Càlcul de l’entalpia de dissolució de l’hidròxid de potassi en aigua

Es vol efectuar un experiment al laboratori per determinar, de manera aproximada, l’entalpia de dissolució de l’hidròxid de potassi en aigua. a) Descriviu el procediment que seguiríeu al laboratori i el material que faríeu servir. b) Si en dissoldre $2,0 \, \text{g}$ d’hidròxid de potassi en $200 \, \text{mL}$ d’aigua es produeix un increment en la temperatura de la solució de $2,5 \, ^\circ\text{C}$, quina és l’entalpia molar de la reacció de dissolució de l’hidròxid de potassi?

Dades: Considereu negligible la calor absorbida pel recipient. Capacitat calorífica específica de la solució: $4,18 \, \text{J} \cdot \text{g}^{-1} º \text{C}^{-1}$. Densitat de la solució: $1,0 \, \text{g} \cdot \text{mL}^{-1}$. Masses atòmiques relatives: $\text{H} = 1,0$; $\text{O} = 16,0$; $\text{K} = 39,1$.

Procediment experimental

En un calorímetre hi col·loquem un determinat volum d’aigua (o una determinada massa d’aigua) i mesurem la temperatura inicial. Posteriorment, afegim una determinada massa de KOH sòlid al calorímetre. Agitem la mescla per dissoldre tot el sòlid, tapem el calorímetre i esperem un temps fins que la temperatura que ens marca el termòmetre deixi de pujar (s’estabilitzi). Finalment, mesurem aquesta temperatura final.

Material:

• Calorímetre (per exemple, un vas de plàstic amb tapa i aïllat).
• Reactius: aigua i KOH sòlid.
• Termòmetre.
• Balança.
• Si mesurem el volum d’aigua, farem servir una pipeta (per a volums petits) o una proveta (per a volums més grans).

Massa d’aigua: \[ 200 \, \text{mL} \times (1 \, \text{g/mL}) = 200 \, \text{g} \] Massa de la solució final: \[ m = \text{massa de la solució final} = 200 + 2 = 202 \, \text{g} \] Calor absorbida per la solució: \[ q = m \cdot c \cdot \Delta T \] \[ q = 202 \times 4,18 \times 2,5 = 2\,110,9 \, \text{J} \] Com que la calor absorbida per la solució és igual a la calor alliberada per la reacció: \[ q = \text{calor despresa per la reacció} = \text{calor absorbida per la solució} \] \[ q = 2\,110,9 \, \text{J} \quad \text{quan es dissolen 2 g de KOH} \] Massa molecular del KOH: \[ M = 56,1 \, \text{g/mol} \] Si la pressió és constant: \[ \Delta H = q \] Com que es desprèn calor: \[ \Delta H < 0 \] \[ \frac{-2\,110,9 \, \text{J}}{2 \, \text{g KOH}} \times \frac{56,1 \, \text{g KOH}}{1 \, \text{mol KOH}} \] \[ \Delta H = -59\,211 \, \text{J/mol} = -59,2 \, \text{kJ/mol} \]