Keemia protokoll 2 (2)

Analüütlise keemia laboratoorse töö protokoll Mona-TheresaVõlma
praktikum II B-1 102074
Töö 6 – HCl ja NaOH vahelise neutralisatsioonireaktsiooni soojusefekti määramine
Töö eesmärk:
Välja arvutada katseliste andmete põhjal neutralisatsiooni soojusefekt .
Reaktiivid :
HCl – vesinikkloriid (tugev hape )
NaOH – naatriumhüdroksiid (tugev alus)
Töö käik:
Kuiva keeduklaasi mõõta 100cm3 1 M HCl lahust. Teise kuiva, soojusisolaatoriga varustatud 250 cm3 keeduklaasi mõõta 100 cm3 1 M NaOH lahust ja mõõta selle temperatuur. Valada kiiresti HCl NaOH lahusesse ja termomeetriga segades määrata lahuse kõrgeim temperatuur. Saadud 0,5 M NaCl lahuse tiheduse ja erisoojusmahtuvuse võib lugeda vastavate vee parameetritega: c= 4,18 J g-1 K-1 ja ρ = 1 g cm-3. Saadud lahuse mass on seega 200g. Nende andmete põhjal on võimalik arvutada reaktsioonil eraldunud soojushulka q (J).
Saadud andmetest arvutada neutralisatsioonireaktsioonientalpia Δr H (kJ mol-1) tekkiva vee moolide hulka arvestades. Arvutada tugeva happe ja aluse vahelise reaktsiooni ioonivõrrandile vastav soojusefekt, kui on teada järgmised tekkeentalpiad:
ΔrHOH- = -230,0 kJ · mol-1 ; ΔrHH2O(v) = -285,8 kJ · mol-1
Kasutada arvutamisel Hessi seadusest tulenevat kolmandat järeldust. Võrrelda arvutatud ja katselist tulemust. Leida katse viga.
Andmed:
100cm3 1 M HCl lahust
100 cm3 1 M NaOH lahust
t1 = 23oC
t2 = 29,5oC
m = 200g
C = 4,18 J g-1K-1
Arvutused:
gr = -4,18 (J g-1K-1) · 200 · Δt (K)
Δt = (t2-t1) Δt = 6,5
gr = - 5434 J
Δr HCl KJ mol-1
Δƒ HOH = -230,0 K J · mol-1
Δƒ HH2O(v)= -285,8 KJ · mol-1
g = n · ΔH
ΔH = q/n
ΔH = -5434/0,1 = -54340 Jmol-1 = -54,34 KJ · mol-1
H+ + OH- = H2O
ΔH = -285,8 –(- 230) = -55,8 KJ · mol-1
Veaarvutus :
Absoluutne viga:
ΔA = -55,8 – (-54,34) = - 1,46
Suhteline viga:
2,69
Järeldused:
Viga tuleneb eeldatavasti temperatuuri väikestest mõõtmisvigadest (viga on siiski küllaltki väike). Aga üldiselt võib öelda, et selline soojusefekti määramise viis on üsna täpne, eriti kui teha seda digitaalsete termomeetritega, kus on kõrgeim temperatuur kergesti määratav.
Töö 5 – Aine sulamis- ja keemistemperatuuri määramine
Katse 1. Naatriumtiosufaaadi sulamistemperatuuri määramine
Töö eesmärk:
Naatriumtiosulfaadi keemistemperatuuri määramine seda (oma tehtud) veekindla kapillaari sees kuumutades.
Reaktiivid:
Na2S2O3 - Naatriumtiosulfaat
Töö käik:
Õhukeseseinalisest 5-8mm läbimööduga klaastorust tõmmata kaks 50 mm pikkust ja 1-2 mm laiust kapillaari. Klaasi ühtlasemaks sulatamiseks varustada gaasipõleti kalasaba otsikuga . Klaasi sulamine algab, kui leek värvub kollaseks. Kapillaari üks ots kinni sulatada. Kapillaari täitmiseks koputada kapillaari kinni sulatamata otsa uhmris hästi purustatud naatriumtiosulfaadis. Seejärel tuleb kapilaaris olev naatriumtiosulfaat põrutada kapillaari põhja, lastes seda 30cm pikkuses klaastoru 6 korda kukkuda (vajadusel rohkem). Kapillaar kinnitada termomeetri külge ( lahtine ots üleval) ning asetada keeduklaasi nii, et vesi ei ulatus kõrgemale poolest kapillaarist, kuna vesi ei tohiks olla kõrgemal poolest kapillaarist (vesi EI TOHI pääseda kapillaari sisse). Keeduklaasi kuumutada ja märkida temperatuur, mil on märgata aine kristallide sulamist. Korduskatset teise kapillaariga alustada 10oC madalamalt, kui aine keemistemperatuur oli.
Võrrelda Na2S2O3 · 5H2O tegeliku sulamistemperatuuriga (t= 48oC)
Katse
nr
Sulamistemperatuur
(oC)
1
47,5
2
47,5
Veaarvutus:
Absoluutne viga: ΔA = 48 – 47,5 = 0,5
Suhteline viga: 0,5 / 47,5 x 100 = 1,05 %
Järeldused:
Katseliste andmete põhjal võib eeldada, et kasutatud naatriumtiosulfaat on suhteliselt puhas. Saadud temperatuur võib erineda tegelikust ka inimliku vea tõttu, kuna mõõtmistulemused ei ole kunagi täpsed. Seega võib tegu olla täiesti puhta ainega. Kuid kui oletada, et katseliselt määratud temperatuur on kindlasti õige, peaks kasutatud naatriumtiosulfaat olema mitte täiesti puhas (mis on ka võimalik, arvestades kui paljud üliõpilasedseda sama pudelit ja ainet kasutavad).
Katse 2: Tetraklorometaani keemistemperatuuri määramine
Töö eesmärk:
Tetraklorometaani keemisemperatuuri määramine, seda vee sees kuumutades
Reaktiivid:
CCl4 = tetraklorometaan
Töö käik:
Kuiva katseklaasi valada 3-4 cm3 tetraklorometaani (ja panna sinna sisse mõni väike ühest otsast suletud kapillaari tükike ühtlase keemise saavutamiseks). Katseklaasi asetada termomeeter ning katseklaasi asetada veega täidetud keeduklaasi ning seejärel ettevaatlikult kuumutada (tegu on siiski mürgise ainega). Märkida temperatuur, millal tetraklorometaan keema läheb. Katset korrata. Keemistemperatuuriks märkida kahe katse aritmeetiline keskmine. Mida nimetatakse keemistemperatuuriks?
Katse nr
Keemistem. (oC)
1
77,2
2
77,0
Järeldused:
Keemistemperatuuriks nimetatakse temperatuuri, mil aine hakkab aurustuma (normaalrõhul)- läheb ühest agregaatolekust teise (vedelik → gaas ).
Tetraklorometaani tegelik keemistemperatuur on 76,72oC (wikipedia andmetel), seega eeldatavasti katse tegemisel me märkasime keemistemperatuuri liiga hilja . Kuid kuna keemistemperatuur sõltub ka välisrõhust, võib erinevus ka sellest tingitud olla (normaaltemperatuur on 20oC, kuid klassiruumis oli kindlasti soojem). Aga ma siiski usun, et pigem on tegu inimliku mõõtmisveaga.
Aga kuna meie katsete viga ei olnud väga suur, võib järeldada, et selline keemistemperatuuri määramine on küllaltki täpne viis.