Лабораторная работа №2. Определение энтальпии реакции нейтрализации

Цель работы: определить энтальпию нейтрализации сильной кислоты сильным основанием калориметрическим методом

Объекты и средства исследования

1. Учебно-лабораторный комплекс «Химия» в следующей комплектации: центральный контроллер и модуль «Термостат» в комплекте со стеклянным стаканчиком (150 см³), термодатчиком и устройством для размещения кислоты в термостате.

2. Раствор NaOН (1 моль/дм³)

3. Раствор НCl (5 моль/дм³)

4. Мерные цилиндры

Порядок выполнения работы

1. Взвесить калориметрическую ячейку.

2. Подключить термостат к контроллеру, подключить термодатчик, включить перемешивание и измерение температуры в ходе опыта.

3. Для определения теплоты нейтрализации в качестве калориметрической жидкости используют1М раствор NaОН. В стакан наливают 75 см³ щелочи и устанавливают его в калориметр.

4. Измерение начинают включением кнопки «Измерение». При этом появиться окно состояние измерения – «Обмен данными с контролером».

5. Затем, в течение 5-7 минут, фиксируют температуру

«предварительного периода».

6. Нейтрализацию проводят 5 молярным раствором соляной кислоты объемом 15 см³.

7. Показания температуры снимают через 1 с в течение 1,5 минут.

8. Измерение следует заканчивать после того, как изменения температуры будут незначительными и равномерными («заключительный период», 2 мин). Измерение заканчивается путем нажатия кнопки «СТОП». При этом экспериментальные данные автоматически запоминаются и установка переходит в режим управления.

9. Обработка результатов эксперимента. Для построения экспериментальных графиков необходимо перейти на экран «Графики». Необходимые для определения изменения температуры ΔТ линии проводятся следующим образом. Нажимаем кнопку «прямая линия» ( ), подводим курсор к соответствующей точке графика и, нажав один раз левую клавишу «мышки», устанавливаем начальную точку лини. Зафиксировать линию нужно повторным нажатием кнопки (отменить - правой кнопкой «мышки»). Для измерения ΔТ , вначале убираем «галочку» в поле «Измерения на суммарный график», а затем проводим вертикальную линию до пересечения с полученными линиями. Для этого нажимаем кнопку «линейка» ( ), устанавливаем курсор на одной из линий и проводим вертикальную линию. В секторе «Результат» «dY» появится значение ΔТ.

10. Рекомендации по проведению расчетов

Если принять, что теплоемкости растворов щелочи и кислоты приблизительно равны теплоемкости воды, то тогда теплоту нейтрализации определяют по формуле

Q_p  _

C_p (T₂  T₁ )  (m₁C_p

• m C

2 p

2

) T

1

где c₁ – удельная теплоемкость стекла (0,75·10³ Дж/(кг·К))

m₁ – масса стакана, кг

c₂ – удельная теплоемкость воды (4,18·10³ Дж/(кг·К))

m₁ – суммарная масса раствора, кг

Полученный тепловой эффект пересчитывают на 1 моль кислоты:

ΔH



o

^T практ

Q

V  C

где V - объемщелочи, дм³;

С - концентрация щелочи, моль/ дм³.

Если опыт проводить при других концентрациях или объемах щелочи и кислоты, то полученный тепловой эффект необходимо пересчитать на то вещество, которое используется в меньшем количестве.

11. На основе термохимического уравнения реакции нейтрализации и справочных данных рассчитать теоретический тепловой эффект реакции нейтрализации.

12. Определить относительную погрешность определения энтальпии нейтрализации.

13. Сделать вывод по лабораторной работе: указать закон, который положен в основу калориметрического определения энтальпии реакции нейтрализации, следствие которое позволяет проводить теоретический расчет, погрешность калориметрического определения.

Контрольные вопросы

1. Первое начало термодинамики. Математическая форма записи первого начала. Тепловой эффект для различных процессов.

2. Закон Гесса. Следствия из закона.

3. Зависимость теплового эффекта процесса от температуры (закон Кирхгоффа).

4. Калориметрия: эксперимент и расчет.

5. Энтальпия реакции нейтрализации