Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Экспериментальная часть.

ОПЫТ 1. Определение теплоты реакции нейтрализации.

Определяются тепловые эффекты следующих реакций:

HCl (р) + NaOH(р) = NaCl(р) + H₂O(ж)

CH₃COOH(р) + NaOH(р) = CH₃COONa(р) + H₂O(ж)

Проводимые реакции различаются силой участвующих в них кислот - соляная кислота является сильной и в растворе полностью диссоциирована на ионы, уксусная кислота слабая и диссоциирует лишь частично. Поэтому химическая сущность изучаемых процессов выражается следующими ионно-молекулярными уравнениями:

H⁺(р) + OH^-(р) = H₂O(р)

CH₃COOH(р) + OH^-(р) = CH₃COO^-(р) + H₂O(ж)

При нейтрализации уксусной кислоты связыванию ионов водорода и гидроксила предшествует процесс диссоциации: CH₃COOH = CH₃COO^- + H⁺. Теплота диссоциации рассчитывается по закону Гесса (см. пример 1).

Получите у преподавателя задание к опыту и запишите исходные данные:

объемы растворов (мл) V_HCl = V_{CH COOH} = V_NaOH =

концентрации (моль/л) C_HCl = C_{CH COOH} = C_NaOH =

Мерным цилиндром отмерьте заданное количество соляной кислоты и перелейте ее в калориметрический сосуд. Соберите калориметр. Наблюдайте за показаниями термометра. При достижении постоянства температуры отметьте ее значение и запишите в таблицу (Тн).

Мерным цилиндром отмерьте необходимое количество раствора щелочи и осторожно, но быстро прилейте щелочь к раствору кислоты в калориметре. Приведите калориметр в рабочее состояние и наблюдайте за показаниями термометра. Зафиксируйте и отметьте в таблице максимальное значение температуры (Тк).

В аналогичной последовательности проведите опыт с уксусной кислотой и занесите результаты опыта в таблицу.

Теплота реакции рассчитывается по формуле:

DТ

DНэк = - [(m_к + m_щ) C + K ] ¾¾¾ [Дж] (6)

Vк Cк

Где m_к и m_щ - массы растворов кислоты и щелочи соответственно - принимаются равными объемам V_HCl и V_NaOH в миллилитрах,

С = 4.18 Дж/г К - удельная теплоемкость реакционной смеси,

К = - постоянная (теплоемкость) калориметра,

DТ = Тк - Тн - изменение температуры в результате реакции,

V_к и C_к - объем кислоты (в литрах) и ее концентрация (моль/л) соответственно.

1) По полученным экспериментальным данным рассчитайте теплоту нейтрализации каждой кислоты. Результаты отметьте в таблице.

2) Рассчитайте теоретическое значение стандартной теплоты нейтрализации каждой кислоты, используя следствие из закона Гесса (ур. 5). Результаты отметьте в таблице.

3) К какому типу (экзо- или эндотермическому) относятся данные реакции?

4) Рассчитайте относительную ошибку каждого опыта по уравнению:

О.о. = ï(DНэк - DНтеор) / DНтеорï 100 [ % ]

5) Напишите уравнение реакции диссоциации уксусной кислоты:

6) Пользуясь законом Гесса, рассчитайте теоретическое значение теплоты диссоциации уксусной кислоты (см. пример 1):

7) Рассчитайте теплоту диссоциации уксусной кислоты по полученным экспериментальным данным. Сопоставьте полученные результаты.

Вариант контрольного теста.

I. Изолированная система характеризуется следующими свойствами:

1. V = const 2. m = const 3. P = const 4. Q = 0

II. К изобарным процессам относятся процессы, протекающие при:

1. T = const 2. P = const 3. V = const 4. Q = 0

III. Изменение энтальпии определяет:

1. теплоту химической реакции при V= const 3. скорость химической реакции

2. теплоту химической реакции при Р= const 4. направление химической реакции

IV. Определите знак DН для процесса перехода жидкости в пар:

1. DН < 0 2. DН > 0 3. DН = 0

V. Для каких веществ стандартная теплота образования равна нулю:

1. C₂H₄ 2. Fe 3. HF 4. F₂ 5. NaCl

VI. Для химической реакции BeO(т) + CO₂(г) = BeCO₃(т) известны значения DН°_{f, 298}(BeO) и

DН°_{f, 298}(BeCO₃). Можно ли по этим данным рассчитать теплоту реакции?

