Калориметрические методы анализа

     С_Кср = 777,1 Дж/К

     М(NH₄NO₃) = 80 г/моль

     m(NH₄NO₃) = 2 г. 

     ∆T₁ = 0,85^oC=0,85 К

 

 

     ∆T₂ = 0,86^oC=0,86 К

     ∆T₃ = 0,84^oC=0,84 К 
 
 
 
 
 
 
 
 

     4. Погрешность полученного значения  ∆H_m по отношению к справочной величине. 

     ∆Н_пр = 26.42 КДж/моль

     ∆Н_теор = 25.38 КДж/моль 

      =4,1%

      Таким образом, определена интегральная теплота растворения нитрата аммония, которая для 0,16 моль в 1 кг воды составила   
 
 

Погрешность оборудования:

 
 
    где 
 
∆c_к – абсолютная погрешность теплоемкости калориметрической жидкости

 
∆c_k=|с_{k ср}-c_k1 |=|777,1-785,7|=8,6 Дж/К;

 
с_к – средняя погрешность теплоемкости калориметрической жидкости, 
 
с_{к ср}= 777,1 Дж/К; 
 
∆Т – экспериментальная погрешность термометра,  ∆Т=0,005 К ; 
∆Т_ср – среднее изменение значений температуры в процессе опытов, 
 
                                                      ∆Т =(∆T₁ + ∆T₂ + ∆T₃) /3 

∆Т =(0,85+0,86+0,84)/3 = 0,85 К

                        
∆g – экспериментальная погрешность весов,   ∆g=0,01г; 
g – масса соли,       g = 2г 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      

     Заключение

     В данной курсовой работе:

1. Рассмотрены сущность и значение термохимии в термодинамике.       Термохимией называется раздел химической термодинамики, в котором рассматривается применение первого начала термодинамики (закон Гесса) для вычисления тепловых эффектов различных физико-химических процессов: химических реакций, фазовых переходов, процессов кристаллизации, растворения и др. В задачу термохимии входит также измерение и вычисление теплот фазовых переходов, растворения, разбавления и других процессов, изучение теплоемкостей, энтальпий и энтропий веществ.
2. Рассмотрены основные понятия термохимии.

Тепловой эффект химической реакции равен разности между суммой теплот образования продуктов реакции и суммой теплот образования исходных веществ. Уравнение Кирхгофа – соотношение, устанавливающее зависимость теплового эффекта химической реакции от температуры. Позволяет определять тепловой эффект реакции при любой температуре по стандартным энтальпиям (теплотам) образования. Из уравнения Кирхгофа следует, что температурный коэффициент процесса (теплового эффекта реакции, фазового перехода и т.д.) равен изменению теплоемкости в результате протекания этого процесса. Энергия химической связи - работа, которую необходимо совершить, чтобы разделить молекулу на две части (атомы, группы атомов) и удалить их друг от друга на бесконечное расстояние.

3. Рассмотрен основной метод экспериментальной термохимии – калориметрия.

Калориметрия  – измерение тепловых эффектов (количеств  теплоты), сопровождающих физические, химические или биологические процессы. Калориметрия используется для определения  удельной теплоемкости (количества тепла, необходимого для повышения температуры  единицы массы или объема вещества на один градус), теплоты плавления  или испарения (количества тепла, необходимого для плавления или испарения  единицы массы или объема) и теплоты реакций (количества тепла, выделяемого или поглощаемого в химических реакциях).

4.    Определена интегральная теплота растворения нитрата аммония в воде калориметрическим методом, которая для 0,16 моль в 1 кг воды составила 

                       ∆H_m = [26,421,08]кДж/моль. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Список использованной литературы:

     1. Стромберг А.Г., Семченко Д.П. Физическая химия: Учеб для хим.спец. вузов. М.:  Высш. Шк., 1999. – 527с.: ил.

     2. Практические работы по физической  химии: Учебное пособие для  вузов / Под    ред. К.П. Мищенко, А.А. Равделя и А.М. Пономаревой. – 4-изд., перераб. и доп. – Ленинград, из-во «Химия» 1982. – 81с.: ил.

     3. Калориметрия. Теория и практика: пер. с англ./В. Хеммингер, Г.Хене. – М.:                                                                         Химия, 1990. – 176с.

         4. Киреев В. А., Курс физической химии, 3 изд., М., 1975.

          5. Аблесимов Н. Е. Сколько химий на свете? ч. 2. // Химия и жизнь — XXI век. — 2009. — № 6. — С. 34-37.

