2. Экспериментальная часть

Т епловые эффекты, сопровождающие химические реакции, измеряют в приборах, называемых калориметрами или калориметрическими установками (рис.1).

Простейший калориметр состоит из 2-х сосудов: наружного (4) и внутреннего калориметрического (3). Во избежание потерь теплоты через стенки калориметрического сосуда он помещается на подставку из пенопласта (материал с малой теплопроводностью). Калориметр закрывается крышкой (5) с тремя отверстиями: для воронки (2), мешалки (6) и термометра (7).

В работе используют 1 М растворы KOH и HNO₃. Для реакции нейтрализации берут равные объемы кислоты и щелочи.

Перед началом опыта необходимо взвесить сухой калориметрический сосуд или узнать его массу у лаборанта.

Соберите калориметрическую установку и через воронку в калориметрический сосуд налейте отмеренные мерным стаканом 50 мл 1 М раствора кислоты. Во второй мерный стакан налейте 50 мл 1 М раствора щелочи и поставьте его на 3-4 мин. для выравнивания температуры рядом с калориметром.

Опустите термометр в стакан с раствором щелочи и замерьте температуру раствора с точностью до 0,1 К (Т_Щ). Затем, ополоснув шарик термометра водой и осушив его фильтровальной бумагой, опустите термометр в раствор кислоты. Замерьте температуру раствора кислоты (Т_К). Среднее арифметическое Т_Щ и Т_К даст Т₁– начальную температуру раствора в калориметре:

(1)

Затем через воронку вылейте раствор кислоты в щелочь. И отметьте самую высокую температуру Т₂, которую покажет термометр после сливания растворов. Результаты измерений занесите в таблицу 1.

Таблица 1

Масса калориметрического сосуда m, кг	Суммарный объем жидкости в стакане V, мл	Температура, К
		ТЩ	ТК	Т1	Т2

Теплоту, выделяющуюся или поглощающуюся в калориметре, вычисляют по формуле

q =  Σc ·(T₂ – T₁), (2)

где

Т₁ – начальная температура жидкости, К;

Т₂ – конечная температура жидкости в калориметре, К;

Σc – теплоемкость системы, равная

Σc = с₁·m₁ + c₂·m₂ + c₃·m₃; (3)

c₁, c₂ – удельная теплоемкость растворов кислоты, щелочи, принимаемые равными удельной теплоемкости воды, 4,19 кДж/(кг·К);

с₃ – удельная теплоемкость стекла 0,75 кДж/(кг·К);

m₁, m₂ – масса раствора кислоты и щелочи, кг ‑ (плотность растворов кислоты и щелочи принять равными плотности воды 1000 кг/м³);

m₃ – масса калориметра, кг.

Определить число молей нейтрализованной кислоты (щелочи) n, учитывая заданную молярную концентрацию и объем раствора, рассчитать энтальпию нейтрализации.

Так как реакция нейтрализации является экзотермической, то

ΔН = - q/n, кДж/моль. (4)

Сравнить полученную энтальпию нейтрализации с теоретической и рассчитать относительную ошибку опыта.

(5)

Где _экспер. – полученное в ходе эксперимента значение энтальпии реакции;

_теор. – теоретическое значение энтальпии реакции нейтрализации, равное – 57,22 кДж/моль.