Лабораторна робота №3. Питання для підготовки до виконання лабораторної роботи

 

ВИЗНАЧЕННЯ ТЕПЛОТИ ГІДРАТОУТВОРЕННЯ

КУПРУМ (II) СУЛЬФАТУ

Питання для підготовки до виконання лабораторної роботи

1. Поняття теплоти гідратоутворення. Теплоти рочинення.

2. Чим визначається знак теплоти розчинення?

3. Застосування закону Гесса до визначення теплоти гідратоутворення, за відомою теплотою розчинення.

Мета роботи: визначення теплоти гідратоутворення купрум (ІІ) сульфату.

Етапи роботи:

1. Визначити інтегральну теплоту розчинення кристалогідрату.

2. Визначити інтегральну теплоту розчинення безводної солі.

3. Обчислити теплоту утворення кристалогідрату за різницєю теплоти розчинення безводної солі та кристалогідрату.

Методика виконання роботи. Теплову сталу калориметра розрахувати, як зазначено в роботі 1. Зібрати прилад (див. рис.1.1). Мідний купорос CuSO₄× 5H₂O подрібнити у фарфоровій ступці. Близько 7, 5 г його зважити з точністю до 0, 1г і помістити в зважену пробірку. Пробірку із сіллю зважити з точністю до 0, 001 г. По різниці з порожньою пробіркою обчислити наважку. В склянку відважити 297 г води з точністю до 0, 01г. Реакція йде з поглинанням тепла. Вимірювання і запис результатів аналогічні роботі 1.

Близько 10 г мідного купоросу роздрібнити в фарфоровій чашці і нагріти, помішуючи, поки не утвориться біла безводна сіль. Отриману сіль негайно пересипати в пробірку і закрити гумовою пробкою. Після охолодження солі взяти наважку 4, 5 г безводної солі і провести вимірювання аналогічно першому. Наважки безводної солі і кристалогідрату добирають так, щоб концентрації розчинів, що утворюються, були однаковими.

За експериментальними даними для обох калориметричних дослідів будують графіки зміни температури з часом і графічно визначають DТ.

Інтегральну теплоту розчинення безводної солі і кристалогідрату розраховують за формулою 1.12.

Теплоту гідратоутворення розраховують за формулою 1.10.

Контрольні питання

1. Дайте визначення поняття " термодинамічна система".

2. Яка термодинамічна система називається відкритою, закритою, ізольованою, гомогенною, гетерогенною?

3. Чи може виконувати роботу ізольована система?

4. У чому полягає відмінність між інтенсивними і екстенсивними властивостями системи?

5. Дайте визначення поняття " функція стану системи".

6. Які процеси називають оборотними, а які необоротними? Що є рівноважний, самодовільний, круговий процес?

7. Навіщо в термодинаміку введене поняття оборотного процесу?

8. Як обчислити роботу необоротного процесу?

9. Сформулюйте закон збереження і перетворення енергії.

10. Дайте визначення понять " внутрішня енергія", " ентальпія", " теплота" і " робота".

11. Які формулювання першого закону термодинаміки вам відомі?

12. Напишіть рівняння першого закону термодинаміки в диференціальній та інтегральній формах.

13. Нескінченно мала зміна яких з величин, що входять в рівняння першого закону термодинаміки, є в загальному випадку повним диференціалом?

14. Які окремі випадки, коли величини, що входять в рівняння першого закону термодинаміки, не є функціями стану, стають ними.

15. Напишіть формулу, що показує, в якому співвідношенні знаходяться ентальпія та внутрішня енергія.

16. В яких випадках для хімічної реакції можна знехтувати різницею між dH і dU?

17. Чому дорівнює зміна внутрішньої енергії ідеального газу при сталій температурі, якщо цей газ піддати ізотермічному стисненню або розширенню?

18. Що називається тепловим ефектом хімічної реакції?

19. Згідно з першим законом термодинаміки теплота є функція процесу. Закон Гесса стверджує, що тепловий ефект хімічної реакції не залежить від шляху процесу. Дайте пояснення цій суперечності.

20. Доведіть, що закон Гесса – окремий випадок першого закону термодинаміки.

21. Виведіть співвідношення, яке зв’язує Q_р і Q_v для:

а) ідеальних газів; б) реальних газів; в) конденсованих речовин.

22. Поясніть, чи може Q_р дорівнювати Q_v?

23. Як обчислити тепловий ефект реакції, який неможливо визначити експериментально?

24. Що називається теплотою згоряння і теплотою утворення речовини?

25. Що приймається за стандартний стан речовини?

26. Напишіть формули для розрахунку теплового ефекту хімічної реакції: а) по теплотам утворення вихідних речовин і продуктів реакції; б) по теплотам згоряння вихідних речовин і продуктів реакції.

27. Яке співвідношення між С_р і С_v для ідеального газу?

28. Чому дорівнюють С_р і С_v одно-, двох- і трьохатомного ідеальних газів?

29. Як залежить тепловий ефект хімічної реакції від температури і чим визначається характер цієї залежності?

30. Якими емпіричними рівняннями залежності теплоємності від температури користуються при виведенні інтегрального рівняння Кірхгофа?

31. При яких умовах тепловий ефект реакції не залежить від температури?

32. Чому буде дорівнювати робота нагрівання 2 молів гелію на один градус в закритій посудині об'ємом 1 м³?

33. Два гази – одноатомний і двоатомний – адіабатно розширюються. Для якого з цих газів робота розширення буде більшою, якщо число молей обох газів однакове, а температура того та іншого газу знизилася на однакове значення?

34. Однакова кількість молів двох газів x і y в ідеальному стані ізотермічно стискуються від V₁ до V₂. Температура обох газів однакова, але теплоємність газу х в півтора рази менше теплоємності газу у. Напишіть формулу для розрахунку роботи цього процесу і вкажіть, для якого з цих газів робота розширення буде більшою.

35. В якому з процесів при однакових початкових умовах робота розширення ідеального газу від об'єму V₁ до об'єму V₂ буде більшою в ізотермічному, адіабатному або ізобарному?

36. Один моль одноатомного і двоатомного газів при однакових початкових умовах ізобарно нагріваються на сто градусів. Для якого з цих газів робота розширення буде більшою?

37. В ідеальному стані 1 моль газу ізобарно нагрівається. Напишіть формулу для розрахунку зміни ентальпії газу в цьому процесі, якщо теплоємність в даному інтервалі температур стала.

38. Зміна теплоємності в ході реакції в деякому інтервалі температур менше нуля. Як змінюється тепловий ефект цієї реакції при підвищенні температури в даному інтервалі?

39. Що таке теплоти утворення, нейтралізації, розчинення, розведення?

40. Опишіть методи визначення теплової сталої калориметра і істинної зміни температури в ньому. Чому треба записувати хід температури, а не тільки початкове і кінцеве значення її?

41. Як використовувати закон Гесса для визначення DН реакції, що неможливо при експериментальному визначенні? Привести приклади.

42. Чому DH нейтралізації залежить від природи реагуючих речовин?

 

Тема 2: ХІМІЧНА РІВНОВАГА