1. можно 2. данных недостаточно

VII. Укажите значение теплоты перехода вещества из твердого состояния в жидкое:

1. DН < 0 2. DН > 0 3. DН = 0

VIII. Стандартная теплота реакции 4HCl(г) + O₂(г) = 2H₂O(г) + 2Cl₂(г) рассчитывается по формуле:

1. DHх.р. = 2DH^°_f,298(H₂O) - 4DH^°_{f, 298}(HCl)

2. DHх.р. = DH^°_f,298(H₂O) - DH^°_{f, 298}(HCl)

3. DHх.р. = 4DH^°_f,298(HCl) - 2DH^°_{f, 298}(H₂O)

4. DHх.р. = 2DH^°_f,298(H₂O) + 2DH^°_f,298(Cl₂) - 4DH^°_{f, 298}(HCl) - DH^°_f,298(O₂)

IX. Стандартная теплота реакции 3H₂(г) + N₂(г) = 2NH₃(г) равна - 92,4 кДж, стандартная теплота образования NH₃ равна:

1. - 92.4 кДж /моль 2. - 46.2 кДж/моль 3. + 92.4 кДж/моль 4. - 184.8 кДж/моль

X. Рассчитайте стандартную теплоту реакции CO(г) + 1/2O₂(г) = CO₂(г), если известны

DH°_f,298(CO) = - 110.5 кДж, DH°_f,298(СО₂) = - 393.5 кДж

1. + 283 кДж 2. - 283 кДж 3. - 504 кДж 4. 393.5 кДж

Ответы и комментарии.

I. 1, 2, 4 см. определение стр. 1, давление может изменяться

II. 2 см. определение стр. 1

III. 2 см. определение стр. 2, уравнение (4)

IV. 2 процесс испарения сопровождается поглощением энергии

V. 2, 4 энтальпия образования простых веществ по определению равна нулю

VI. 2 должны быть известны термодинамические параметры всех веществ

VII. 2 процесс плавления эндотермический

VIII. 1, 4 см. закон Гесса, уравнение (5)

IX. 2 в данном уравнении участвует 2 моля аммиака

X. 2 см. закон Гесса, уравнение (5)

Контрольные вопросы.

I. Напишите уравнение реакции, тепловой эффект которой равен теплоте образования соединения:

1. H₂O(ж) 2. NO₂(г) 3. CuO(т) 4. NH₃(г) 5. Al₂O₃(т)

II. Рассчитайте стандартную теплоту реакции 2Cu₂O (т) + O₂(г) = 4CuO(т), в которой количество прореагировавшего кислорода равно:

1. 2 моля 2. 16 г. 3. 64 г. 4. 11,2 л 5. 44,8 л

III. При диссоциации ортокремниевой кислоты можно рассматривать пять процессов:

а) H₄SiO₄ = 4 H⁺ + SiO₄^4-, DH(a)

б) H₄SiO₄ = H⁺ + H₃SiO₄^-, DH(б)

в) H₃SiO₄^- = H⁺ + H₂SiO₄^2- , DH(в)

г) H₂SiO₄^2- = H⁺ + HSiO₄^3-, DH(г)

д) HSiO₄^3- = H⁺ + SiO₄^4-, DH(д)

Как, пользуясь законом Гесса, определить тепловой эффект

1. DН(а) 2. DН(б) 3. DН(в) 4. DН(г) 5.DН(д)

если теплота всех остальных процессов известна. Ответ мотивируйте.

ПРИЛОЖЕНИЕ.

Термодинамические характеристики некоторых веществ.