Порядок выполнения работы.

В калориметрическую пробирку (стакан) наливают 300 мл воды, погружают термометр и мешалку, закрывают, и оставляют на 10-20 мин. для выравнивания температур всех частей калориметра и жидкости. Спустя 10-20 мин.после сборки калориметра, включают секундомер и начинают запись температуры через каждые 30 сек. с точностью до 0,002°С при непрерывном перемешивании. После n-го замера, не переставая размешивания, всыпают 6г КСl через воронку. Показания термометра записывают еще в течение 5 мин, Первые n отсчетов составляют так называемый "начальный период" - период, в течение которого по изменению температуры до начала теплового процесса устанавливается наличие или отсутствие тепло­обмена калориметра с окружающей средой. После высыпания KCl темпе­ратура воды в сосуде сначала падает, некоторое время остается постоянной, затем начинает равномерно расти, возвращаясь к темпе­ратуре окружающей среды. Замером температуры, с которого начина­ется ее равномерное повышение, кончается главный период опыта, а начинается конечный. Для конечного периода делают ещё 10 измерений.

Тоже проделывают с кристаллогидратом.

Обработка экспериментальных данных.

Полученные результаты заносят в таблицу:

Время от начала опыта, мин	Показания термометра Бекмана, град
0	...
0,5	...

Для точного определения ∆T было бы идеально, если бы перед началом исследуемого процесса и по его завер­шении температура в калориметрическом стакане оста­валась постоянной: T₁ до процесса и Т₂ после него. В ре­альных условиях температура калориметрической системы непрерывно изменяется как до, так и после процесса вслед­ствие теплообмена с окружающей средой. Таким обра­зом, при определении ∆T необходимо внести поправку на теплообмен.

Весь опыт делят на три периода: 1) предварительный, продолжающийся не менее 5 минут; 2) главный — вре­мя протекания исследуемого процесса, с продолжитель­ностью 2-3 минуты; 3) заключительный, продолжающийся также не менее 5 минут.

По экспериментальным данным строят график зави­симости изменения темпе­ратуры во времени (рис.2), по которому находят ∆T – изменение температуры.

Рис.2. График изиенеия температуры во времени.

Время, относящееся к уча­стку АВ, называется начальным периодом, ВС —

главным, CD— конечным. Чтобы определить действительное из­менение температуры ∆t, не искаженное тепловым обменом, про­исходящим в течение главного периода, продолжают линии АВ и CD до пересечения с вертикальной прямой EF, лежащей между В и С. Положение линии EF находится построением. Для этого точки т и п, соответствующие начальной и конечной температу­рам главного периода, наносят на ось ординат. Через середину отрезка тп проводят линию КР. Пересечение этой линии с кривой ВС дает точку l, определяющую положение прямой EF. Отрезок EF и будет действительным изменением температуры системы. Ха­рактер линии ВС зависит от условий протекания теплового про­цесса (например, от размешивания), наклон линий АВ и CD за­висит от характера теплообмена с окружающей средой.

Таким образом, по виду кривой ABCD можно судить о качестве проведенного опыта.

На основании полученных данных вычисляют постоянную калориметра К:

,

Где Q’-молярная теплота растворения KCl(18594 Дж/моль); G-навеска воды; g-навеска KCl; c-теплоемкость раствора, принимается равной теплоемкости растворителя(4,1 кДж/град кг); M- молярная масса КСl.

Количество воды в твердом CuSO₄ xH₂O или соотношение количеств кристаллогидратов разных форм можно установить калориметрически. Для этого нужно знать (из таблиц) теплоты растворения безводного CuSO₄ и всех форм гидратов и определить экспериментально теплоту растворения 1г исследуемого образца.

Теплоты растворения q 1г СuSO₄ xH₂O в 50 мл воды(Дж/г):

СuSO4	СuSO4 H2O	СuSO4 3H2O	СuSO4 5H2O
417,0	219,0	70,9	-46,9

На основании этих данных и экспериментально определенной теплоты растворения 1г исследуемой соли CuSO₄^.xH₂O q, можно установить, какой тип равновесия существует в данном случае. Величина q зависит от того, в каком соотношении в исследуемом образце смешанны гидраты CuSO₄. Если q составляет 219 - 417 Дж/г, то в системе содержится CuSO₄ H₂O и CuSO₄. Если 71<q<219, то равновесие описывается уравнением (II) и, наконец, если q составляет от -47 до 71 Дж, то равновесие описывается уравнением (III).

Расчет теплоты растворения соли:

где: q – теплота растворения 1г соли, G – навеска воды, g – навеска соли, K – постоянная калориметра, ∆Т – интервал температуры(опыт).

Пример расчета. Вычислить процентное содержание воды в смеси кристаллогидратов, если теплота растворения в 150 мл 3г соли составляет 240 кДж.

Вычисляем теплоту растворения 1г соли: Q=240/3=80 кДж. По данным таблицы система состоит из CuSO₄ H₂O и CuSO₄3H₂O.

Решаем систему уравнений:

x+y=3,

219x+70,9y=240;

x-содержание CuSO₄ H₂O, а y- CuSO₄3H₂O.

Вычисляем количество молей воды в смеси кристаллогидратов

v=3y/M(CuSO₄3H₂O)+x/M(CuSO₄ H₂O).

Определяем массу воды:

g(H₂O)=vM(H₂O)

Определяем процентное содержание воды в соли:

γ= g(H₂O)*100/m

где m – масса навески соли.

Форма отчета. Отчет должен содержать название и цель работы, краткие теоретические положения, таблицы экспериментальных данных, графики изменения температуры во времени (на миллиметровой бумаге), результаты расчета (масса воды в кристаллогидрате).