Ewelina Zielińska, Agnieszka Magiera
Kalorymetria
Ciepło reakcji
W ćwiczeniu trzecim wykonałyśmy czynności umożliwiające nam pomiar ciepła reakcji w stałej objętości z użyciem bomby kalorymetrycznej. Skorzystałyśmy z ……………………. opisanej w instrukcji. Poniżej zamieszczamy kolejne czynności i obliczenia (wraz ze wzorami), które wykonywałyśmy.
Obliczenia
Dane:
a) dokładne określenie masy (przygotowanie próbki organicznej do reakcji)
dla kwasu benzoesowego:
Kwas benzoesowy |
||
m proszku |
1,02 |
g |
m tabletki |
0,999 |
g |
m pojemniczka |
16,62 |
g |
m poj. z proszkiem |
17,64 |
g |
dla pierwszej próbki naftalenu
Naftalen I |
||
m proszku |
0,46 |
g |
m tabletki |
0,434 |
g |
m pojemniczka |
20,97 |
g |
m poj. z proszkiem |
21,43 |
g |
dla drugiej próbki naftalenu
Naftalen II |
||
m proszku |
0,53 |
g |
m tabletki |
0,527 |
g |
m pojemniczka |
19,78 |
g |
m poj. z proszkiem |
20,3 |
g |
b) określenie dokładnego przyrostu temperatury określonej masy wody ∆T (tzw. bieg termometru).
Na podstawie danych możemy obliczyć ∆T dla kwasu benzoesowego i dwóch próbek naftalenu:
WYKRESY
c) obliczanie stałej układu kalorymetrycznego (pojemność cieplną, K) za pomocą substancji cechującej (kwasu benzoesowego).
Skorzystałyśmy ze wzoru:
gdzie:
Qv - ciepło spalania kwasu benzoesowego (
)
m - masa spalanej substancji
∆T - przyrost temperatury w kalorymetrze
M - masa molowa substancji wzorcowej (kwas benzoesowy M=122,12 g/mol)
Po podstawieniu odpowiednich wartości otrzymałyśmy:
d) obliczanie ciepła spalania badanej substancji (naftalen)
Przekształciłyśmy wzór powyżej i otrzymałyśmy:
Oznaczenia zostały zachowane tak jak powyżej, za wyjątkiem Qv, które oznacza ciepło spalania naftalenu.
Po wstawieniu wartości liczbowych otrzymałyśmy wyniki:
pierwsza próbka naftalenu
druga próbka naftalenu
e) obliczanie molowej entalpii spalania naftalenu
Wiedząc, że zachodzi podana reakcja:
C10H8 (s) + 12O2 = 10CO2(g)+4H2O(c)
oraz, że:
możemy obliczyć
. Po podstawieniu do wzoru wartości otrzymujemy:
pierwsza próbka naftalenu
-4908180,73 J/mol
druga próbka naftalenu
-4466238,93 J/mol
f) obliczanie molowej entalpii tworzenia naftalenu z pierwiastków
A 10C(s) + 4H2 --- C10H8(s) +
B C(s) + O2(g) --- CO2(g) + 393,8 kJ
C H2(g) + 0,5 O2(g) --- H2O(c) + 286,0 kJ
D C10H8(s) + 12O2(g) --- 10CO2(g) + 4H2O(c)+
pierwsza próbka naftalenu
=9990,18073 kJ
druga próbka naftalenu
=9548,23893kJ
TO OSTATNIE DELTA H SPALANIA JEST OBLICZONE PRZEZ NAS
g) rachunek błędu: błąd bezwzględny i względny
Błąd bezwzględny obliczamy ze wzoru:
gdzie:
Wartość tablicowa
Wynika z tego, że błąd bezwzględny obliczonej przez nas wartości wynosi:
Błąd względny obliczamy ze wzoru:
gdzie:
Po podstawieniu otrzymujemy:
Porównanie ……………………….. z wartością z literatury - wnioski