Лабораторный практикум по химии (стр. 10 )

Известно, что медь кристаллизуется в кубической гранецентрированной решетке (рисунок 7), поэтому можно рассчитать более точное значение радиуса.

В одной элементарной ячейке кубической гранецентрированной решетки находится 4 атома (в центре граней атома и в углах куба атом). Число элементарных ячеек в одном моле меди, занимающем объем (см. выше), равно:

Объем одной элементарной ячейки равен

Если ребро куба элементарной ячейки обозначить Х, то, как видно из рисунка 7,

Следовательно, ребро куба

а объем элементарной ячейки равен

Определяем металлический радиус меди:

Полученное значение металлического радиуса меди совпадает со справочной величиной.

Экспериментальная часть

Целью работы является определение плотности металла по заданию преподавателя (свинец, висмут, олово, цинк и т. п.) пикнометрическим методом.

Ход работы. 1. Взвесить сухой и чистый пикнометр.

2. Заполнить пикнометр металлом (дно сосуда) и снова взвесить.

3. Не вынимая металл из пикнометра, залить пикнометр до метки водой и снова взвесить.

4. Вылить воду из пикнометра, металл просушить фильтровальной бумагой и вернуть преподавателю.

5. Заполнить пикнометр водой (без металла) и снова взвесить.

6. Заполнить таблицу 7 опытными данными и вычисленными значениями .

Таблица 7

Опытные данные по определению плотности металла

№	Название	Обозначение	Величина
1	Масса пустого пикнометра, г
2	Масса пикнометра с металлом, г
3	Масса пикнометра с металлом и водой, г
4	Масса пикнометра с водой, г
5	Масса металла, г
6	Масса воды в пустом пикнометре, г
7	Масса воды в пикнометре с металлом, г
8	Масса воды, вытесненной металлом (объем металла),
9	Плотность металла,

7. Произвести расчет атомного радиуса данного металла по примеру, приведенному выше. Сверить полученное значение плотности и радиуса металла со справочными данными (таблица 6) и вычислить погрешность опыта. В выводе указать возможные причины погрешности.

Контрольные вопросы и задания

1. Назовите самый тяжелый, самый легкий, наиболее легкоплавкий и наименее тугоплавкий металлы.

2. Почему при ударе металлы только деформируются, но не распадаются на части как неметаллические кристаллы?

3. С чем связана высокая электропроводность металлов? Будут ли электропроводными пары серебра?

4. Какие металлы и почему обладают высокими температурами плавления, какие – низкими?

5. Объясните физический смысл понятий: атомный, ионный, металлический, орбитальный радиус.

6. Перечислите химические свойства, которыми металлы отличаются от неметаллов.

46

Лабораторная работа № 7. Тепловой эффект реакции

Все химические реакции сопровождаются поглощением или выделением тепловой энергии. Реакции, идущие с выделением тепла, называются экзотермическими, а с поглощением – эндотермическими. Количество выделенного или поглощенного тепла называется тепловым эффектом реакции.

Экспериментальное определение тепловых эффектов химических реакций проводят в специальных устройствах – калориметрах. Калориметр представляет собой сосуд, снабженный теплоизолирующей рубашкой для уменьшения теплообмена с окружающей средой. Простейший калориметр (рисунок ) состоит из двух стаканов: наружного (1) и внутреннего (2) – собственно калориметра, установленного на теплоизолирующей подставке и снабженного крышкой (3) с отверстиями для термометра (4), воронки (5) и мешалки (6). Чтобы свести потери тепла к минимуму, внутренний стакан не должен касаться стенок внешнего.

Количество теплоты, выделившейся или поглощенной в ходе реакции, определяется по известной формуле:

, (1)

где - теплоемкость калориметра, - изменение температуры в ходе реакции.

По физическому смыслу теплоемкость калориметра есть количество теплоты, необходимое для нагрева всех его частей на один градус. Она складывается из теплоемкости раствора, который находится во внутреннем стакане , и теплоемкости самого стакана :

(2)

Поскольку концентрация раствора мала, удельная теплоемкость раствора принимается равной теплоемкости воды, т. е. ; масса раствора известна и теплоемкость раствора может быть вычислена. Однако теплоемкость стакана неизвестна, и её необходимо определить экспериментально. Поэтому данная работа выполняется в два этапа: 1) определение теплоемкости калориметра (опыт 1); 2) определение теплоты реакции (опыт 2-4).

Экспериментальная часть

Целью работы является определение теплового эффекта реакций гашения извести, нейтрализации щелочи кислотой и взаимодействия алюминия с соляной кислотой.

Опыт 1. Определение теплоемкости калориметра

с помощью горячей воды

Ход опыта. 1. Записать температуру калориметра .

2. С помощью мерного цилиндра набрать в стакан 100 мл воды, нагретой до , температуру измерить с точностью до десятых долей градуса и записать . Быстро вылить нагретую воду во внутренний стакан калориметра. Постоянно перемешивая, через каждую минуту замерять температуру воды в калориметре и показания термометра заносить в таблицу:

Время, мин	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10

В ходе измерений наблюдается три периода: 1) температура в калориметре быстро уменьшается (нагревается внутренний стакан калориметра); 2) температура стабилизируется (наступает Теплове равновесие); 3) температура медленно уменьшается (за счет рассеивания тепла). Для расчетов теплоемкости брать температуру второго периода, остающуюся постоянной в течение 2-3 мин. Эту температуру назовем равновесной и обозначим символом (греч. «тэта»).

Количество тепла, сообщенное калориметру нагретой водой, определяется по уравнению:

(3)

Количество теплоты, поглощенное калориметром, определяется по уравнению:

(4)

Поскольку левые части уравнений (3) и (4) равны, то приравниваем правые части и получаем формулу для расчета теплоемкости калориметра: