1.3. Контрольные вопросы

1. Какие из следующих термодинамических функций относятся к функциям состояния системы: теплота, энтальпия, энтропия, работа расширения газа, свободная энергия Гиббса?

2. Для каких условий справедливо соотношение ? При каких условиях это не так?

3. Сформулируйте условия самопроизвольного протекания реакций, сопровождающихся:

1) увеличением энтропии и энтальпии;

2) уменьшением энтальпии и энтропии;

3) увеличением энтропии и уменьшением энтальпии;

4) уменьшением энтропии и увеличением энтальпии.

4. Сформулируйте I закон термодинамики. В чем различие между величинами и? Напишите уравнение связии.

5. Обоснуйте, почему величину илицелесообразнее использовать при изучении химических реакций?

6. Как формулируется закон Гесса и где он применяется? Покажите, что данный закон справедлив для процессов, протекающих при условии постоянства давления или постоянства объема системы.

7. Проиллюстрируйте примерами тот факт, что направление химического процесса зависит от следующих факторов таких, как энтальпии и энтропии.

8. Что такое изобарно-изотермический потенциал, или свободная энергия Гиббса? Что можно сказать о химическом процессе, для которого:1) ; 2); 3).

9. Почему некоторые реакции, значение которых отрицательно, на самом деле не протекают? Какие условия можно подобрать для их протекания?

10. Почему некоторые вещества, значение образования которых положительны, все-таки существуют? Что можно сказать о способах получения таких веществ?

2. 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