ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ ПО ХИМ ТЕРМОДИНамиКЕ. Практикум по химической термодинамике учебное пособие для студентов всех специальностей

• Название: Практикум по химической термодинамике учебное пособие для студентов всех специальностей
• Анкор: ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ ПО ХИМ ТЕРМОДИНамиКЕ.doc
• Дата: 19.05.2017
• Размер: 2.28 Mb.
• Имя файла: ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ ПО ХИМ ТЕРМОДИНамиКЕ.doc
• Тип: Практикум; #7896
• страница: 6 из 15

2.2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Работа №1.

Определение изотонического коэффициента и степени диссоциации электролита эбулиоскопическим методом

Цель: определение изотонического коэффициента и степени диссоциации электролита эбулиоскопическим методом.
Оборудование и химические реактивы: глицериновая баня, штатив, термометр, колба коническая, измерительный цилиндр, стеклянная палочка; навеска электролита, вода дистиллированная.
Порядок выполнения работы

Определение изотонического коэффициента и степени диссоциации электролита эбулиоскопическим методом производится с применением установки, схема которой представлена на рис. 2.4.


Рис. 2.4. Схема установки для проведения эксперимента

1. 
   В коническую пробирку, соединенную с термометром, налить 0,5 мл растворителя (вода), так, чтобы жидкость находилась на уровне ртутного шарика.
   
2. 
   Поместите в пробирку с жидкостью гранулу цеолита.
   
3. 
   Термометр с пробиркой поместить в глицериновую баню и равномерно нагреть до тех пор, пока с поверхности цеолита не начнут непрерывно выделяться пузырьки воздуха (начало процесса кипения). Схема данной установки представлена на рисунке 2.4.
   
4. 
   Повторите опыт с целью определения погрешности.
   
5. 
   Зафиксируйте температуру кипения растворителя, запишите температуру закипания воды в таблицу.
   
6. 
   Приготовьте в отдельной пробирке исследуемый раствор из навески исследуемого вещества (выдается преподавателем) и растворителя.
   
7. 
   Доведите раствор электролита до кипения. Температурой кипения раствора считать момент закипания. Записать Т⁰ кипения раствора в таблицу.
   
8. 
   Рассчитать Т⁰ кипения раствора по сравнению с чистым растворителем и записать полученный результат в таблицу.
   
9. 
   Рассчитать Т⁰ кипения раствора по закону Рауля.
   
10. 
    Рассчитать изотонический коэффициент i раствора электролита.
    
11. 
    Рассчитать степень диссоциации электролита.
    
12. 
    Заполнить таблицу 2.1.
    

Таблица 2.1

Ткип воды	Ткип р-ра	Ткип опыт. р-ра	Ткип расч. р-ра	i	

13. 
    По величине степени диссоциации сделать вывод, сильным или слабым является данный электролит.
    

ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСТНОСТИ ТРУДА
При выполнении работы следует неукоснительно соблюдать правила работы в химической лаборатории.

Работа №2

Определение молекулярной массы вещества криоскопическим методом

Цель: Определение молекулярной массы вещества криоскопическим методом.

Оборудование и химические реактивы: криостат, дифференциальный термометр Бекмана, лупа, исследуемые растворы глюкозы, мочевины, глицерина различных концентраций, хлорид натрия технический, вода дистиллированная, лед.

Порядок выполнения работы

Определение температуры замерзания растворов производится в криостате, схема которого представлена на рис. 2.5.



Рис. 2.5. Криостат

1. 
   – внутренний сосуд; 2 – термометр Бекмана;
   

3 – проволочная мешалка; 4 – внешний сосуд криостата

1. 
   Внутренний сосуд криостата (1) ополаскивают водой и наливают примерно 30 мл (чтобы весь резервуар ртути был погружен в воду) дистиллированной воды.
   
2. 
   Внешний сосуд криостата (4) заполняют толченым льдом, добавляют 40-50 г технического хлорида натрия, доливают воду до начала всплытия льда и перемешивают. Температура смеси должна быть около –5⁰ С.
   
3. 
   Сосуд с дистиллированной водой помещают в криостат и некоторое время охлаждают его (примерно до 2-3⁰С), но не до замерзания. Устанавливают термометр Бекмана.
   

Термометр Бекмана представляет собой точный измерительный прибор с большим резервуаром ртути, благодаря чему по шкале можно отсчитать сотые доли градуса. При этом на шкале термометра укладывается интервал лишь в 5⁰С. Поэтому предусмотрена настройка термометра на рабочий интервал путем переливания ртути из нижнего резервуара в верхний резервуар. В нашем случае в пределах шкалы должен оказаться интервал от 0 до –3⁰С. Термометр устанавливается преподавателем или лаборантом. Его необходимо переносить без сотрясения и не наклоняя, чтобы из капилляра в верхний резервуар не упала капелька ртути. Это может произойти, когда термометр еще не охлажден. Устанавливая термометр, убеждаются в правильности погружения резервуара в воду: он не должен выступать из воды и касаться стенок сосуда.

