Физикалық ЖӘне коллоидтық химия
жүктеу/скачать 1,52 Mb.
|
1 fiz himiy lab gumjstar
- Бұл бет үшін навигация:
- Тұздың еру жылуын өлшеу
- Бейтараптану жылуын анықтау
- Зертханалық жұмыс № 3
| Зертханалық жұмыс № 2
ЕРУ ЖӘНЕ БЕЙТАРАПТАНУ РЕАКЦИЯЛАРЫНЫҢ ЖЫЛУ ЭФФЕКТІЛЕРІН АНЫҚТАУ Құрал-жабдықтар және реактивтер: Изотермиялық калориметр, термометр 0-50°С, зерттелуге тиіс тұз, қышқыл, негіздер ерітіндіері. Тәжірибе №1. Тұздың еру жылуын өлшеу Еритін заттың табиғатына байланысты және еріткішке байланысты ерудің барысын жылу сіңіре немесе бөле жүруі мүмкін. Қатты заттар ерігенде оның кристалдың торы бұзылады да, энергия жұмсалады.(балқу жылуы). Мұнымен қатар, еритін зат еріткішке химиялық байланысқа түседі. Бұдан еру жылуы еритін заттың балқу жылуының алгебралық жиынтығын құрайды және оның еріткішпен химиялық байланысқа түсу жылуын тудырады. Еру жылуы еріткіштің жіне еритін заттың белгілі бір мөлшеріне байланысты. Сұйытылған ерітіндіде еру жылуы концентрацияға тәуелді бола бермейді де, берілген зат үшін іс жүзінде тұрақты жылу изоляторы стакандар арасындағы әуе қабаты болады. Жылу эффектісін өлшегенде калориметрдегі реакцияның температура өзгерісін және Ск калориметр системасының жылу сыйымдылығын анықтап алу қажет, сонда ∆H энтальпия өзгерісі: ∆Н=Cк·∆t. Ск калориметриялық системаның жылу сыйымдылығын шамамен есептеу жолына анықталады ол өлшенуге тиіс сұйықтан және қыздырылған калориметр бөлігінің жылу сыйымдылығынан стақан, араластырғыш, калориметр константасын анықтайтын термометрдің сұйыққа батырылған бөлігінен құралады. Ск калориметрді бір градусқа қыздыруға қажет жылу мөлшерін көрсетеді. Ск-ны прибордың жекелеген бөліктерінің өндірген массасын шыны мен металдың меншікті жылу сыйымдылығына тиісті шаманы есептей отырып анықтауға болады: Ск=Cт∙Вт+Сст∙Встакан+∆Vcтериометр (1) мұндағы: ∆V- термометрдің толғын бөлігінің көлемі. Жұмысты орындау реті Қыздыруға тиіс калориметрдің барлық бөлігін және термометрдің толы бөлігінің көлемін анықтаңдар. ∆V анықтау үшін термометрді калориметрдің стаканына қанша тереңдікке салынса, мензуркаға сонша тереңдікке салу керек. Меншікті жылу сыйымдылықтары: стакандікі – 0,8 кДж/кг град, термометрдікі – 1,90 кДж/кг град, судың және сұйыт, электролит ерітіндісінікі – 4,19 кДж/кг град. Ск-ны формула бойынша есептеңдер. Калориметрге 200 мл су құйыңдар және оны араластырғыш және термометрі бар қақпақпен қойылған судың температурасын жазып алыңдар. 5-7 гр өлшенген тұзды алып, калориметрге салыңдар. Ерітіндіні жақсылап араластыра отырып, тұз еріген соң, температураның өзгерісін анықтаңдар. Тұздың еру жылуын (1) формула бойынша есептеңдер.
