Работа 3. измерение теплового эффекта реакции нейтрализации

Определение тепловых эффектов химических процессов является задачей термохимии. Термохимические методы имеют большое значение не только в химических, но и в медико-биологических науках. Энергия, необходимая живым организмам для совершения работы, поддержания постоянной температуры тела и т.д., получается за счет экзотермических реакций окисления, протекающих в клетках. Запас окисляющихся веществ (углеводов, жиров) постоянно возобновляется при приеме пищи. Пищевые рационы, необходимые человеку при различных условиях труда и жизни, определяются с учетом теплотворной способности пищевых продуктов.

ЦЕЛЬ ЗАНЯТИЯ:

Овладеть методикой калориметрического метода измерения теплового эффекта реакции нейтрализации и расчета энтальпии нейтрализации.

ЗАДАНИЕ:

Выполните три лабораторных опыта, результаты запишите в таблицу. Составьте отчет по теме.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ

РАБОТЫ:

Во взвешенный калориметрический стакан поместите 50 мл 1,0 М раствора основания и измерьте его температуру. В отдельный стакан отмерьте 50 мл 1,0 М раствора кислоты и запишите показания термометра. Затем через воронку влейте раствор кислоты в калориметр. Отметьте самую высокую температуру, которую покажет термометр после сливания растворов.

Определение проведите два раза с сильными кислотами и основаниями и один раз со слабыми. Начинайте определение со слабых:

NH3 aq + CH3COOH aq = CH3COONH4 aq, ΔH1 < 0

NaOH aq + HCl aq = NaCl aq + H2O ж, ΔH2 < 0

KOH aq + HNO3 aq = KNO3 aq + H2O ж, ΔН3 < 0

Результаты занесите в табл. 3.

Таблица 3

Наименование величины
Масса калориметрического стакана, m, г      
Концентрация растворов, С, моль/л      
Объем каждого раствора, V, мл      
Температура основания, tосн., оС      
Температура кислоты, tк., оС      
Начальная температура, t1=0,5(tосн.+tк.), оС      
Температура нейтрализации, t2, оС      
Общая масса растворов, m2 = 2Vρ, г      
Энтальпия нейтрализации, ∆Нонейтр., Дж/моль      

По результатам опытов вычислите энтальпию нейтрализации 1 моля кислоты (основания) по формуле:

работа 3. измерение теплового эффекта реакции нейтрализации - student2.ru ;

где Δt = t2 – t1

C – теплоемкость калориметрической жидкости и всех соприкасающихся с ней частей калориметра: стакана, мешалки, термометра:

С = ΣСi·mi , так что С = С1·m1 + C2·m2

Удельная теплоемкость стекла (Ст) равна 0,753 Дж/г·град, раствора (Ср) – 4,184 Дж/г·град, ρ – плотность раствора – 1 г/мл, V и С – объем и молярная концентрация кислоты (основания).

ВЫВОДЫ:

1. Объясните, почему реакция нейтрализации 1 моля любой сильной одноосновной кислоты (НС1, HNO3 и т.п.) сильными основаниями (NaOH, KOH и т.п.) в достаточно разбавленных водных растворах сопровождается почти одинаковым экзотермическим тепловым эффектом, при 298 К незначительно отклоняющимся от -55,900, при 291 К -57,363 кДж/моль.

2. Объясните, почему для слабых электролитов в реакции нейтрализации выделяется значительно меньшее количество теплоты.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:

1. Исходя из значений ΔНо реакций:

MgO k + 2H+aq = Mg2+aq + H2O ж, ΔНо1 = -145,6 кДж

Н2О ж = Н+aq + OH-aq ΔHo2 = 57,5 кДж,

вычислите значение ΔНо3 для реакции растворения оксида магния в воде:

MgOk + H2Oж = Mg2+aq + 2OH-aq , ΔHo3

Cокращение «aq» обозначает разбавленный водный раствор.

2. Используя значения стандартных энтальпий образования СО2 и MgO, равных соответственно -393,5 и -601,8 кДж/моль, вычислите ΔНо реакции: 2Mgk + CO2 г = 2MgOk + Cт

3. Вычислите стандартное изменение энтальпии реакции:

Ст + 2Н2 г + ½ О2 г = СН3ОНж, если стандартные энтальпии сгорания С, Н2 и СН3ОН равны соответственно -395, -286, -712 кДж/моль.

ЛИТЕРАТУРА:

1. С.16-21; 2. С. 17-22; 4. С. 51-56; 5. С. 6-14; 6. С. 73-84.

РАБОТА 4. СКОРОСТЬ ХИМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ

Изучение скорости химической реакции и влияния различных факторов (температуры, катализатора, концентрации реагирующих веществ) необходимо для понимания протекания биохимических процессов в организме. Основная задача химической кинетики – управление химическим процессом, направленное влияние на его скорость.

ЦЕЛЬ ЗАНЯТИЯ:

Научиться устанавливать закономерности влияния на скорость химической реакции концентрации реагирующих веществ и температуры. Научиться экспериментально определять относительную скорость реакции.

ЗАДАНИЕ:

Выполните два лабораторных опыта. Составьте отчет по теме.

Наши рекомендации