4. 
   Начинают непрерывное перемешивание жидкости проволочной мешалкой (3) и наблюдают за показаниями термометра. Сначала в капилляр уходит вся капелька ртути. Потом столбик ртути быстро опускается, верх его доходит до шкалы и движется вдоль нее. Вода в сосуде неизбежно переохлаждается ниже 0⁰С. В момент начала образования льда происходит резкий скачок температуры, а потом она стабилизируется, т.к. процесс замерзания воды (агрегатный переход) протекает при постоянной температуре. Вид кривых охлаждения показан на рис.2.6.
   
5. 
   Записывают полученную температуру замерзания воды в табл. 2.2.
   
6. 
   Осторожно вынимают термометр. Затем вынимают сосуд (1) и слегка нагревают рукой до исчезновения льда. Повторяют определение температуры замерзания еще два раза.
   
7. 
   После этого вынимают термометр, выливают воду, ополаскивают сосуд заданным раствором и наливают раствора столько же, сколько было воды (желательно, чтобы раствор был охлажден заранее). Записывают концентрацию заданного раствора (дается массовая доля). Производят определение температуры замерзания раствора так же, как описано выше.
   
8. 
   Записать показания скачка в табл. 2.2. Опыт повторяют еще два раза.
   

Рис. 2.6. Кривые охлаждения воды (1) и раствора (2).

Т₀ – температура замерзания воды,

Т₁ – температура замерзания раствора
При работе с раствором особенно важно непрерывное перемешивание, препятствующее сильному переохлаждению жидкости. Дело в том, что по мере вымерзания воды из раствора концентрация последнего увеличивается, и температура замерзания дополнительно понижается. Поэтому после резкого скачка температуры вверх вновь начинается медленное понижение температуры (рис. 2.6).
Обработка результатов эксперимента

Таблица 2.2.

Измерения	Температура замерзания (отсчеты по шкале термометра Бекмана)
	Вода	Раствор с массовой долей …
1
2
3
среднее

1. По уравнению М = K_к·g·1000/G∙ΔT_замерз рассчитывают молекулярную массу вещества.

2. Узнав у преподавателя (или лаборанта), какое вещество было дано для эксперимента, находят абсолютную и относительную ошибку эксперимента.

Под абсолютной погрешностью измерения понимают разность между полученным в ходе измерения и истинным значением физической величины:



Без сравнения с измеряемой величиной абсолютная погрешность ничего не говорит о качестве измерения. Одна и та же погрешность в 1 мм при измерении длины комнаты не играет роли, при измерении длины тетради уже может быть существенна, а при измерении диаметра проволоки совершенно недопустима.

Поэтому вводят относительную погрешность, показывающую, какую часть абсолютная погрешность составляет от истинного значения измеряемой величины. Относительная погрешность представляет собой отно­шение абсолютной погрешности к истинному значению измеряемой величины:



Относительная погрешность обычно выражается в процентах.
ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ТРУДА
При выполнении работы следует руководствоваться правилами работы в химической лаборатории, представленными на экспериментальном стенде.

Работа №3

Определение осмотического давления раствора неэлектролита

Цель: Определение осмотического давления раствора неэлектролита.

Оборудование и химические реактивы: осмометр, мерный стакан, сосуд с водой, линейка, фломастер, сахар, краситель (зеленка, тушь, чернила).

Порядок выполнения работы

Осмометр представляет собой целлофановый мешочек и закрепленную в нем стеклянную трубку. Целлофан является полупроницаемой пленкой, пропускающей только молекулы растворителя (воды), мешочек заполняют водным раствором сахара, подкрашивают и погружают в воду. В данном случае мешочек является моделью живой клетки, а полупроницаемая пленка моделью клеточной мембраны, через которую поступает вода. О поступлении воды можно судить по подъему раствора в трубке. Вода поступает через полупроницаемую пленку под действием осмотического давления и будет поступать до тех пор, пока осмотическое давление не уравновесится гидростатическим, создаваемым жидкостью в трубке.

1. 
   Приготовить раствор из двух объемных частей сахарного песка и
   одной части горячей воды, добавить 1-2 капли красителя.
   
2. 
   Заполнить мешочек раствором.
   
3. 
   Опустить мешочек в сосуд с водой, закрепив в штативе.
   
4. 
   Заметить уровень жидкости в трубке.
   
5. 
   Заметить уровень жидкости в трубке через 25-30 мин после погружения мешочка в воду.
   
6. 
   Произвести вычисления по формуле (2.14), оценить погрешность измерений.
   

ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ТРУДА
При выполнении работы следует руководствоваться правилами работы в химической лаборатории, представленными на экспериментальном стенде.