мұндағы: М-тұздың молекул.массасы q-өлшеп алған тұз мөлшері, кг Мұғалімнен алған мәліметтері бойынша тәжірибенің салыстырмалы қателігін процентпен есептеп жазыңдар. Салыстырмалы қателік =  *100% (3)
Тәжірибе №2. Бейтараптану жылуын анықтау Бейтараптану жылуы деп бейтараптану кезіндегі энтальпия өзгерісін айтады. Калориметрге тура көлемі өлшенген 100 мл 1н қышқыл құйып, осы ерітіндінің температурасын анықтау қажет. Осы ерітіндіге тура өлшенген 100 мл 1н сілті қосып әрбір 5-7 мин.сайын температура өзгерісін (∆t) өлшеу. Бейтараптау жылуын мына формула бойынша анықтаймыз: ∆Н =  (4)
мұндағы: Ск – калориметрдің жылу сыйымдылығы (тәжірибе бойынша) ∆t- бейтараптану реакциясының температура өзгерісі n- әрекеттесуші заттардың моль саны. Тәжірибенің салыстырмалы қателігін өлшеңдер. «ТЕРМОДИНАМИКА» ТАҚЫРЫБЫНА ТИПТІК ЕСЕПТЕР ШЫҒАРУ.
Шешуі: Ұлғаю жұмысы: А=n∙2,303∙R∙T∙lgV2/V1 Мұндағы: n-заттың к моль саны. n-шаманы анықтау үшін сутегінің көлемін қалыпты жағдайға келтіреміз: V̥̥ = Газдың молярлық көлемін пайдаланып табамыз: n =  = 0,044 кмоль
Осыдан ұлғаю жұмысы: A = 0,044∙ 2,303∙ 8314∙ 333  = 196,1
2-мысал. Әлеметтерден түзілген метил спиртінің энтальпиясын есептеу. Cқатты + 2H2 газ + 1/2O2 газ = CH3OH сұйық + ΔHx Төмендегі берілгендерді пайдалана отырып: ΔНжану Сқатты = -393,78 ∙ 106 Дж/кмоль ΔНжану Н2 газ = -286,03 ∙ 106 Дж/кмоль ΔНжану СН3ОН сұйық = -627,59 ∙ 106 Дж/кмоль ΔНжану O2 = 0 Гесс заңы бойынша реакцияның жылу эффектісі берілген заттың және реакция өнімінің жану жылуының шамасына тең: ΔНжану = ΔНжану барлық заттың – ΔН барлық өнім жануы Стехиометриялық коэффициентті еске ала отырып, спирттің түзілу энтальпиясын табамыз: ΔНх = -393,78 ∙ 106 + [2∙(-286,03∙106) - (627,59∙106)] = -338,25 Дж/кмоль 3-мысал. Көлемдері бірдей 0,05 кмоль оттек пен 0,2 кмоль гелийді араластырғандағы энтропия өзгерісін анықтау. Жүйедегі температура тұрақты. Шығарылуы. Жүйенің энтропия өзгерісі әрбір газдың ұлғаю энтропиясының өзгерісінен туады: ΔSжалпы = ΔS Бірдей көлемдегі газдарды араластырғанда, әрқайсысының көлемі екі есе артады: ΔS  =  = 0,05∙8315∙ = 286,9 Дж/кмоль∙град
ΔS =  Дж/кмоль∙град
ΔSжалпы = 1147,5 + 286,9 = 1,434∙103 Дж/кмоль∙град 4-мысал. 120°С-тан 130°С дейін қыздырғандағы 1 кмоль СuO-ның энтропия өзгерісін анықтау, егер жылу сыйымдылығы төмендегі формуламен анықталса: Cp = 49,35∙103 + 41,9T Шешуі: Белгілі бір температура аралығындағы энтропия өзгерісі төмендегідей формуламен өлшенсе: ΔS = ΔS = 
