3.1. Лабораторная работа № 2 «Определение теплоты нейтрализации»

Цель работы. Научиться пользоваться техническими весами и работе с лабораторными термометрами. Определить теплоту нейтрализации сильной кислоты сильным основанием.

Приборы и реактивы. Химический стакан. Мерные цилиндры. Термометр. Растворы: 0,1 М HCl; 0,1 М NaOH.

Порядок выполнения работы

1. На технических весах взвесить и определить массу химического стакана.

2. Отмерить мерным цилиндром 25 мл 0,1 М раствора NaOH и перелить в химический стакан. Измерить температуру раствора щелочи с точностью до 0,1 ^оС.

3. Отмерить мерным цилиндром 25 мл 0,1 М раствора HCl. Быстро влить кислоту в химический стакан со щелочью, перемешать содержимое стеклянной палочкой или на магнитной мешалке и отметить максимальную температуру, которую покажет термометр после объединения растворов.

4. Определение повторить два раза и взять для дальнейших расчетов средний результат.

5. По результатам опыта заполнить таблицу.

Масса калориметрического стакана m, кг	Объем жидкости в калориметрическом стакане V, мл	Температура t, ^оС
		начальная	конечная

6. Записать уравнение реакции нейтрализации в молекулярном и ионном виде между реагирующими веществами и рассчитать , пользуясь следствием из закона Гесса.

,

зная, что ;^{кДж/моль; кДж/моль.}

7. По полученным данным определить:

1) разницу температур: ∆t = t_к – t_н, K;

2) массу жидкости в калориметрическом стакане: m = ρ∙V, если

ρ_р–ра = 1,0 г/мл;

3) теплоемкость системы (∑С):

∑С = С₁m₁ + C₂m₂; [Дж/K],

где m₁ и m₂ – массы калориметрического стакана и жидкости в стакане, кг;

С₁ и С₂ – удельные теплоемкости стекла и жидкости.

С_стекла = 0,75∙10³ Дж/кг∙K; С_{жидкости} = 4,18∙10³ Дж/кг∙K;

4) количество теплоты Q, выделившейся при реакции

Q = ∑C∙∆t; [Дж];

5) число молей воды, учитывая, что из 1 моля щелочи получается 1 моль воды, а С_NaOH = С_HCl = 0,1 моль/л

моль;

6) практическое изменение энтальпии реакции нейтрализации, кДж/моль

;

7) ошибку опыта α, % по формуле

α = ∙100, %;

8) изменение энтропии реакции нейтрализации, , для чего воспользуемся следствием из закона Гесса и табличными значениями

;

; Дж/моль∙K; Дж/моль∙K;

9) изменение энергии Гиббса ∆G_х.р. реакции нейтрализации по формуле

S,

где Т – начальная температура, K.

8. Сделать вывод о соответствии величины и знака ∆G_х.р. самопроизвольному течению проделанной Вами реакции нейтрализации.

3.2. Лабораторная работа № 3 «Тепловые эффекты реакций растворения»

Цель работы. Экспериментально определить тепловые эффекты реакций растворения веществ. Составить термохимические уравнения.

Приборы и реактивы. Технические весы. Термометр. Химические стаканы. Мерные цилиндры. Конические колбы. Стеклянные палочки.Медный купорос (CuSO₄). Цинковая пыль (Zn). Хлорид натрия (NaCl). Нитрат аммония (NH₄NO₃). Гидроксид натрия (NaOH). Вода дистиллированная.

Порядок выполнения работы

Опыт 1. Определение теплового эффекта реакции замещения меди из раствора ее соли цинком.

1. Взвесить на технических весах 5 г медного купороса и растворить в 50 мл воды. Замерить и записать температуру полученного раствора (Т_н).

2. Взвесить 1 г цинковой пыли и всыпать ее в раствор сульфата меди.

3. При помощи термометра определить максимальную температуру раствора (Т_к). Количество выделившегося при реакции тепла рассчитать по формуле:

,

где ∆T – изменение температуры раствора (∆T = T_к – T_н), K;

C – удельная теплоемкость, C_воды = 4,18 кДж/кг∙K;

m – масса веществ, кг.

4. Полученный результат пересчитать на 1 моль цинка и записать термохимическое уравнение данной реакции.

Опыт 2. Тепловые явления при растворении твердых веществ.

1. Налить в три стакана или колбы по 25 мл воды. Измерить температуру воды (Т_н).

2. Взвесить на технических весах по 5 г хлорида натрия, нитрата аммония и гидроксида натрия.

3. Всыпать: в первый стакан хлорид натрия, во второй – нитрат аммония, в третий – гидроксид натрия (осторожно).

4. Навески веществ размешать в воде до полного растворения и измерить температуры полученных растворов (Т_к).

5. По полученным данным рассчитать количество выделившейся или поглощенной при реакции теплоты по формуле:

,

где ∆T – изменение температуры раствора, K (∆T = Т_к – Т_н);

m₁ – масса воды, кг;

m₂ – масса кристаллического вещества, кг;

C – теплоемкость воды, C = 4,18 кДж/кг∙K.

6. Полученный результат пересчитать на 1 моль кристаллического вещества, раствор которого готовили, и записать термохимическое уравнение данного процесса.

7. По полученным данным заполнить таблицу.

Вещество	Температура Т, ^оС			Q, кДж	Выводы*
	начальная	конечная	∆Т

* Указать, является ли данный процесс растворения термохимическим, если да, то эндотермическим или экзотермическим.

8. По работе сделать вывод.