Sylwia Krupa Warszawa, 20.04.2013
Joanna Owczarek
Kalina Ziewiec
Kalorymetryczne wyznaczanie ciepła spalania
Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest wyznaczenie stałej kalorymetru na podstawie badania ciepła spalania kwasu benzoesowego, wyznaczenie ciepła spalania kwasu salicylowego oraz oszacowanie entalpii tworzenia i spalania wyżej wymienionych związków.
Pomiar oraz uzyskane wyniki
Pomiar prowadzono przy użyciu kalorymetru KL-12Mn, zgodnie z dostępną instrukcją ćwiczenia. Dla spalania kwasu benzoesowego uzyskano następujące wyniki:
Tabela 1.Wartości temperatur charakterystycznych bilansu (T1, T2, T3, T4), liczby minut okresu głównego (n) oraz mas: próbki (mp), drutu oporowego przed spaleniem (md1) i po spaleniu (md2) dla kwasu benzoesowego.
md1/g
mp/g
md2/g
T1/°C
T2/°C
T3/°C
T4/°C
n/min
0,00826
0,63821
0,00175
26,602
26,552
27,921
27,896
9
Dysponując ciepłem spalania kwasu benzoesowego w temperaturze 298,15K (Qw = -26433 J·g-1) oraz ciepłem spalania drutu oporowego (Qd = -6698,9 J·g-1) możemy obliczyć całkowite ciepło spalania (Qs) potrzebne do wyznaczenia stałej kalorymetru.
Qs = mp Qw + (md1 - md2)Qd
Qs = -16913,4 J
Następnie wyznaczamy skorygowany przyrost temperatury procesu głównego (ΔT):
, gdzie T3 - końcowa, T2 - początkowa temperatura procesu głównego, δT - poprawka na wymianę ciepła kalorymetru z otoczeniem. , gdzie T1, T2, T3, T4 - temperatury charakterystyczne bilansu, n - ilość minut okresu głównego.
δT = -0,00753°C
ΔT = 1,37653°C
Na podstawie znajomości całkowitego ciepła spalania (Qs), skorygowanego przyrostu temperatury (ΔT) oraz poniższych zależności możemy obliczyć stałą kalorymetru (K):
K = 12286,99 J*(°C)-1 W celu wyznaczenia masowego ciepła spalania (Qss) niezbędnego do obliczenia molowej entalpii spalania (ΔHsp) oraz tworzenia (ΔHtw) posłużymy się uzyskaną wartością stałej kalorymetru oraz danymi ze spalania kwasu salicylowego.
Tabela 2.Wartości temperatur charakterystycznych bilansu (T1, T2, T3, T4), liczby minut okresu głównego (n) oraz mas: próbki (mp), drutu oporowego przed spaleniem (
(…)
… 1:
δT = -0,0264°C
ΔT = 1,4734°C
Qss= -22570,2 J*g-1 Dla pomiaru nr 2:
δT = -0,0154°C
ΔT = 1,508°C
Qss= -22403,6 J*g-1 Stąd:
Qss średnie = -22486,9 J * g-1 Znając masę molową kwasu salicylowego (138,12 g*mol-1) możemy obliczyć molowe ciepło spalania w warunkach izochorycznych które jest w przybliżeniu równe molowej zmianie energii wewnętrznej spalania (ΔUsp). ΔUsp= -3105894 J*mol-1 Korzystając z równania reakcji spalania kwasu salicylowego oraz zależności:
C7H6O3 (s) + 7O2 (g) → 7CO2 (g) + 3H2O (g) Δng - zmiana liczby moli reagentów gazowych, R - stała gazowa.
oraz zakładając, że temperatura w trakcie pomiaru była równa 25°C standardowa entalpia spalania wynosi:
ΔH0sp = -3098458 J*mol-1 = - 3098,5 kJ*mol-1 Z prawa Hessa oraz znajomości standardowych entalpii tworzenia dwutlenku węgla (ΔH0twCO2…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)