POLITECHNIKA POZNAŃSKA ZAKŁAD CHEMII FIZYCZNEJ ĆWICZENIA PRACOWNI CHEMII FIZYCZNEJ

Podobne dokumenty
POLITECHNIKA POZNAŃSKA ZAKŁAD CHEMII FIZYCZNEJ ĆWICZENIA PRACOWNI CHEMII FIZYCZNEJ

POLITECHNIKA POZNAŃSKA ZAKŁAD CHEMII FIZYCZNEJ ĆWICZENIA PRACOWNI CHEMII FIZYCZNEJ

13. TERMODYNAMIKA WYZNACZANIE ENTALPII REAKCJI ZOBOJĘTNIANIA MOCNEJ ZASADY MOCNYMI KWASAMI I ENTALPII PROCESU ROZPUSZCZANIA SOLI

Zadanie 1. Zadanie: Odpowiedź: ΔU = 2, J

Zadanie 1. Zadanie: Odpowiedź: ΔU = 2, J

Podstawowe pojęcia 1

Katedra Chemii Fizycznej Uniwersytetu Łódzkiego. Wyznaczanie ciepła właściwego cieczy metodą kalorymetryczną

Jak mierzyć i jak liczyć efekty cieplne reakcji?

ĆWICZENIE 3 CIEPŁO ROZPUSZCZANIA I NEUTRALIZACJI

1. PIERWSZA I DRUGA ZASADA TERMODYNAMIKI TERMOCHEMIA

Podstawowe pojęcia Masa atomowa (cząsteczkowa) - to stosunek masy atomu danego pierwiastka chemicznego (cząsteczki związku chemicznego) do masy 1/12

Termochemia elementy termodynamiki

Wyznaczanie stałej dysocjacji pk a słabego kwasu metodą konduktometryczną CZĘŚĆ DOŚWIADCZALNA. Tabela wyników pomiaru

Jak mierzyć i jak liczyć efekty cieplne reakcji?

Podstawowe prawa opisujące właściwości gazów zostały wyprowadzone dla gazu modelowego, nazywanego gazem doskonałym (idealnym).

Termochemia efekty energetyczne reakcji

Katedra Chemii Fizycznej Uniwersytetu Łódzkiego. Entalpia rozpuszczania elektrolitu w wodzie

Termodynamika Część 6 Związki i tożsamości termodynamiczne Potencjały termodynamiczne Warunki równowagi termodynamicznej Potencjał chemiczny

(1) Równanie stanu gazu doskonałego. I zasada termodynamiki: ciepło, praca.

DRUGA ZASADA TERMODYNAMIKI

Bufory ph. Pojemność buforowa i zakres buforowania

13 TERMODYNAMIKA. Sprawdzono w roku 2017 przez A. Chomickiego

ENTALPIA ZOBOJĘTNIANIA

13 TERMODYNAMIKA. Sprawdzono w roku 2015 przez A. Chomickiego

WYKŁAD 3 TERMOCHEMIA

A4.05 Instrukcja wykonania ćwiczenia

HYDROLIZA SOLI. ROZTWORY BUFOROWE

Katedra Chemii Fizycznej Uniwersytetu Łódzkiego. Adsorpcja kwasu octowego na węglu aktywnym. opracowała dr hab. Małgorzata Jóźwiak

Ćwiczenia audytoryjne z Chemii fizycznej 1 Zalecane zadania kolokwium 1. (2018/19)

Wykład 10 Równowaga chemiczna

PRZEWODNOŚĆ ROZTWORÓW ELEKTROLITÓW

WYZNACZANIE ZMIAN ENTROPII

Termodynamika techniczna i chemiczna, 2015/16, zadania do kol. 1, zadanie nr 1 1

K03 Instrukcja wykonania ćwiczenia

WYZNACZANIE STOSUNKU c p /c v

ZADANIA Z CHEMII Efekty energetyczne reakcji chemicznej - prawo Hessa

Akademickie Centrum Czystej Energii. Ogniwo paliwowe

Chemia fizyczna/ termodynamika, 2015/16, zadania do kol. 1, zadanie nr 1 1

POLITECHNIKA POZNAŃSKA ZAKŁAD CHEMII FIZYCZNEJ ĆWICZENIA PRACOWNI CHEMII FIZYCZNEJ

Kryteria samorzutności procesów fizyko-chemicznych

Ćwiczenia rachunkowe z termodynamiki technicznej i chemicznej Zalecane zadania kolokwium 1. (2014/15)

