Calor

Medida del calor de reacción de la reacción redox Cu / Zn

El calor de reacción de la reacción redox.

$$\begin{array}{ccc}\hfill {\text{Cu}}^{2+}+\text{Zn}& \to & \text{Cu}+{\text{Zn}}^{2+}\hfill \end{array}$$

está por determinar. Hay disponible un calorímetro abierto, equipado con un termómetro y una resistencia de calentamiento (presión externa $\mathit{pag}°$). El experimento consta de tres pasos.

1. Realización de la reacción y registro del curso temperatura-tiempo y medición de la diferencia $\Delta \mathit{T}$ a partir de la temperatura inicial y final.
2. Determinación de la capacidad calorífica del calorímetro.
3. Cálculo del calor de reacción.

Requisitos básicos para la medición del calor de reacción que se describen a continuación:

• Los materiales de partida deben reaccionar cuantitativamente para dar productos finales definidos.
• La reacción debe proceder con relativa rapidez en comparación con la compensación de temperatura del calorímetro con su entorno.

1. Realización de la reacción, registro del perfil de temperatura

1. Estar en calorímetro $150$$\text{mL}$ Solución de sulfato de cobre presentada ($7.073$$\text{GRAMO}$$\text{Cu}\text{S.}{\text{O}}_4$$\cdot 5$${\text{H}}_2\text{O}$ en $150$$\text{mL}$ menos. Agua): (Fig.1).
2. La resistencia calefactora y el termómetro se colocan en el calorímetro: (Fig. 2).
3. El calorímetro está cerrado y $\mathrm{6,49}$$\text{GRAMO}$ Polvo de zinc añadido a través del orificio de la tapa del calorímetro: (Fig. 3), ver círculo rojo.
4. El registro de temperatura comienza con la adición del polvo de zinc. La animación (Fig. 4) muestra el perfil de temperatura a lo largo del tiempo. Una vez finalizada la reacción, la temperatura permanece constante. La determinación de la diferencia de temperatura comienza haciendo clic en el botón "Iniciar evaluación".

2. Determinación de la capacidad calorífica del calorímetro.

Una vez que la mezcla de reacción se ha enfriado a la temperatura inicial, se suministra una cantidad conocida de calor a través de la resistencia de calentamiento y la temperatura se mide en función del tiempo. La animación (Fig. 5) muestra el perfil de temperatura con un tiempo creciente después del suministro inicial de calor Joule. (Fig.6) muestra los instrumentos de medición eléctricos de la configuración experimental durante la temporada de calefacción: tensión de calefacción $\mathit{U}=44\text{V}$, Amperaje $\mathit{I.}=240\text{mamá}$. Al hacer clic en el botón "Iniciar evaluación" se inicia la determinación de la diferencia de temperatura.

Cálculo del calor de reacción.

La ecuación para la entrada de calor Joule

$${\mathit{Q}}_J=\mathit{R.}{\mathit{I.}}^2\mathit{t}=\mathit{U}\mathit{I.}\mathit{t}$$

lleva con los valores $\mathit{U}=44\text{V}$, $\mathit{I.}=\mathrm{0,240}\text{UNA.}$ y $\mathit{t}=300\text{s}$ sobre

$${\mathit{Q}}_J=44\text{V}\cdot \mathrm{0,240}\text{UNA.}\cdot 300\text{s}=3168\text{J}.$$

Con la diferencia de temperatura medida $\Delta \mathit{T}=\mathrm{4,23}\text{K}$ así sigue para la capacidad calorífica del calorímetro

$${\mathit{C.}}_{\text{California}}=\frac{{\mathit{Q}}_J}{\Delta \mathit{T}}=\frac{3168\text{J}}{\mathrm{4,23}\text{K}}=\mathrm{748,9}\text{J}{\text{K}}^{-1}.$$

Para las cantidades de sustancia utilizadas, hay un calor de reacción de

$$\mathit{Q}={\mathit{C.}}_{\text{California}}\Delta \mathit{T}=\mathrm{748,9}\text{J}{\text{K}}^{-1}\cdot \mathrm{10,08}\text{K}=\mathrm{7548,9}\text{J}.$$

Tab.1

Cálculo de la cantidad de sustancia convertida $\mathit{norte}$.

La cantidad de sustancia convertida se enumera en la tabla anterior. Dado que hay un exceso de zinc, se puede suponer que la reacción es cuantitativa. El siguiente valor surge para el calor de reacción por conversión de fórmula.

$$\mathit{Q}=\frac{\mathrm{7548,9}\text{J}}{\mathrm{0,02813}\text{mol}}=\mathrm{268,36}\text{kJ}{\text{(mol FU)}}^{-1}$$