Chemia, 2 rok studiów	Julita Przeździecka Adrian Marzec	Kielce 09.01.2010
Nr 11	Wyznaczenie entalpii tworzenia naftalenu przez pomiar ciepła spalania.	Ocena:

Cel ćwiczenia:

Wyznaczanie ciepła spalania substancji organicznej w bombie kalorymetrycznej.

Etapy wykonania ćwiczenia:

1. Wyznaczanie stałej kalorymetru na podstawie ciepła spalania kwasu benzoesowego (substancja wzorcowa).

1. zważyć ok. 7 cm drucika oporowego i w jego środku uformować spiralę. Spiralę umieścić w komorze prasy ręcznej razem z ok. 0,7 g substancji wzorcowej i sprasować na pastylkę,

2. pastylkę, łącznie ze spiralą, zważyć (waga analityczna) i podłączyć do elektrod głowicy bomby kalorymetrycznej,

3. na dno bomby wlać 2 cm³ wody destylowanej i nałożyć głowicę na korpus bomby; szczelnie zamknąć bombę,

4. przedmuchać bombę tlenem, a następnie napełnić ją tlenem do ciśnienia ok. 20 atm.

5. umieścić bombę w kalorymetrze, podłączyć przewody aparatu zapłonowego i zamknąć pokrywę,

6. ustawić przełącznik Joule/kaloria w odpowiednią pozycję i włączyć zasilanie kalorymetru przyciskiem POWER umieszczonym w pulpicie; odczekać ok. 15 min dla ustabilizowania się temperaturowych warunków pracy,

7. uruchomić automatyczny pomiar przyciskiem START:

Automatycznie wykonywane są kolejne operacje:

1) włącza mieszadło mechaniczne;

2) dioda przy cyklu oznaczonym numerem 0 zaświeci się;

3) po ok. 1 minucie następuje przejście do cyklu nr 1 (sygnalizacja odpowiadającą cyklowi diodą);

4) po około 5 minutach zaświeci się dioda oznaczająca rozpoczęcie cyklu nr 2. Nastąpi zapłon próbki kwasu benzoesowego i zostanie osiągnięta temperatura maksymalna T3;

5) po rejestracji temperatury maksymalnej T3 i czasu n minut zaświeci się dioda rozpoczęcia cyklu nr 3;

6) po 5 minutach zaświeci się dioda zakończenia pracy. Nastąpi rejestracja temperatury T4 i samoczynne wyłączenie mieszadła mechanicznego.

8. dokonywać odczytów temperatury co 1 min, a następnie co 30 sek. od momentu wyraźnych zmian wartości temperatury,

9. po zakończeniu pomiarów temp. wyjąć bombę z kalorymetru i wypuścić gaz. Uwaga! Tę czynność wykonuje prowadzący zajęcia! Po zdjęciu korpusu bomby należy sprawdzić czy substancja uległa całkowitemu spaleniu i zważyć niespaloną część drucika oporowego,

10. po przemyciu bomby wodą destylowaną i wysuszeniu można przystąpić do kolejnego pomiaru.

2. Wyznaczanie ciepła spalania naftalenu

Procedura postępowania identyczna jak w punkcie 1. z tym, że w miejsce kwasu benzoesowego stosuje się naftalen.

Opracowanie wyników:

Kwas benzoesowy:

Obliczenia:

Korzystamy z ogólnego wzoru:

,

gdzie:

Q- ciepło spalania

K- stała kalorymetru

- przyrost temperatury, obliczony graficznie z zależności :

1. Obliczanie stałej K

Efekt cieplny Q jest równy:

,

gdzie:

= 6,3176
- ciepło spalania wzorca (kwasu benzoesowego)

= 1,6
- ciepło spalania drucika

Uwzględniając konkretne masy kwasu benzoesowego i drutu otrzymujemy zależność:

Naftalen:

2. Obliczanie ciepła spalania naftalenu

,

gdzie:

Q- ciepło spalania

K- stała kalorymetru

- przyrost temperatury, obliczony graficznie z zależności :

Efekt cieplny Q jest równy:

Uwzględniając konkretne masy naftalenu i drutu otrzymujemy zależność:

Dla 1 mola naftalenu:

3. Obliczanie entalpii tworzenia naftalenu:

Proces prowadzony w bombie kalorymetrycznej przebiega w stałej objętości w związku z tym:

Z prawa Hessa wynika, że:

Pomiędzy
a
istnieje zależność:

,

gdzie:

- zmiana liczby moli substancji gazowej w czasie przebiegu reakcji

R- stała gazowa

T- temperatura przebiegu reakcji

4. Korzystając z równania spalania naftalenu:

Obliczamy:

Rachunek błędów.

1. Błąd wyznaczania stałej K

K₁=1,648

K₂=0,003

m_kw.=0,75105 g

m_dr.=0,0050 g

ΔT=1,655

Δm_dr. = Δm_kw. = 0,0001 g

Δ(ΔT)= 0,001 K

K=1,6510
±0,0004

2. Błąd wyznaczania ciepła spalania Q_sp.naft.

4,578
-0,008

=0,005

Q₁=4,578

Q₂=-0,008

K=1,6510

ΔK=0,0004

T=1,655K

ΔT=0,001K

m_naft.=0,5969g

m_dr.=0,0060g

Δm_naft= Δm_dr.=0,0001g

Q=-4,570
±0,005

Wnioski:

Błędy pomiarowe w doświadczeniu są wynikiem niedokładnych odczytów z wagi analitycznej które w konsekwencji wpływają na wyniki obliczeń . Znaczenie mają również odczyty z monitora kalorymetru, gdyż ćwiczenie było wykonywane przez dwie osoby, jedna z nich odczytywała wynik druga podawała konkretny czas do odczytu.

Informacje pozyskane z instrukcji

Informacje pozyskane z instrukcji

5

Wartości:

,
,
,
,
,
i
odczytaliśmy po spaleniu kwasu benzoesowego z kalorymetru.

Wartości:

,
,
,
,
,
i
odczytaliśmy po spaleniu naftalenu z kalorymetru.

---