Chemia rok II gr V	Agata Nowak Katarzyna Opala	15.12.2011r.
Ćwiczenie nr 16	Wyznaczanie ciepeł rozpuszczania trudno rozpuszczalnych wodorotlenków

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie ciepeł rozpuszczania wodorotlenków wapnia, magnezu i cynku.

Wyniki pomiarów:

Związek		MgO		ZnO
Masa naważki [g]		2,00		4,00
	Okres I	Okres główny	Okres I	Okres główny
Wyniki pomiarów termometrem Beckmanna [K]	0,82	1,60	0,41	1,67
		0,81	1,81	0,41	1,77
		0,81	1,93	0,41	1,84
		0,80	1,98	0,40	1,89
		0,80	2,08	0,40	1,93
		0,79	2,19	0,40	1,98
		0,79	2,24	0,39	2,02
		0,79	2,26	0,39	2,05
		0,78	2,28	0,39	2,08
		0,78	2,30	0,39	2,11
			2,31		2,13
			2,33		2,15
			2,33		2,17
			2,33		2,19
			2,33		2,21
			2,33		2,23
			2,33		2,25
			2,33		2,26
			2,32		2,27
			2,32		2,28
			2,31		2,3
			2,31		2,31
			2,30		2,32

Opracowanie wyników:

1. Obliczenie Q_{1 MgO}, Q_{1 ZnO}, Q₅, Q₆:

Q = (mc_w + K) ΔT, (1)

gdzie: K - wartość wodna kalorymetru - 30 cal/K (w przeliczeniu na joule

wynosi 125,52[J/K]),

ΔT - przyrost temperatury (obliczam na podstawie różnicy między najwyższym wynikiem na termometrze Beckmanna a najniższym tzn. dla Q_{1 MgO} używamy danych z okresu głownego dotyczące MgO,
Q_{1 Zno} podobnie, zaś Q₅ i Q₆ odpowiednio okresu II i III)

m - masa roztworu (400 [cm³]*1,039 [g/ cm³]+m_substancji)

c_w - ciepło właściwe roztworu - przyjmuję wody (4,18 [J/g*K])

ΔT wynoszą odpowiednio:

ΔT_{1 MgO}= 1,55 [K]

ΔT_{1 ZnO}= 1,14 [K]

Na podstawie wyników z Tabeli 1., wzoru 1 i wyników ΔT otrzymujemy odpowiednio:

Q_{1 MgO}= 2,9 [kJ]

Q_{1 ZnO}= 2,14 [kJ]

A w przeliczeniu na jeden mol substancji:

Q_{1mol MgO}= - 58,47 [kJ]

Q_{1mol Zno}= - 43,58 [kJ]

Wyznaczanie ciepła rozpuszczania wodorotlenku magnezu:

I MgO + 2HCl_(r) = MgCl₂ + H₂O Q_{1mol MgO}

II MgO + H₂O = Mg(OH)_2(st) Q_{2 MgO}

III Mg(OH)_2(st) = Mg(OH)_2(r) Q_{3 MgO}

IV Mg(OH)_2(r) + 2HCl = MgCl₂ + 2H₂O Q_{4 MgO}

Q_{3 MgO} = Q_{1 mol MgO} - ( Q_{2 MgO}+ Q_{4 MgO} ) ,

gdzie: Q_{1 mol MgO} - ciepło, które wyznaczono na drodze pomiarów kalorymetrycznych,

Q_{2 MgO} - ciepło, które można wyliczyć, znając ciepła tworzenie substancji reagujących,

Q_{3 MgO} - ciepło rozpuszczania wodorotlenku,

Q_{4 MgO} - ciepło reakcji zobojętniania (-58,24 [kJ/mol])

Wyznaczanie Q_{2 MgO}:

MgO + H₂O_(c) = Mg(OH)_2(st)

ΔH_{tw MgO} = -601,70 [kJ/mol]

ΔH_{tw Mg(OH)2(st)} = -924,66 [kJ/mol]

ΔH_{tw wody(ciecz)} = -285,83 [kJ/mol]

Q_{2 MgO}= ΔH_{tw Mg(OH)2(st)} - ΔH_{tw wody(ciecz)} - ΔH_{tw MgO} = - 37,13 [kJ/mol]

Q_{3 Mg(OH)2} = 95,14 [kJ/mol]

Podobne dzialania wykonujemy dla wodorotlenku cynku

I ZnO + 2HCl_(r) = ZnCl₂ + H₂O Q_{1mol ZnO}

II ZnO + H₂O = Zn(OH)_2(st) Q_{2 ZnO}

III Zn(OH)_2(st) = Zn(OH)_2(r) Q_{3 ZnO}

IV Zn(OH)_2(r) + 2HCl = ZnCl₂ + 2H₂O Q_{4 ZnO}

Q_{3 ZnO} = Q_{1 mol ZnO} - ( Q_{2 ZnO} + Q_{4 ZnO} ) ,

gdzie: Q_{1 mol ZnO} - ciepło, które wyznaczono na drodze pomiarów kalorymetrycznych,

Q_{2 ZnO} - ciepło, które można wyliczyć, znając ciepła tworzenie substancji reagujących,

Q_{3 ZnO} - ciepło rozpuszczania wodorotlenku,

Q_{4 ZnO} - ciepło reakcji zobojętniania (-58,24 [kJ/mol])

Wyznaczanie Q_{2 MgO}:

ZnO + H₂O_(c) = Zn(OH)_2(st)

ΔH_{tw ZnO} = -348,28 [kJ/mol]

ΔH_{tw Zn(OH)2(st)} = -613,89 [kJ/mol]

ΔH_{tw wody(ciecz)} = -285,83 [kJ/mol]

Q_{2 ZnO}= ΔH_{tw Zn(OH)2(st)} - ΔH_{tw wody(ciecz)} - ΔH_{tw ZnoO} = 20,22 [kJ/mol]

Q_{3 Zn(OH)2} = 52,68 [kJ/mol]

Rachunek błędu:

∆Q= (∆m/m +∆T/T)Q

∆T=0,005

∆m=0,01

Dla magnezu:

∆Q= 0,0047 [kJ]

∆Q(1,45±0,0047) kJ

[%]= ∆Q/Q *100%= 0,32

Dla cynku:

∆Q=0,0047 [kJ]

∆Q(1,07±0,0047) kJ

[%]= 0,44

Wnioski:

Wyznaczyłyśmy ciepła rozpuszczania wodorotlenku magnezu i cynku, jednak wartości te mogą różnić się od literaturowych. Być może jest to spowodowane niedokładnym odczytem wartości temperatur z termometru Beckmanna.

---