Podstawy termodynamiki

Katedra Chemii Fizycznej Uniwersytetu Łódzkiego. Temperaturowa charakterystyka termistora typu NTC

Termodynamika. Część 4. Procesy izoparametryczne Entropia Druga zasada termodynamiki. Janusz Brzychczyk, Instytut Fizyki UJ

AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA im. Stanisława Staszica w Krakowie OLIMPIADA O DIAMENTOWY INDEKS AGH 2017/18 CHEMIA - ETAP I

DRUGA ZASADA TERMODYNAMIKI

c. Oblicz wydajność reakcji rozkładu 200 g nitrogliceryny, jeśli otrzymano w niej 6,55 g tlenu.

Ćwiczenie 1. Wyznaczanie molowego ciepła rozpuszczenia i ciepła reakcji zobojętnienia

a. Dobierz współczynniki w powyższym schemacie tak, aby stał się równaniem reakcji chemicznej.

Porównanie precyzji i dokładności dwóch metod oznaczania stężenia HCl

WYZNACZANIE CZĄSTKOWEGO MOLOWEGO CIEPŁA

Przemiana izochoryczna. Prawo Charlesa

OCENA CZYSTOŚCI WODY NA PODSTAWIE POMIARÓW PRZEWODNICTWA. OZNACZANIE STĘŻENIA WODOROTLENKU SODU METODĄ MIARECZKOWANIA KONDUKTOMETRYCZNEGO

TRANSPORT NIEELEKTROLITÓW PRZEZ BŁONY WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA PRZEPUSZCZALNOŚCI

TERMODYNAMIKA I TERMOCHEMIA

Ćwiczenie 1. Wyznaczanie molowego ciepła rozpuszczenia i ciepła reakcji zobojętnienia

Fizyka Termodynamika Chemia reakcje chemiczne

Chemia fizyczna/ termodynamika, 2015/16, zadania do kol. 2, zadanie nr 1 1

Przedmiot: Chemia budowlana Zakład Materiałoznawstwa i Technologii Betonu

TERMODYNAMIKA. przykłady zastosowań. I.Mańkowski I LO w Lęborku

Badanie kinetyki inwersji sacharozy

1 Równanie stanu gazu doskonałego

Zasady termodynamiki

Doświadczenie B O Y L E

Katedra Chemii Fizycznej Uniwersytetu Łódzkiego. Zależność napięcia powierzchniowego cieczy od temperatury. opracowała dr hab. Małgorzata Jóźwiak

Warunki izochoryczno-izotermiczne

ĆWICZENIE 2 KONDUKTOMETRIA

Kontakt,informacja i konsultacje

Wyznaczanie stałej dysocjacji i masy molowej słabego kwasu metodą potencjometryczną

TERMOCHEMIA. TERMOCHEMIA: dział chemii, który bada efekty cieplne towarzyszące reakcjom chemicznym w oparciu o zasady termodynamiki.

GAZ DOSKONAŁY. Brak oddziaływań między cząsteczkami z wyjątkiem zderzeń idealnie sprężystych.

Temperatura jest wspólną własnością dwóch ciał, które pozostają ze sobą w równowadze termicznej.

