Обработка результатов эксперимента

При оформлении работы все расчеты производятся для каждого опыта отдельно.

1. Результаты эксперимента оформить в виде таблиц:

Зависимость изменения температуры от времени при опыте с безводной солью

Зависимость изменения температуры от времени при опыте с кристаллогидратом

2. Построить графики зависимости Т = f(τ), отражая показания температуры по начальному и конечному периодам (см. рис. 3).

Рис. 2. Образец построения зависимости изменения температуры от времени.

3. Обработать полученные графические зависимости по следующей схеме.

= Провести линии тренда для начального и конечного периодов.

= Соединить последнюю точку начального периода с начальной точкой конечного периода.

= Полученную линию разделить пополам.

= Через точку середины провести перпендикуляр к оси абсцисс.

= Продлить линии тренда начального и конечного периодов до пересечения с перпендикуляром – получим значение изменения температуры DТ (см. рис. 4).

Рис. 3. Пример графической обработки результатов эксперимента.

4. Рассчитать теплоемкость калориметрической установки по уравнению:

С_cal = C_р-рm_p-p + С_HgV_Hg + C_стm_ст, Дж/К,

где C_р-р – удельная теплоемкость раствора, 4,18 Дж/г×К; m_p-p – масса раствора во внутреннем стакане, г; С_Hg – объемная теплоемкость ртути и стекла, 1,92 Дж/см³×К, V_Hg – объем баллона термометра, содержащего ртуть, мл; C_ст – удельная теплоемкость стекла, 0,79 дж/г×К; m_ст – общая масса стеклянных частей калориметрической установки, г.

5. Вычислить интегральную теплоту растворения безводной соли и кристаллогидрата по уравнению:

, Дж/моль,

где n_соли – количество вещества соли (безводной или кристаллогидрата), моль.

6. Вычислить тепловой эффект процесса гидратации по уравнению:

.

7. Оценить относительную инструментальную ошибку:

.

Относительную погрешность расчетного определения теплоемкости системы  обычно принимают равной 3 %; погрешность определения температуры определяется ценой деления термометра Бекмана (0,005°Б), массы – технической характеристикой весов (0,01 г).

8. Рассчитать абсолютную погрешность измерения теплового эффекта. Ответ записать по форме: .

Содержание отчета по лабораторной работе

1. Название работы.

2. Цель работы.

3. Ход эксперимента.

4. Экспериментальные данные (см. протокол к лабораторной работе).

5. Обработка экспериментальных данных.

6. Вывод.

Лабораторная работа № 2. Определение теплоты диссоциации слабого электролита

Цель работы

Определение суммарного теплового эффекта процессов диссоциации и гидратации слабой кислоты.

Сущность работы

При нейтрализации слабой кислоты щелочью тепловой эффект реакции складывается из эндотермического эффекта диссоциации и экзотермического эффекта процесса нейтрализации. Значение последнего в стандартных условиях составляет величину -55,8 кДж/моль. Для определения теплового эффекта реакции надо определить теплоемкость системы и изменение температуры системы, вызванное реакцией кислоты со щелочью.

Оборудование и реактивы

Стеклянный стакан объемом 500 мл – 1 шт.; фарфоровый или стеклянный внешний стакан объемом 750 мл – 1 шт.; пипетка – 1 шт.; стеклянная палочка для перемешивания – 1 шт.; кристаллизатор – 1 шт.; штатив с лапками – 1 шт.; термометр Бекмана – 1 шт.; мерный цилиндр объемом 100 мл – 1 шт.; мерный цилиндр объемом 500 мл – 1 шт.; секундомер, весы, раствор слабой кислоты (уксусной или муравьиной); гидроксид натрия или калия – раствор концентрацией 1 моль/кг.

Выполнение работы

1. Получить у преподавателя наименование слабой кислоты, с которой будет выполняться эксперимент.

2. Взвесить на технических весах внутренний стакан калориметрической установки, пипетку и стеклянную палочку-мешалку (т.е. все стеклянные части установки вместе!).

3. Определить объем ртутного баллона термометра. Для этого опустить «нос» термометра в мерный цилиндр объемом 100 мл, куда предварительно налито 50 мл воды и, по разности уровней жидкости в цилиндре, определить объем ртути, V_Hg.

4. Во внутренний стакан калориметрической установки поместить 300 мл раствора кислоты V_к (отбирать цилиндром на 500 мл). Массу раствора считать равной 300 г, т.к. раствор разбавленный и его плотность можно считать равной единице.

5. Налить в пипетку около 20 мл раствора щелочи (3/4 объема пипетки) и взвесить. По разности определить массу щелочи m_щ = m_{пипетки с раствором} - m_{пипетки}.

6. Собрать калориметрическую установку, проверить герметичность пипетки!!! До окончания опыта пипетка остается в стакане с кислотой!!!

7. Для установления температурного равновесия перед началом опыта выждать 2-3 мин, помешивая воду в стакане.

8. Пустить секундомер и через каждые 30 секунд записывать показания температуры (см. табл.) по термометру Бекмана в течение 5 минут (10 показаний) при постоянном перемешивании (начальный период).

9. Не прекращая отсчета времени и измерения температуры!!! Открыть пипетку и выпустить щелочь в кислоту. Промыть пипетку, приподнимая и опуская ее в стакане. По-прежнему через каждые 30 секунд записывать показания термометра Бекмана до установления до установления равномерного изменения температуры в калориметрической установке (главный период).

10. Получить еще 10 показаний при равномерном изменении температуры в калориметрической установке (конечный период).