Лабораторная работа № 3 Энергетика химических процессов
При химических превращениях происходят глубокие качественные изменения в системе, которые сопровождаются поглощением или выделением энергии в различных формах. В большинстве случаев этой энергией является теплота.
Химические процессы, протекающие с выделением теплоты, называются экзотермическими, а с поглощением теплоты - эндотермическими. Теплота процесса является мерой изменения свойств системы, и сведения о ее величине имеют большое значение при определении условий химического превращения.
Теплоты химических превращений, протекающих при постоянных
значениях объема и температуры (изохорно-изотермический процесс) или при постоянных значениях давления и температуры (изобарно-изотермический процесс), отнесенные к числу моль взаимодействующих веществ, соответствующих уравнению реакции, называются тепловыми эффектами реакций. Раздел химической термодинамики, изучающей тепловые эффекты реакций, называется термохимией. Термохимические расчеты проводят на основании термохимических уравнений, т.е. уравнений химических реакций с указанием теплового эффекта (∆rНо (298К)) и агрегатного состояния всех веществ, например:
Zn(к) + 2HCl(p) = ZnCl2 (p) + H2 (г) ; ∆rНо (298К) = - 153,0 кДж .
Тепловой
эффект химической реакции (изменение
энтальпии) ∆rНо
(298 К) может быть рассчитан по уравнению
как разность между суммой стандартных
энтальпий образования ∆fНо(298
К) продуктов реакции и суммой стандартных
энтальпий образования исходных веществ
с учетом стехиометрических коэффициентов
этих веществ в уравнении реакции
(следствие из закона Гесса). Так, для
реакции: аА + bB
= cC
+ dD
∆rНо(298К) = ∑∆fНо(298К)прод. - ∑∆fНо(298К)исх. =
= [ c ∆fНо (298К, C) + d ∆fНо (298К, D) ] –
- [ a ∆fНо (298К, A) + b ∆fНо (298К, B) ] . (3.1)
Цель работы
1. Определить теплоту растворения соли.
2. Определить теплоту гидратообразования сульфата меди.
Опыт 1. Определение теплоты растворения соли
Растворение кристаллических солей представляет собой сложный процесс, зависящий от природы растворяемого вещества и растворителя, температуры и концентрации раствора.
При растворении соли в воде протекают два основных процесса: эндотермический – связанный с физическим разрушением кристаллической
решетки соли молекулами воды, и экзотермический – обусловленный химическим взаимодействием частиц растворенного вещества (молекул, ионов) с молекулами воды и образованием гидратированных частиц. В зависимости от того, энергетический эффект какого процесса преобладает по абсолютной величине при растворении соли в воде, раствор будет охлаждаться или разогреваться.
Количественно процесс растворения солей оценивается стандартной теплотой растворения (∆раст.Но (298К)) – изменением энтальпии при растворении одного моля соли в большом количестве молей растворителя.
Теплота растворения соли (∆раст.Но) представляет собой алгебраическую сумму энтальпий физического разрушения кристаллической решетки соли молекулами растворителя (∆физ.Но ) и энтальпий образования гидратированных частиц – гидратации (∆гидр.Но ):
∆раст. Но = ∆физ. Но + ∆гидр. Но. (3.2)