化学反应焓变的测定
化学试剂,九料化工商城 / 2020-10-22
一、化学反应焓变的测定实验目的
1.了解测定化学反应恰变的原理和方法;
2.进一步练习天平、容量瓶和移液管的使用等基本操作。
二、化学反应焓变的测定提要
化学反应通常是在恒压的条件下进行的,此时反应的热效应叫做等压热效应:在化学热力学中则用反应体系热焓H的变化△H(简称焓变)来表示。对于放热反应,△H为“一”值;对于吸热反应,△H为“+”值。
例如,在298.15K下,1摩尔锌置换硫酸铜溶液中的铜离子时,放出217千焦的热量,即反应Zn+Cu2+=Zn2++Cu的△H▪298=-217千焦·摩-1。
由溶液的比热和反应前后溶液的温度变化,求得上述反应的焓变。计算公式如下：
△H=-△T▪c▪V▪d▪1/n▪1/1000(千焦·摩-1) (10-1)
式中,△H—反应的信变(千焦·摩-1)
△T—反应前后溶液的温度变化(开)
C—溶液的比热(焦·克-1▪开-1)
V—溶液的体积(毫升)
d—溶液的密度(克·毫升-1)
n—V毫升溶液中溶质的摩尔数。
三、仪器和药品
1.仪器
分析天平台天平(公用)有搅动桨的塑料搅棒温度计(-5~+50℃,具有0.1℃刻度)玻璃棒\烧杯(100ml)容量瓶(250ml)移液管(100ml或50m)吸气橡皮球、量热器[注]滤纸碎片
[注]测定反应热量变化的装置与一般反应器不同。它应是一个绝热的容器,以防止热量散失;而且附有温度测量装置及搅拌器。这种装置叫做量热器或卡路里计。本实验中使用筒单的自制量热器:250ml塑料杯放在1000ml大烧杯中,两杯之间填以泡沫塑料,并配上聚苯乙烯泡沫塑料盖(图10-1)。
2.药品
硫酸铜CuSO4▪5H20(固、分析纯)
锌粉(化学纯）
四、化学反应焓变的测定实验内容
1.准确浓度的硫酸铜溶液的配制
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计算配制250m1 0.200M硫酸铜溶液所需uSO4▪5H2O的重量(应在实验前预先算好）。用分析天平称量(只要求3位有效数字)。
在盛有已称好的CuSO4▪5H2O的烧杯中,加入约20ml去离子水,用玻璃棒搅拌,使硫酸铜完全溶解,将此溶液沿着玻璃棒注入洁净的250ml容量瓶中,再用少量水淋洗烧杯及玻璃棒数次，洗涤溶液也注入容量瓶中,最后加水到刻度,塞好瓶塞,将瓶内溶液混和均匀(容量瓶的使用方法参看13页)
2.化学反应变的测定
（1）用台天平称取3克锌粉。
（2）用配制好的硫酸铜溶液洗涤洁净的100ml(或50m)移液管2~3次,然后精确吸取100ml硫酸铜溶液,注入已经用水洗净且擦的塑料杯中。在泡沫塑料盖中插入0.1℃刻度的温度计和具有搅动桨的塑料搅棒。盖好此盖子。
（3）旋转塑料搅棒,不断搅动溶液[注1,每隔30秒记录一次温度,至溶液与量热器达到平衡，而温度保持恒定。(一般共约2分钟。
（4）迅速向溶液中加入3克锌粉,立即盖好盖子,仍不断搅拌,并继续每隔30秒记录一次温度。记录温度至上升到最高温度数值后再继续测定3分钟.以时间0(分)为横轴,温度T(K)为纵轴,作图。用外推法[注2]求得反应前后溶液的温度变化△T，如图10-2所示。
设溶液的比热c为4.18焦·克-1·开-1,溶液的密度d为1.0克·毫升-1(均近似地以纯水在298K左右的数值计),量热器所吸收的热量予以忽略，根据式(10-1)计算反应的焓变△H及实验测定的误差。
[注2]由于反应后的温度需要一些时间才能升到,最高数值，而本实验所用简易量热器又非严格的绝热体系,因此在实验时间内,量热器不可避免地会与环境发生少量热交换。采用外推法可适当地消除这一影响。
五、化学反应焓变的测定实验前准备的思考题
(1)为什么实验中所用锌粉只需用台天平称取;而对于所用CuSO4溶液的浓度与体积则要求比较精确？
(2)如何根据实验结果计算反应的焓变?
(3)如何配制250ml 0.200 M CuSO4溶液?操作中有哪些应注意之处?
(4)对于所用量热器包括塑料杯、搅棒及温度计等有什么要求?是否允许有残留的洗涤水滴?为什么?
(5)对于△T的数值为什么不取溶液刚混和后的温度或混和后溶液的最高温度作为温度上限值,而采用-T图的外推法求之。
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