5-мысал. 400 кмоль суда еріген 25,8 кг тұздан түзілген ерітіндінің энтальпия өзгерісі – 9,8∙106 Дж құраса, 1 кмоль CaCl2∙H2O еру жылуын анықтау. Шешуі: CaCl2 кмоль саны 25,8/129=0,2. 1кмоль CaCl2∙H2O 400 кмоль судағы еру жылуы мынаған тең: ΔH = (-9,8∙106)/0,2 = -49,0∙106 Дж/кмоль. 6-мысал. Адиабатикалық ұлғаю нәтижесінде қысымы 20 есе азайса, газдың көлемі неше есе өседі? Ср/Cv = 2,55 Шешуі: Адиабат теңдеуін пайдаланып, pVγ=const және Гей-Гюссан заңы бойынша p1V1=p2V2 мынаны табамыз: p1/p2=(V2/V1)γ. Бірақ γ=Cp/Cv=2,55 20=(V2/V1)2,55 Теңдеуді логарифмдеп табамыз: lg 20=2,55∙lgV2/V1 lgV2/V1 = 1,3010/2,55=0,51 V2/V1 = 3,24 Газдың көлемі 3,24 есе өсті. «ТЕРМОДИНАМИКА» ТАҚЫРЫБЫНА СҰРАҚТАР: Термодинамиканың алғашқы бастамасының математикалық ұғымын және түсінігін беріңіз. Изобаралық, изотермиялық, адиабаталық жағдайлардағы жұмыс қалай есептеледі? Гесс заңының маңызы және одан туындайтын жағдайлар. Жылу сыйымдылығы мен жылу эффектісінің температураға тәуелділігі неге байланысты? Жылу сыйымдылығы деген не? Сіздерге жылу сыйымдылығының қандай түрі белгілі? Олар қалай байланысқан? Еру жылуы, бейтараптану жылуы, гидратация жылуы, түзілу жылуы мен заттардың жану жылуын айырып беріңіз. Тұздар ерігенде жылу бөліну (немесе сіңірілу) себебін түсіндіру. Ішкі энергия дегеніміз не? Және оның энтальпиямен байланысы қандай? Зертханалық жұмыс № 3 СУТЕК ПЕРОКСИДІНІҢ ЫДЫРАУ ЖЫЛДАМДЫҒЫН ЕСЕПТЕУ Мақсаты: Сутек пероксидінің ыдырау жылдамдығын катализатор қатысында газометрлік әдіспен зерттеу. Тәжірибе нәтижесінде алынған мәліметтер бойынша реакция жылдамдығын, жылдамдық константасын және активтену энергиясын есептеу. Приборлар мен реактивтер: 1. Теңестіру склянкасы бар бюретка; 2. 100 мл-лік реакциялық колба; 3. Термостат; 4. Секундомер; 5. Термометр; 6. Шыны түтікше; 7. Өлшеуіш цилиндр, пипетка; 8. 10% -тік сутек пероксиді ерітіндісі; 9. 1% -тік калий бихроматы ерітіндісі. Сутек пероксидінің сулы ерітіндісінің ыдырау теңдеуі: Н2О2 → Н2О + ½ О2 Әдетте бұл реакция баяу жүреді; ал катализатор қатысында және температураны жоғарылатқана реакцияның жылдамдығы айтарлықтай жоғарылайды. Реакция жылдамдығы белгілі-бір уақыт аралығында бөлінген оттектің көлемімен анықталалды. Тәжірибе 1-суретте көрсетілген приборда жүргізіледі.
1 – реакция жүретін ыдыс; 2 – бюретка; 3 – теңестіру ыдысы; 4 – термостат. Сурет 1 – Сутек пероксидінің ыдырау реакциясы жылдамдығын газометриялық әдіспен зерттеу қондырғысының схемасы. Катализатор ерітіндісі бар реакциялық колбаны (90 мл 1% К2Сr2О7) сәйкес температурадағы термостатқа салып, ерітінді термостат температурасына бейімделгенше 20-30 минут ұстайды. Колбаға 3 мл 10%-тік сутек пероксиді ерітіндісін құяды, сұйықтықты шыны түтікшемен араластырады және газ жүретін бюреткаға жалғанған тығынмен жабады жүктеу/скачать 1,52 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|
(2)
= 
= 0,984 м3
