. (II.0)

Энтропию испарения жидкости находят по формуле (II.7) в [2], в которой энтальпия фазового перехода (индекс tr) – найденная энтальпия испарения (индекс v) _trН = _vH, а температура фазового перехода – температура кипения исследуемой жидкости при атмосферном давлении.

Как и для энтальпии испарения, находят относительную погрешность экспериментального определения энтропии испарения исследуемой жидкости, по формуле аналогичной (II.5).

При защите работы следует сделать выводы:

1. О выполнимости уравнения Клапейрона-Клаузиуса.

2. О значениях термодинамических характеристик (о чем говорят их абсолютные значения и чем объясняются их знаки?) и погрешностях их определения.

3. Сравнить термодинамические характеристики исследуемой жидкости со справочными характеристиками других жидкостей, например, ацетона и метанола, и если они отличаются, то объяснить причины этих различий. Сравнить энтропии испарения со значением, определяемым правилом Трутона.

Тема III.ЭЛЕКТРОХИМИЯ РАСТВОРОВ ЭЛЕКТРОЛИТОВ

III.1.Электропроводность растворов электролитов

Цель работы: определение методом электропроводности константы диссоциации слабой кислоты,

Реактивы: раствор слабой кислоты, дистиллированная вода.

Оборудования: термостат, сосуд для измерения сопротивления растворов, колба для дистиллированной воды, пипетка, стеклянная палочка, кондуктометр «Эксперт-002».

Порядок выполнения работы:

Для определения удельной электропроводности растворов (см. определение удельной электропроводности в теоретической части) не требуется иметь электроды площадью 1м², расположенные на расстоянии 1 м друг от друга. Можно пользоваться любым сосудом с жестко фиксированными электродами. При работе с таким прибором необходимо определить постоянную сосуда (k) – отношение расстояния между электродами к площади их поверхности:

(м^-1) (IV.0)

Используя постоянную сосуда легко рассчитать в дальнейшем удельную, а затем и мольную электропроводность исследуемых растворов:

₀=k=k/R, _C=₀/C , (IV.0)

где С - в моль/м³.

Датчики современных приборов, таких как кондуктометр «Эксперт‑002», уже откалиброваны, поэтому Вам не придется определять постоянную сосуда. Прибор автоматически рассчитает значение удельной электропроводности.

Сосуд для определения электропроводности предварительно тщательно моют и высушивают изнутри фильтровальной бумагой. Датчик между измерениями высушивают прикладыванием фильтровальной бумаги. Его нельзя класть на стол. Следует подкладывать лист фильтровальной бумаги. Объем раствора в сосуде должен быть одинаковым в каждом опыте.

Сосуд для определения электропроводности с раствором помещают в термостат и не вынимают из него до конца измерений. Перед началом измерений сосуд и раствор должны принять температуру термостата, для чего потребуется приблизительно 15 минут. При погружении сосуда в термостат уровень воды в термостате должен быть выше уровня раствора. В этот же термостат помещают колбу с дистиллированной водой, которую используют для разбавления исследуемых растворов.

III.1.1.Порядок работы на кондуктометре «Эксперт-002»

Включение прибора

1. Кнопкой включите прибор.

2. Для регулировки яркости дисплея нажмите кнопку .

3. Дождитесь появления экрана с заголовком «Выбор режима». В строке ниже должна быть надпись «Кондуктометр». Если она отсутствует, используйте кнопки и для переключения в данный режим.

Проведение измерения

1. Опустите датчик прибора в сосуд для определения электропроводности.

2. Нажмите на кнопку

3. После стабилизации показаний запишите значение удельной электропроводности ₀.

4. Для окончания измерения нажмите кнопку .

5. Между измерениями датчик необходимо ополоснуть дистиллиро­ванной водой и удалить капли фильтровальной бумагой.

Отключение прибора

Кнопкой выключите прибор.

III.1.2.Определение константы сосуда

Для определения константы сосуда проводят измерение электропроводности 20 мл 0,02 М раствора KCl. Затем добавляют пипеткой 20 мл термостатированной воды, тщательно перемешивают раствор и отбирают 20 мл пипеткой. Измеряют электропроводность полученного 0,01 М раствора KCl. Из опытных значений и табличных удельных электропроводностей (₀) 0,02 и 0,01 М растворов KCl (см. табл.IV.1) при температуре опыта находят константу сосуда и после проверки у преподавателя среднее ее значение используют для дальнейших расчетов.

Для более высоких температур удельная электропроводность (в Ом^‑1 м^-1) может быть найдена по формуле

₀(t^оС)=₀(25^оС).[1+0,019(t-25)] (IV.0)

После этого приступают к исследованию электропроводности растворов органической кислоты.

Таблица IV.1

Температура, 0С	Концентрация KCl, моль/л
	0,02	0,01
18	0,2397	0,1225
19	0,2449	0,1251
20	0,2501	0,1278
21	0,2553	0,1305
22	0,2606	0,1332
23	0,2659	0,1359
24	0,2712	0,1386
25	0,2765	0,1413

III.1.3.Определение константы диссоциации органической кислоты

Определив электропроводность раствора кислоты исходной концентрации (1/32 моль/л), разбавляют его вдвое, как описано выше, и измеряют электропроводность разбавленного раствора кислоты (1/64 моль/л). Затем снова разбавляют раствор в 2 раза и снова определяют электропроводность. Таким образом надо получить не менее шести экспериментальных значений ₀. Результаты опытов и расчетов вносят в следующую табл.IV.2.

Таблица IV.2

Концентрации исследуемых растворов обычно задаются в моль/л. В расчетах рекомендуется использовать единицы СИ, в том числе и моль/м³ для концентраций. Аналогично следует перевести показания прибора (κ₀) в См·м^-1 Ом^-1 м^-1.

Для нахождения K_С воспользуемся уравнениями:

, откуда ,

где С_С = ₀.

Последнее из них - уравнение прямой в координатах , оно представлено графически на рис.IV.1.

Экстраполяцией к C=0 (_С=0) имеем 1/_С =1/_ , т.е. на оси ординат отсекается отрезок, равный величине 1/_. Определив значение _, рассчитывают  и K_C для нескольких значений концентраций и среднее значение K_C из графика по тангенсу угла наклона.

По окончании расчета полезно найти значение К_С в единицах моль/л, обычно используемых в химической практике

Если измерить K_C при двух температурах, то по уравнению Вант-Гоффа (II.5) можно вычислить H^o и, следовательно, теплоту диссоциации. Далее, из уравнений:

и

находят S^o процесса диссоциации. По величинам H^o и S^o делают вывод о факторах, влияющих на диссоциацию электролита.

Для защиты работы студенту необходимо:

- по полученным данным рассчитать степень диссоциации и константу диссоциации, определить ее среднее значение,

- построить график и определить по тангенсу угла наклона значение константы диссоциации

- определить термодинамические параметры реакции диссоциации,

- объяснить, какие факторы определяют величину константы диссоциации.