化學(xué)反應(yīng)焓變的測定
化學(xué)試劑,九料化工商城 / 2020-10-22
一、化學(xué)反應(yīng)焓變的測定實驗?zāi)康?/span>
1.了解測定化學(xué)反應(yīng)恰變的原理和方法;
2.進(jìn)一步練習(xí)天平、容量瓶和移液管的使用等基本操作。
二、化學(xué)反應(yīng)焓變的測定提要
化學(xué)反應(yīng)通常是在恒壓的條件下進(jìn)行的,此時反應(yīng)的熱效應(yīng)叫做等壓熱效應(yīng):在化學(xué)熱力學(xué)中則用反應(yīng)體系熱焓H的變化△H(簡稱焓變)來表示。對于放熱反應(yīng),△H為“一”值;對于吸熱反應(yīng),△H為“+”值。
例如,在298.15K下,1摩爾鋅置換硫酸銅溶液中的銅離子時,放出217千焦的熱量,即反應(yīng)Zn+Cu2+=Zn2++Cu的△H?298=-217千焦·摩-1。
由溶液的比熱和反應(yīng)前后溶液的溫度變化,求得上述反應(yīng)的焓變。計算公式如下：
△H=-△T?c?V?d?1/n?1/1000(千焦·摩-1) (10-1)
式中,△H—反應(yīng)的信變(千焦·摩-1)
△T—反應(yīng)前后溶液的溫度變化(開)
C—溶液的比熱(焦·克-1?開-1)
V—溶液的體積(毫升)
d—溶液的密度(克·毫升-1)
n—V毫升溶液中溶質(zhì)的摩爾數(shù)。
三、儀器和藥品
1.儀器
分析天平臺天平(公用)有攪動槳的塑料攪棒溫度計(-5~+50℃,具有0.1℃刻度)玻璃棒\燒杯(100ml)容量瓶(250ml)移液管(100ml或50m)吸氣橡皮球、量熱器[注]濾紙碎片
[注]測定反應(yīng)熱量變化的裝置與一般反應(yīng)器不同。它應(yīng)是一個絕熱的容器,以防止熱量散失;而且附有溫度測量裝置及攪拌器。這種裝置叫做量熱器或卡路里計。本實驗中使用筒單的自制量熱器:250ml塑料杯放在1000ml大燒杯中,兩杯之間填以泡沫塑料,并配上聚苯乙烯泡沫塑料蓋(圖10-1)。
2.藥品
硫酸銅CuSO4?5H20(固、分析純)
鋅粉(化學(xué)純）
四、化學(xué)反應(yīng)焓變的測定實驗內(nèi)容
1.準(zhǔn)確濃度的硫酸銅溶液的配制
.jpg "化學(xué)反應(yīng)焓變的測定")
計算配制250m1 0.200M硫酸銅溶液所需uSO4?5H2O的重量(應(yīng)在實驗前預(yù)先算好）。用分析天平稱量(只要求3位有效數(shù)字)。
在盛有已稱好的CuSO4?5H2O的燒杯中,加入約20ml去離子水,用玻璃棒攪拌,使硫酸銅完全溶解,將此溶液沿著玻璃棒注入潔凈的250ml容量瓶中,再用少量水淋洗燒杯及玻璃棒數(shù)次，洗滌溶液也注入容量瓶中,最后加水到刻度,塞好瓶塞,將瓶內(nèi)溶液混和均勻(容量瓶的使用方法參看13頁)
2.化學(xué)反應(yīng)變的測定
（1）用臺天平稱取3克鋅粉。
（2）用配制好的硫酸銅溶液洗滌潔凈的100ml(或50m)移液管2~3次,然后精確吸取100ml硫酸銅溶液,注入已經(jīng)用水洗凈且擦的塑料杯中。在泡沫塑料蓋中插入0.1℃刻度的溫度計和具有攪動槳的塑料攪棒。蓋好此蓋子。
（3）旋轉(zhuǎn)塑料攪棒,不斷攪動溶液[注1,每隔30秒記錄一次溫度,至溶液與量熱器達(dá)到平衡，而溫度保持恒定。(一般共約2分鐘。
（4）迅速向溶液中加入3克鋅粉,立即蓋好蓋子,仍不斷攪拌,并繼續(xù)每隔30秒記錄一次溫度。記錄溫度至上升到最高溫度數(shù)值后再繼續(xù)測定3分鐘.以時間0(分)為橫軸,溫度T(K)為縱軸,作圖。用外推法[注2]求得反應(yīng)前后溶液的溫度變化△T，如圖10-2所示。
設(shè)溶液的比熱c為4.18焦·克-1·開-1,溶液的密度d為1.0克·毫升-1(均近似地以純水在298K左右的數(shù)值計),量熱器所吸收的熱量予以忽略，根據(jù)式(10-1)計算反應(yīng)的焓變△H及實驗測定的誤差。
[注1]若有條件,可設(shè)法使用磁攪拌器,這樣實驗結(jié)果可更接近理論值。定圖10-2反應(yīng)時間與溫度變化的關(guān)系（九料化工http://f670.cn/）
[注2]由于反應(yīng)后的溫度需要一些時間才能升到,最高數(shù)值，而本實驗所用簡易量熱器又非嚴(yán)格的絕熱體系,因此在實驗時間內(nèi),量熱器不可避免地會與環(huán)境發(fā)生少量熱交換。采用外推法可適當(dāng)?shù)叵@一影響。
五、化學(xué)反應(yīng)焓變的測定實驗前準(zhǔn)備的思考題
(1)為什么實驗中所用鋅粉只需用臺天平稱取;而對于所用CuSO4溶液的濃度與體積則要求比較精確？
(2)如何根據(jù)實驗結(jié)果計算反應(yīng)的焓變?
(3)如何配制250ml 0.200 M CuSO4溶液?操作中有哪些應(yīng)注意之處?
(4)對于所用量熱器包括塑料杯、攪棒及溫度計等有什么要求?是否允許有殘留的洗滌水滴?為什么?
(5)對于△T的數(shù)值為什么不取溶液剛混和后的溫度或混和后溶液的最高溫度作為溫度上限值,而采用-T圖的外推法求之。
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