1. Wyznaczanie ciepła neutralizacji kwasu

Ćwiczenia laboratoryjne
z chemii fizycznej
1. Wyznaczanie ciepła neutralizacji kwasu
PAŃSTWOWA WYŻSZA SZKOŁA ZAWODOWA W GŁOGOWIE
Przygotowanie do laboratorium
Zapoznać się z:
K. Pigoń, Z. Ruziewicz Chemia Fizyczna, PWN Warszawa 2006
Rozdz. 1.3.
A. Olszowski, Doświadczenia fizykochemiczne Oficyna Wydawnicza PWr (2004)
rozdz. 2.1 i 2.2 (35-50) oraz ćwiczenie 2-4 (str. 65-68)
Wykonanie ćwiczenie
1. W dużej zlewce odważyć 350 g roztworu NaOH (lub KOH) o stężeniu 1 M.
Do probówki pomiarowej odmierzyć 20 cm3 wydanego roztworu kwasu. Kalorymetr przykryć
przykrywką, probówkę, termometr i mieszadło umocować w odpowiednich miejscach
przykrywki, jak pokazano na rysunku poniżej.
2. Włączyć mieszadło i odczekać 10 min. Po tym czasie notować temperatury co pół minuty. Po
upływie 5 min (okres wstępny) rozbić prętem probówkę (7).Wciąż odczytywać temperaturę co
pół minuty. W reakcji zobojętniania okres główny trwa nie dłużej niż 2 - 3 min. (zobojętnianie
jest szybką reakcją), dlatego od momentu rozbicia probówki, pomiary temperatury powinny
trwać 15 - 20 min. Po zakończeniu pomiarów, rozmontować układ, umyć naczynie i wysuszyć.
3. W podobnym doświadczeniu wyznacza się ciepło rozcieńczania kwasu. Do naczynia odważyć
taką samą ilość wody destylowanej jak zasady w poprzednim doświadczeniu. Dalej zadanie
wykonywać tak jak w punkcie 2.
4. Jeżeli wystarczy czasu, należy zmiareczkować wydany kwas w celu wyznaczenia jego stężenia
Biuretę napełnić 0,2 M roztworem NaOH, do kolby stożkowej odmierzyć 5 cm3 badanego kwasu,
dodać kilka kropli indykatora i dodać 5 cm3 wody destylowanej. Dodawać małymi porcjami
zasadę z biurety, do momentu, aż zmieni się zabarwienie roztworu w kolbie. Zanotować ilość
dodanej zasady. Miareczkowanie można powtórzyć, w celu zwiększenia dokładności dodawania
odczynnika miareczkującego w okolicy punktu końcowego.
Opracowanie wyników:
Uzyskane wyniki zestawić w zaprojektowanych tabelach.
Narysować dokładne wykresy zależności temperatury (T w K) od czasu (t w s) [T = f(t)] dla
pierwszego i drugiego doświadczenia. Wyznaczyć zmiany temperatur (∆T) metodą graficzną.
W pierwszym doświadczeniu, na podstawie równania bilansu ciepła:
(r + mzcz + mkck) ∆T1 – (∆HZ + ∆HR) = 0
gdzie: r – pojemność cieplna kalorymetru (poda prowadzący zajęcia); mz - masa 1 M zasady
(w g); cz - ciepło właściwe zasady (dla 1 M NaOH cz = 4,017 J·g-1K-1), mk - masa badanego
kwasu (20 cm3·ρ [g], p — gęstość kwasu (w g/cm3) - poda prowadzący zajęcia), ck - ciepło
właściwe kwasu (poda prowadzący zajęcia), ∆T1 – zmiana temperatur wyznaczona dla
pierwszego doświadczenia,
wyznacza się sumę ciepła zobojętniania i rozcieńczania (∆HZ + ∆HR).
W drugim doświadczeniu, na podstawie równania bilansu ciepła:
(r + mwcw + mkck) ∆T2 –∆HR = 0
gdzie: mw - masa wody (taka jak masa zasady) (w g); cw - ciepło właściwe wody (4,175 J·g-1K-1),
∆T2 – zmiana temperatur wyznaczona dla drugiego doświadczenia, znaczenie pozostałych
symboli jak powyżej,
wyznacza się ciepło rozcieńczania (∆HR).
Różnica między ciepłami wyznaczonymi w pierwszym (∆HZ + ∆HR) i w drugim doświadczeniu
(∆HR) jest szukanym ciepłem zobojętniania kwasu.
Jeżeli zmiareczkowano wydany kwas należy obliczyć jego stężenie:
nk = nz
ckVk = czVz
gdzie: n oznacza liczbę moli kwasu (k) i zasady (z), ck – stężenie kwasu (szukane!!), cz – stężenie
zasady użytej do miareczkowania (0,2 M), Vk – objętość kwasu (5 cm3), Vz – objętość za Jeżeli
zmiareczkowano wydany kwas należy obliczyć jego stężenie:
nk = nz
ckVk = czVz
gdzie: n oznacza liczbę moli kwasu (k) i zasady (z), ck – stężenie kwasu (szukane!!), cz – stężenie
zasady użytej do miareczkowania (0,2 M), Vk – objętość kwasu (5 cm3), Vz – objętość zasady
zużyta do miareczkowania kwasu.
Na tej podstawie obliczyć molowe ciepło zobojętniania: ∆HZ = ∆HZ/nk.