WYZNACZANIE CIEPŁA TOPNIENIA LODU METODĄ BILANSU CIEPLNEGO

Katedra Chemii Fizycznej Uniwersytetu Łódzkiego. Wyznaczanie względnej przenikalności elektrycznej kilku związków organicznych

LABORATORIUM Z KATALIZY HOMOGENICZNEJ I HETEROGENICZNEJ WYZNACZANIE STAŁEJ SZYBKOŚCI REAKCJI UTLENIANIA POLITECHNIKA ŚLĄSKA WYDZIAŁ CHEMICZNY

A4.04 Instrukcja wykonania ćwiczenia

Laboratorium Podstaw Biofizyki

WYZNACZANIE RÓWNOWAŻNIKA CHEMICZNEGO ORAZ MASY ATOMOWEJ MAGNEZU I CYNY

6. ph i ELEKTROLITY. 6. ph i elektrolity

Wykład 6. Klasyfikacja przemian fazowych

KOROZJA. Korozja kontaktowa z depolaryzacja tlenową 1

Katedra Chemii Fizycznej Uniwersytetu Łódzkiego. Wpływ stężenia kwasu na szybkość hydrolizy estru

K05 Instrukcja wykonania ćwiczenia

Ćwiczenie 8 Wyznaczanie stałej szybkości reakcji utleniania jonów tiosiarczanowych

Projekt Inżynier mechanik zawód z przyszłością współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

RÓWNOWAŻNIKI W REAKCJACH UTLENIAJĄCO- REDUKCYJNYCH

Prawo Hessa. Efekt cieplny reakcji chemicznej lub procesu fizykochemicznego

WYZNACZANIE STAŁEJ DYSOCJACJI p-nitrofenolu METODĄ SPEKTROFOTOMETRII ABSORPCYJNEJ

PODSTAWY TERMODYNAMIKI

Krótki przegląd termodynamiki

WAGI I WAŻENIE. ROZTWORY

WYKŁAD 2 TERMODYNAMIKA. Termodynamika opiera się na czterech obserwacjach fenomenologicznych zwanych zasadami

RÓWNOWAGI REAKCJI KOMPLEKSOWANIA

Odpowiedź:. Oblicz stężenie procentowe tlenu w wodzie deszczowej, wiedząc, że 1 dm 3 tej wody zawiera 0,055g tlenu. (d wody = 1 g/cm 3 )

Wyznaczanie parametrów równania Tafela w katodowym wydzielaniu metali na elektrodzie platynowej

Materiał powtórzeniowy do sprawdzianu - reakcje egzoenergetyczne i endoenergetyczne, szybkość reakcji chemicznych

Utylizacja i neutralizacja odpadów Międzywydziałowe Studia Ochrony Środowiska

Przemiany termodynamiczne

Katedra Chemii Fizycznej Uniwersytetu Łódzkiego. Wyznaczanie lepkości wodnych roztworów sacharozy. opracowała dr A. Kacperska

K1. KONDUKTOMETRYCZNE MIARECZKOWANIE STRĄCENIOWE I KOMPLEKSOMETRYCZNE

Transkrypt:

KALORYMETRIA - CIEPŁO ZOBOJĘTNIANIA WSTĘP Według pierwszej zasady termodynamiki, w dowolnym procesie zmiana energii wewnętrznej, U układu, równa się sumie ciepła wymienionego z otoczeniem, Q, oraz pracy, L, dostarczonej do układu lub wykonanej przez układ w czasie przemiany: U= Q+ L () Energia wewnętrzna układu jest funkcją stanu, gdyż jej zmiana w czasie trwania przemiany nie zależy od drogi przemiany, lecz od stanu końcowego i początkowego. Ciepło i praca nie są w każdej przemianie funkcjami stanu. Gdy jedyną pracą wykonywaną przez układ podczas przemiany jest praca objętościowa, to I zasada termodynamiki przyjmie postać: du = Q - pdv (2) Dla często występującej w chemii przemiany izobarycznej (p = ciśnienie atmosferyczne = const.), dogodnie jest wprowadzić do opisu procesów funkcję zwaną entalpią, H, będącą z definicji funkcją stanu: H = U + pv (3) Różniczka zupełna H równa się: dh = du + pdv + Vdp () Uwzględniając w równaniu (9.) wartość du daną równaniem (9.2) otrzymuje się: dh = Q + Vdp (5) Dla przemiany izobarycznej Vdp = 0, czyli: dh = Q dla p = const (6) Równanie (9.6) wyrażające prawo Hessa mówi, iż w przemianie izobarycznej ciepło reakcji jest równe zmianie entalpii, nie zależy więc od drogi przemiany. Dla procesów izochorycznych otrzymuje się z równania (2) wyrażenie: du = Q dla V = const (7) Z równania (7) wynika, iż w przemianie izochorycznej ciepło przemiany również nie zależy od drogi przemiany (prawo Hessa). Z równań (6) oraz (7) wynika, iż ciepło przemiany jest dla przemiany izochorycznej równe zmianie energii wewnętrznej układu, zaś w przemianie izobarycznej równe zmianie entalpii układu. Różnica między H oraz U dla danej przemiany zależy od zmiany objętości występującej gdy reakcja zachodzi pod stałym ciśnieniem i od wartości tego ciśnienia. Dla reakcji gazowych (gaz doskonały), zachodzi związek: H U + n RT (faza gazowa) (8) str.

