Экспериментальная часть Лабораторная работа. Определение стандартной теплоты (энтальпии) реакции нейтрализации

Принцип метода. Теплота, выделяемая или поглощаемая в химической реакции, измеряется с помощью калориметра. В калориметрах наиболее распространенного типа реакция протекает в камере, которая помещена в термоизолированный сосуд. Выделение теплоты изучается при реакции нейтрализации по повышению температуры раствора.

В данной работе требуемая точность эксперимента позволяет учитывать только теплоту, пошедшую на разогрев раствора и калориметрического стакана; теплотой, пошедший на разогрев других частей калориметра, можно пренебречь

Энтальпия реакции нейтрализации, протекающей между сильной кислотой и сильным основанием, практически не зависит от их природы, так как реально в растворах протекает одна и та же реакция: В качестве примера рассмотрим реакцию нейтрализации сильной кислоты раствором сильного основания. Представим ее уравнением реакции гидратированных ионов:

;

После сокращения ионов натрия и хлора может быть представлена в виде краткого ионного уравнения, составляющего суть процесса:

; .

При температуре 298 К для 1 моль – эквивалентна кислоты или основания . ОтсюдакДж/моль, поэтому.

В случае реакции нейтрализации слабых кислот и слабых оснований такого постоянство не наблюдается, так как часть теплоты расходуется на ионизации слабой кислоты и слабого основания.

Цель работы. Научиться калориметрически определять энтальпии химических реакций.

Приборы и оборудование: калориметр, состоящий из двух стаканов различного объема (например, 0,1 и 0,5 л), вставленных один в другой; пробки с отверстиями для термометра; мешалки и воронки; мерные цилиндры; термометр с ценой деления .

Реактивы: соляная кислота и гидроксид натрия с концентрацией в пределах 0,5-1 моль/л; вода дистиллированная.

Ход работы:

1. Ознакомьтесь с устройством калориметра и зарисуйте его, зная, что простейший калориметр (см. рисунок 1.1) представляет собой калориметрический стакан (1), находящийся в большом термоизаляционном стакане (2) с крышкой (3). С внутренним пространством калориметрического стакана контактируют воронка (4) и термометр (5).

2. Отмерьте цилиндром 30 мл 1 М раствора гидроксида натрия /г/мл/ и поместите содержимое в калориметрический стакан, затем измерьте температуру раствора в стакане //.

3. Отмерьте цилиндром 30 мл 1 М раствора соляной кислоты /г/мл/ и измерьте температуру раствора кислоты //. Затем быстро, без потерь, влейте через воронку кислоту в калориметр к раствору щелочи. Тщательно перемешайте раствор и измерьте его максимальную температуру //.

4. Данные и результаты эксперимента записывайте в таблицу по форме:

Таблица 1.1

Экспериментальные данные и результаты измерений

1) Масса калориметрического стакана	(г);
2) Концентрация растворов	=(моль/л);
3) Объем раствора	(мл);
4) Температура раствора	(градус):
5) Температура раствора	(градус);
6) Начальная температура раствора	(градус);
7) Температура после нейтрализации	(градус);
8) Масса	(г);
9) Масса	(г).

5. Выполните следующие нижеуказанные расчеты:

1. По закону Гесса рассчитайте теоретическое значение теплового эффекта реакции нейтрализации с использованием табличных значений: . Отсюда=.

2. Теплоемкость калориметра // находите по формуле:,

где:

• –удельная теплоёмкость стекла, равная;

• –удельная теплоёмкость раствора, равная ;

3. Стандартную энтальпию реакции нейтрализации определите по формуле:

,где:

• - разность среднего арифметического значения температуры после реакции и среднего арифметического значения температуры до реакции;

• 

4. Определите абсолютную (а) и относительную (б) ошибку по следующим формулам:

а)и б)

6. Выводы. 1) Делайте вывод о зависимости стандартной теплоты реакции от природы реагирующих кислот и оснований. 2) Объясните наличие относительной ошибки опыта.