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Chaleur

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Mesure de la chaleur de réaction de la réaction redox Cu/Zn

La chaleur de réaction de la réaction redox

Cu2++ZnCu+Zn2+

est à déterminer. Un calorimètre ouvert est disponible, équipé d'un thermomètre et d'une résistance chauffante (pression externe p°). L'expérience comprend trois étapes.

  1. Exécution de la réaction et enregistrement de l'évolution température-temps et mesure de la différence ??T de la température finale et initiale.
  2. Détermination de la capacité calorifique du calorimètre
  3. Calcul de la chaleur de réaction

Exigences de base pour la mesure de la chaleur de réaction décrites ci-dessous :

  • Les matières premières doivent réagir quantitativement pour donner des produits finaux définis.
  • La réaction doit se dérouler relativement rapidement par rapport à la compensation en température du calorimètre avec son environnement.

1. Réalisation de la réaction, enregistrement du profil de température

  1. Être en calorimètre 150ml Solution de sulfate de cuivre présentée (7.073gCuS.O45H2O dans 150ml moins. Eau) : (Fig. 1).
  2. La résistance chauffante et le thermomètre sont placés dans le calorimètre : (Fig. 2).
  3. Le calorimètre est fermé et 6,49g Poudre de zinc ajoutée par le trou du couvercle du calorimètre : (Fig. 3), voir cercle rouge.
  4. L'enregistrement de la température commence par l'ajout de la poudre de zinc. L'animation (Fig. 4) montre le profil de température dans le temps. Après la fin de la réaction, la température reste constante. La détermination de la différence de température commence en cliquant sur le bouton « Démarrer l'évaluation ».

2. Détermination de la capacité calorifique du calorimètre

Une fois le mélange réactionnel refroidi à la température initiale, une quantité connue de chaleur est fournie via la résistance chauffante et la température est mesurée en fonction du temps. L'animation (Fig. 5) montre le profil de température avec l'augmentation du temps après l'apport initial de chaleur Joule. (Fig. 6) montre les instruments de mesure électriques du montage expérimental pendant la saison de chauffage : tension de chauffage U=44V, Ampérage JE.=240mA. Un clic sur le bouton "Démarrer l'évaluation" lance la détermination de la différence de température.

Calcul de la chaleur de réaction

L'équation de l'apport de chaleur Joule

QJ=R.JE.2t=UJE.t

mène avec les valeurs U=44V, JE.=0,240UNE. et t=300s au

QJ=44V0,240UNE.300s=3168J.

Avec la différence de température mesurée ??T=4,23K suit donc pour la capacité calorifique du calorimètre

C.cal=QJ??T=3168J4,23K=748,9JK-1.

Pour les quantités de substance utilisées, il y a une chaleur de réaction de

Q=C.cal??T=748,9JK-110,08K=7548,9J.
Tab.1
Calcul de la quantité de substance convertie m.
Poids initial m/gmasse molaire M./gmole-1quantité de substance convertie : m/mole
Sulfate de cuivre7,023249,70,02813
Zinc (Zn)6,49065,390,09925

La quantité de substance convertie est indiquée dans le tableau ci-dessus. Comme il y a un excès de zinc, on peut supposer que la réaction est quantitative. La valeur suivante apparaît pour la chaleur de réaction par conversion de formule.

Q=7548,9J0,02813mole=268,36kJ(mol UF)-1



Commentaires:

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