5

Magdalena Jabłońska

TŻiŻC

Środa, godz. 12¹⁵ -15⁴⁵

Gr. II

Ćwiczenie Nr 12

WYZNACZANIE CIEPŁA ZOBOJĘTNIANIA MOCNEGO KWASU MOCNĄ ZASADĄ

CZEŚĆ TEORETYCZNA

Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie ciepła zobojętniania. Zadanie obejmuje następujące etapy:

1. Wyznaczenie pojemności cieplnej kolorymetru w oparciu o ciepło rozpuszczania kwasu siarkowego w wodzie.

2. Wyznaczenie ciepła towarzyszącego procesowi rozpuszczania kwasu siarkowego w wodzie zawierającej nadmiar stechiometryczny wodorotlenku sodu.

Wprowadzenie teoretyczne

Pomiary ilości ciepła wydzielanego lub pobieranego podczas przemian fizykochemicznych dokonywane są w za pomocą kalorymetrów.

Pojemność cieplna – ilość ciepła, jaką trzeba dostarczyć (pobrać) do kalorymetru aby zwiększyć (zmniejszyć) jego temperaturę o 1 K. Do wyznaczenia pojemności cieplnej (kalibracji) kalorymetru wykorzystujemy wzór:

K = Q_kal / ΔT_kal = (n_kw · q_r) / ΔT_kal

Wymianę cieplną w kalorymetrze przez 1 mol reagenta można opisać równaniem:

K – pojemność cieplna układu kalorymetrycznego

∆t – zmiana temperatury układu kalorymetrycznego

Σv – poprawka uwzględniająca wymianę ciepła z otoczeniem podczas pomiaru

m – odważka substratu wziętego w nadmiarze stechiometrycznym

M – masa molowa tego substratu

Jeżeli w kalorymetrze zachodzi jednocześnie kilka procesów o różnych efektach to oznaczona wielkość jest ich sumą:

Q = q₁ + q₂ + q₃ + …

Zatem w naszym zadaniu na wydzielone ciepło Q składają się ciepła rozpuszczania i zobojętniania, czyli:

Q = q_rozp + q_zob

Więc ciepło zobojętniania oblicza się jako różnicę:

q_zob = Q - q_rozp.

Ciepło rozpuszczania – ciepło jakie wydzieliło się podczas rozpuszczania 1 mola substratu w takiej ilości rozpuszczalnika, że powstanie roztwór nasycony.

Ciepło zobojętniania – ciepło powstałe w reakcji zobojętniania kwasu z zasadą, w wyniku której powstaje woda i sól. Efekt cieplny łączenia się jonów H⁺ i OH^-.

CZEŚĆ DOŚWIADCZALNA

Sposób wykonania

1.Do naczynia Dowera wlewamy 500 ml zwykłej wody. W uchwycie umieszczamy szklaną ampułkę ze znaną ilością kwasu siarkowego.

2. Przykręcamy mieszadełko, które spowoduje, że temperatura cieczy wszędzie będzie taka sama.

3. Umieszczamy sondę pomiarową w przeznaczonym na nią miejscu.

4. Po zmontowaniu całego urządzenia wykonujemy 10-15 pomiarów co 30 sekund. Następnie tłuczemy ampułkę tak, aby kwas siarkowy zmieszał się z wodą. Podczas tego procesu nie przerywamy odczytywania wskazań miernika. Gdy temperatura się ustabilizuje wykonujemy jeszcze 10-15 odczytów.

5. Drugą część doświadczenia wykonujemy analogicznie tylko zamiast wody w naczyniu Dowera umieszczamy wodny roztwór wodorotlenku sodu.

H₂SO₄ + 2NaOH → 2H₂O + Na ₂SO₄