Q = mр-ра ср-ра ∆Т + mcт сст ∆Т

(5)

где mр-ра – масса раствора, представляющая собой сумму массы щелочи и массы кислоты, которые находятся по формуле m=Vρ, в которой V – объем раствора, мл; ρ – плотность раствора, г/мл.

mcт – масса стеклянного стакана, г

сст – удельная теплоемкость стекла, равна 0,753Дж/г.К ср-ра – удельная теплоемкость раствора

Значения плотности соответствующих растворов разных концентраций приведены в табл.2.

			Плотность растворов						Таблица 2
								KOH
Электролит	HCl				HNO3
Концентрация	0,5м		1,0м	0,5м		1,0м	0,5м		1,0м
ρ, г/мл	1,007		1,016	1,094		1,1015	1,030		1,050

Поскольку растворы щелочи и кислоты достаточно разбавлены, можно принять, что теплоемкость раствора равна теплоемкости воды, которая составляет 4,184Дж/г.К.

Учитывая, что тепловые эффекты даются на 1 моль образующейся воды, получаем окончательную формулу для определения теплоты нейтрализации:

Q =	[(Vk ρk +Vщ ρщ )сН2О + mстсст ]	t	(6)
	nH2O

где ∆t - определяемое экспериментально повышение температуры в результате реакции нейтрализации;

nH2O – число молей воды, образующееся при слиянии растворов заданной

концентрации;

[Q] = кДж/моль или Дж/моль.

В соответствии с выше приведенным уравнением реакции нейтрализации nH2O = nH + = nOH − , а в нашем случае

пводы=пкислоты=пщелочи ,

	nкислоты =	С	к	V	к	,	пщелочи =	Сщ	Vщ	,
		1000						1000

где Ск и Сщ – соответственно концентрация кислоты и щелочи; Vк и Vщ – объемы кислоты и щелочи, взятые для опыта.

Выполнение работы. Определить тепловой эффект реакции нейтрализации гидроксида калия растворами хлористоводородной и азотной кислот с заданными концентрациями (концентрации растворов одинаковы).

10

Для этого:

1.Собрать прибор в соответствии с рис.1.

2.На технических весах взвесить внутренний стеклянный стакан (2).

3.Мерным цилиндром отмерить 100мл заданного раствора щелочи и налить в стакан. Опустить запаянный магнит (6). Стакан поставить в калориметр.

4.Калориметр закрыть крышкой (7). Вставить в соответствующие отверстия термометр (3) и воронку (4).

5.Во второй цилиндр налить 100мл кислоты и оставить стоять. Записать исходные данные:

масса внутреннего стакана калориметра mcт, г объем растворов реагирующих веществ V, мл концентрация растворов с, моль/л

плотность растворов ρ, г/мл

удельная теплоемкость растворов (воды) своды = 4,184Дж/г.К удельная теплоемкость стекла сст = 0,753Дж/г.К

6.Для записи наблюдений заготовить таблицу (см. табл.3).

							Таблица 3
τ, мин	1	2	3	4	…	…		15
t0

7.Включить электромагнитную мешалку и секундомер и производить запись показаний температуры (с точностью до 0,050С) в таблицу через каждую минуту в течение 5-7мин. Затем, не выключая секундомер и не прекращая записи, быстро вылить из цилиндра через воронку приготовленный объем кислоты. В результате реакции наблюдается резкое повышение температуры, а затем плавное понижение. Проведя после реакции 8-10 замеров, опыт прекратить.

8.Отключить электромагнитную мешалку, вынуть из раствора запаянный магнит. Вылить раствор и вымыть стакан.

9.Опыт повторить со следующей парой растворов.

По окончании опыта магнит электромагнитной мешалки замкнуть специальной пластинкой.

Обработка результатов эксперимента. По полученным опытным данным постороить графическую зависимость изменения температуры t0 от времени τ (мин).

Чтобы определить действительное изменение температуры ∆t, не искаженное тепловым обменом, производится следующее построение, указанное на рис.3.

11