Dla reakcji przebiegających w roztworze U jest praktycznie równe H ze względu na zaniedbywalnie małą zmianę objętości układu w procesie izobarycznym. Ciepło zobojętniania Podczas reakcji zobojętniania kwasu zasadą lub odwrotnie, wywiązuje się ciepło zwane ciepłem zobojętniania; dla procesu prowadzonego izobarycznie jest ono równe entalpii zobojętniania: H + + OH - H 2 O ciepło = H (9) Wartość H posiada dla mocnych kwasów i zasad wartość stałą, niezależną od rodzaju kwasu i zasady, równą ok.-65,6 kj/ mol. Efekt cieplny (entalpię) tej reakcji wyznaczyć można przez pomiar efektów cieplnych następujących procesów: -rozcieńczania kwasu siarkowego: 2 H 2SO + H 2 O H + + 2 SO 2 + H 2 O ciepło = H 2 (0) -zobojętniania zasady sodowej kwasem siarkowym: 2 H 2SO + H 2 O + Na + + OH - Na + + 2 SO 2 +2H 2 O ciepło = H 3 () -rozpuszczania gliceryny w wodzie (wyznaczanie pojemności cieplnej kalorymetru): C 3 H 5 (OH) 3 + H 2 O C 3 H 5 (OH) 3 (H 2 O) ciepło = H (2) Szukana wartość H równa jest: H = H 3 - H 2 (3) gdyż w reakcji () oprócz ciepła zobojętniania ( H ) występuje ciepło rozcieńczania, H 3, kwasu siarkowego wprowadzonego do roztworu zasady sodowej. Wartość ciepła rozpuszczania gliceryny w wodzie, H, potrzebna jest do wyznaczenia pojemności cieplnej kalorymetru, c, zgodnie z równaniem: c H = T () Ciepło molowe rozpuszczania gliceryny w wodzie wynosi: H M = -5,98 kj / mol.[ ] Wartość molowej entalpii zobojętniania, H M, obliczyć można z równania: Poradnik fizykochemiczny, Praca zbiorowa. WNT, 97 str. 2

n T 0,2 T M M 3 2 H = H (5) 2 n3 T gdzie: H M - molowe ciepło rozpuszczania gliceryny w wodzie H M - molowe ciepło zobojętniania n 3 - ilość moli H SO 2 użytego w reakcji (0) n - ilość moli gliceryny użytej w reakcji (2), T 2, T 3 i T - temperatury układu spowodowane przebiegiem odpowiednio reakcji : (0), () i (2). CEL ĆWICZENIA Celem ćwiczenia jest wyznaczenie entalpii zobojętniania kwasu zasadą. APARATURA Komora termostatująca. Uniwersalny miernik METEX. Czujnik termistorowy. Mieszadełko mechaniczne. Zasilacz i układ sterujący mieszadłem. SPRZĘT Zlewka 00 ml (pomiarowa). Zlewka 50 ml. Mikropipeta 0,05 ml. Pipety szklane 2 ml, 5 ml i 25 ml ODCZYNNIKI Roztwór H 2 SO 3 mol dm -3. Roztwór NaOH 0,2 mol dm -3. Gliceryna. Butla z wodą destylowaną 3 dm 3. PRZEBIEG ĆWICZENIA. Uruchomić komputer. 2. Uruchomić program METEX SCOPEVIEW znajdujący się na pulpicie oraz miernik METEX. 3. W programie METEX SCOPEVIEW nacisnąć przycisk POWER w celu sprawdzenia komunikacji z miernikiem (program powinien zacząć rejestrować wskazania miernika). mastępnie nacisnąć przycisk SCOPE w celu uruchomienia panelu sterującego układem. ustawić odpowiedni zakres oporów (zgodnie ze wskazaniami prowadzącego), str. 3

