadło, po czym zamontowałem oba urządzenia w pokrywie kalorymetru. Pobrałem 5 ml stężonego kwasu solnego i przelałem go do naczyńka, które umieściłem w pokrywie kalorymetru. Po około 10 minutach rozpocząłem pomiar oporu elektrycznego termistora w odstępach 30 sekundowych. Po upływie około 5 minut wprowadziłem kwas solny do kalorymetru. Ciągle prowadziłem pomiary około 10 minut, aby zaobserwować zmiany oporu w okresie głównym jak i końcowym (po około 5 minut każdy). 10 ml cieczy kalorymetrycznej miareczkowałem wobec metyloranżu za pomocą wodorotlenku sodowego. Kalorymetr i naczyńko umyłem i wysuszyłem. Postępując podobnie przeprowadziłem rozcieńczanie 2 ml stężonego kwasu siarkowego (VI). Po tym zadaniu przystąpiłem do zobojętniania 5 ml stężonego kwasu solnego. Do kalorymetru wlałem 500 ml wodorotlenku sodowego a w naczyńku umieściłem wymienioną wyżej ilość HCl. Zobojętnianie przeprowadziłem w sposób analogiczny do jego rozcieńczania mierząc przez około 15 minut zmianę oporu termistora. 10 ml cieczy kalorymetrycznej zmiareczkowałem kwasem solnym wobec metyloranżu. Podobnie postąpiłem ze zobojętnianiem 2 ml stężonego kwasu siarkowego. Następnie 10 ml NaOH użytego do zobojętniania kwasów zmiareczkowałem wobec metyloranżu za pomocą HCl.

Do obliczeń został wykorzystany współczynnik proporcjonalności termistora - k. Jego wartość to - 23.845.

Obliczanie mas HCl i H₂SO₄ zużytych w procesach rozcieńczania i zobojętniania:

C_NaOH = 0,1072 mol/l

C_HCl = 0,0965 mol/l

Średnie objętości kwasu lub zasady użyte do miareczkowania:

V_HCl(rozc.) = 10.9 ml

V_{siark.(rozc.)} = 12.8 ml

V_HCl(zob.) = 9.0 ml

V_siark.(zob.) = 7.7 ml

V_{NaOH(do zobojętniania)} = 21.0 ml

Stężenie NaOH użytego do zobojętnienia kwasów wynosi:

Czyli skracając obliczenia:

Masa kwasu solnego użytego w procesie zobojętniania:

Skracając obliczenia:

Masa kwasu solnego użytego w procesie rozcieńczania:

Analogicznie przeprowadziłem pozostałe obliczenia:

m_{siark (zob.)} = 3.138g

m_{siark (roz)} = 3.377g

Wyznaczanie ΔT_p:

T₂ - T₁ = k(lnR₂ - lnR₁)

Dla rozcieńczania HCl:

Podobnie rozcieńczanie H₂SO₄:

K

Zobojętnianie HCl:

K

Zobojętnianie H₂SO₄:

K

Obliczanie stałych kalorymetru:

Podobnie:

kJ/K

Obliczam molowe ciepło rozcieńczania:

• HCl:
  kJ/mol

• H₂SO₄:
  kJ/mol

Obliczam molowego ciepła rozcieńczania przy użyciu tablic:

Kwas	ar	az	ΔTgr	ΔTpr	ΔTgz	ΔTpz	K	Qm,r	Qm,r teoretyczne
		[g]		[K]				[kJ/K]	[kJ/mol]	[kJ/mol]
HCl	2.151	2.094	0.398	0.3984	1.86	1.86	-2.2003	-13.325	-17.51
H2SO4	3.377	3.138	1.012	1.0117	3.012	3.0106	-1.7462	-57.975	-79.34

K_śr = -1.9732

Przy wyznaczaniu ΔT korzystałem ze wzorów a nie metody graficznej gdyż jest ona mało dokładna. Wartość Q_m,z zapisałem ze znakiem ujemnym, ponieważ jest to reakcją egzoenergetyczna. Stała kalorymetru (K) jest obarczona błędem standardowym wynoszącym 0,3210972 co może niestety wpłynąć negatywnie na dokładność wyznaczenia molowego ciepła rozcieńczania. Jako jedyne usprawiedliwienie mogę jedynie podać to, że było to dopiero moje drugie ćwiczenie na pracowni chemii fizycznej. Jak widać na wykresach opór maleje znaczniej przy reakcjach zobojętniania niż rozcieńczania, co dowodzi nam, że zobojętnianiu towarzyszy znaczny wzrost temperatury, w porównaniu z rozcieńczaniem gdzie ów wzrost jest niewielki.

---