          6. Скуратов С. М., Колесов В. П., Воробьев А. Ф., Термохимия, ч. 1 2, М., 1964-66;

           7. Практические работы по физической химии / Под ред. К.П. Мищенко и др.: - 5-е изд., перераб. – СПб.: Профессия, 2002. - 384с.: ил.

          8. Химическая энциклопедия НИ «Большая российская энциклопедия», М., 1998; 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Приложения 

       
 

 

     

 

Приложение 2

Жидкостной калориметр с изотермической оболочкой 

     1 - калориметрич. сосуд; 2 - калориметрич. бомба; 3 и 9 - термометры калориметра и оболочки соответственно; 4 и 7 - нагреватели калориметра и оболочки соответственно; 5 - мешалки с приводом; 6 - изотермич. оболочка, заполненная водой; 8 - змеевик для охлаждения оболочки; 10 - контактный термометр для регулировки т-ры оболочки. 

 

Приложение 3

Адиабатический  калориметр-контейнер для определения теплоемкости твердых и жидких веществ при низких температурах

     1, 2 - адиабатич. оболочки; 3 - калориметр; 4 - платиновый термометр сопротивления; 5 - нагреватель; 6 - герметичный платиновый контейнер для в-ва; 7 - крышка контейнера.

 

     Приложение 4

     Микрокалориметр Кальве

     

     1 - калориметрич. камера, окруженная термоспаями детекторной и компенсационной термобатарей; 2 - блок (оболочка) калориметра; 3 - термостатирующая оболочка; 4 - тепловая изоляция; 5 - трубка для введения в-ва в калориметр. 
 

   

     Приложение 5

      Термометр Бекмана

     1 - нижний резервуар; 2 - верхний резервуар; 3 - капилляр; 4 - шкала; 5 - место соединения  капилляра с верхним  резервуаром.

     Термометр Бекмана. Как показывает практика, изменение температуры в подобных опытах невелико. Следовательно, это изменение должно определяться с большой точностью, по крайней мере не меньше 0,01 градуса.

     Естественно, что для таких точных определений  изменений температуры обычные  термометры не пригодны. Для этих целей  используют термометры Бекмана.

     Термометры  Бекмана отличаются от обычных термометров тем, что имеют не один, а два ртутных резервуара: нижний, погружаемый в исследуемую жидкость, и верхний - запасной. Резервуары соединяются друг с другом тонким капилляром. Наличие двух резервуаров позволяет изменять количество ртути в нижнем резервуаре и использовать термометр Бекмана для исследований в широком диапазоне температур. Термометры Бекмана служат для измерения не истинных значений температуры, а изменения температуры.

     Настройка термометра Бекмана. Поскольку количество ртути в нижнем резервуаре термометра непостоянно, его надо подобрать так, чтобы при температуре опыта уровень ртути в капилляре устанавливался в пределах шкалы термометра. Так как в ходе опыта температура должна понижаться, термометр надо устанавливать так, чтобы уровень ртути в капилляре соответствовал верхней части шкалы термометра.

     Настройку начинают с приготовления охладительной  среды для термометра. Для этого 500 мл водопроводной воды охлаждают  льдом или снегом в стакане  до температуры на 2-3 градуса выше T_зам растворителя. Например, если растворителем служит ледяная уксусная кислота, температура замерзания которой 16,6° С, температуру поддерживают около 18° С. Температура воды в стакане контролируется при помощи обычного термометра.

     Нагревая  ртуть нижнего резервуара рукой  или теплой водой так, чтобы она  заполнила весь капилляр доверху, быстро переворачивают термометр верхним резервуаром вниз, добиваясь того, чтобы ртуть нижнего и верхнего резервуаров соединилась.

     После этого осторожно, чтобы не разорвать  ртуть, термометр переворачивают в  обычное вертикальное положение  и погружают нижний резервуар  в подготовленную охлажденную воду, где он должен медленно охлаждаться  около 5 минут (поддерживать температуру  охладительной среды, добавляя в  воду лед !). По истечении 5 минут ртуть обрывают - для этого термометр Бекмана берут правой рукой за верхнюю часть, резко, но не сильно ударяют ею по большому пальцу левой руки. Ртуть разрывается в месте соединения капилляра с верхним резервуаром. После настройки термометр нельзя класть горизонтально, встряхивать. Его надо укрепить в вертикальном положении.