nadać nazwę plikowi przed rozpoczęciem pomiaru (naciskając przycisk RECORD) nacisnąć przycisk SCOPE w celu uruchomienia panelu rejestrującego rozpoczęcie rejestracji pomiaru następuje po naciśnięciu przycisku RUN, a zakończenie po naciśnięciu przycisku STOP Postępować zgodnie z instrukcją obsługi programu znajdującą się przy ćwiczeniu i wskazaniami prowadzącego.. Do naczynia pomiarowego (zlewka) wlać 37,5 ml wody destylowanej, umieścić je w komorze termostatu i przykryć pokrywą z wbudowanym czujnikiem termistorowym. 5. Zanurzyć mieszadełko, uruchomić je i wyregulować jego prędkość. 6. Po kilku minutach rozpocząć rejestrację oporu (temperatury) naciskając przycisk RUN. 7. Po ok. minucie dodać 0,25 ml 3 mol dm -3 H 2 SO. Obserwować zmiany oporności wywołane efektem cieplnym ( T 2 ) rozcieńczania kwasu siarkowego. 8. Po kolejnej minucie zakończyć pomiar naciskając przycisk STOP (za koniec procesu należy uznać brak znacznych wahań rejestrowanych wartości oporu). 9. Następnie wyłączyć mieszadełko i zdjąć pokrywę komory termostatującej wraz z mieszadełkiem i czujnikiem termistorowym. Pokrywę umieścić na zlewce (50 ml) z wodą destylowaną.umyć naczynie pomiarowe. Zestawić układ ponownie. 0. Pomiary wykonać również dla efektów cieplnych wywołanych dodaniem: a) 0,05 ml 3 mol dm -3 H 2 SO do roztworu ustabilizowanego (36 ml H 2 O destylowanej +,5 ml 0,2 mol dm -3 NaOH), efekt ( T 3 ) b) 0,25 ml gliceryny do 37,5 ml H 2 O destylowanej, efekt ( T ).. Pomiary dla każdego układu wykonać dwukrotnie. OPRACOWANIE WYNIKÓW. Z uzyskanych pomiarów wykonać wykresy zależności oporu (termistora) od czasu trwania reakcji. 2. Wartości zmian temperatury (oporu termistora), występujące w równaniu (5), zastąpić można wysokościami odcinków (wyliczonymi z różnic wartości max i min) proporcjonalnymi do wielkości zmian temperatury. 3. Korzystając ze wzoru (5) obliczyć wartość entalpii zobojętniania. Do obliczeń liczby moli gliceryny zawartej w ml przyjąć wartość gęstości gliceryny równą d =,263 g/cm 3.[ 2 ] 2 Poradnik fizykochemiczny, WNT, 97 str.

2.30 2.28 Opór termistora /kohm 2.26 2.2 2.22 T H 2.20 0 20 0 60 80 00 Czas /s Rys. Przykład wyznaczania wartości różnic temperatur. T str. 5

Wzór tabeli i schematu opracowania Nr grupy:.. Wydział. Kierunek Studia niestacjonarne Nr zespołu:. Imię i Nazwisko studenta.. Nr ćwiczenia:... Data wykonywania ćwiczenia:. Nazwisko Prowadzącego:. Temat ćwiczenia: 2. Cel ćwiczenia: 3. Pomiary:. Obliczenia: 5. Wykresy: 6. Wnioski: str. 6