化学反应摩尔焓变的测定

(2)将量热计放在电磁搅拌器上,接通电源,搅拌溶液,转速以使水产生0.5~1cm深的旋涡为宜。每隔30s读取一次量热计中冷水的温度,边读边记录直至量热计中的水温保持热平衡(约3min)。

(3)用量筒量取100ml热水(温度比冷水高20~25℃左右),将温度计插入水中,待温度计的温度上升到最高且开始下降后,每隔30s读取一次温度读数,连续测定3min后(不能停秒表),将量筒中的热水迅速全部倒入量热计中,立即盖上盖子,并及时、准确继续读取混合后的水温(先每10s一次测一分钟,再每30s测一次),连续测定8min。

(4)实验结束,打开量热计盖子,倒出量热计中的水,擦干反应杯和搅拌子备用。

冷水温度Tc取测定的恒定值,热水温度Th和混合水的温度Tm可由作图外推法求得(参见实验图1.1)

3.反应的摩尔焓变的测定

(1)在台式天平上称取1.5g锌粉(托盘上放称量纸),并将锌粉倒入量热计中。

(2)洗净并擦干刚用过的有反应杯,并使其冷却至室温。用量筒量取100ml配制好的硫酸铜溶液,注入量热计中(量热计是否事先要用硫酸铜溶液洗涤几次,为什么?使用量筒有哪些应注意之处?),盖上量热计盖子。

(3)开动电磁搅拌器,不断搅拌溶液,并用秒表每隔30s记录一次温度读数。注意要边读数边记录,直至溶液与量热计达到热平衡,而温度保持恒定(一般约需3min)。

(4)加入锌粉,并同时开启秒表,记录开始反应的时间,继续不断搅拌,并

4

每隔10s记录一次温度读数,测一分钟,然后每隔30s记录一次温度读数,持续测定5min。

(5)实验结束后,小心打开量热计的盖子。

取少量反应后的澄清溶液置于一试管中,观察溶液的颜色,随后加入1~2滴0.1mol·L-1Na2S溶液,从产生的现象分析生成了什么物质,并说明锌与CuSO4溶液反应进行的过程。

倾出量热计中反应后的溶液,关闭电磁搅拌器,收回所用的搅拌子,将实验中用过的仪器洗涤干净,放回原处。 五、数据记录和处理

1.数据记录 室温T/K:

CuSO4·5H2O晶体质量m(CuSO4·5H2O)/g: CuSO4溶液的浓度c(CuSO4)/(mol·L-1): 温度随实验观察时间的变化: (1)量热计热容的测定

时间(t)/s 冷水Tc/K 温度 热水Th/K 混合后水的Tm/K (2)反应的摩尔焓变的测定

时间(t)/s 温度(T)/K 5

2.作图与外推

(1)量热计的热容Cb

用实验步骤2测定的温度对时间作图,得时间温度曲线(如实验图1.2)。外推得混合时热水的温度Th,混合后水的温度Tm;Tc为冷水的温度,取测定的恒定值。

(2)反应的摩尔焓变

用实验步骤3所测定的温度对时间作图,得时间-温度曲线(如实验图1.2)。得出T1和外推值T2

实验图1.2 量热计热容测定时实验温度随时间的变化 图1.3 反应的摩尔焓变测定时温度随时间的变化

实验中温度到达最高值后,往往有逐渐下降的趋势,如实验图1.3所示。这是由于本实验所用的很简易量热计不是严格的绝热装置,它不可避免地要与环境发生少量热交换。实验图1.3中,线段bc表明量热计热量散失的程度。考虑到散热从反应一开始就发生,因此应将该线段延长,使与反应开始时的纵坐标相交于d点。图中ddˊ所示的纵坐标值,就是用外推法补偿的由热量散失造成的温度差。为了获得准确的外推值,温度下降后的实验点应足够多。

3.量热计热容Cb和反应的摩尔焓变?rHm的计算

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