Экспериментальная часть

Опыт 1. Определение теплоты нейтрализации сильной кислоты сильным основанием

и расчет энергии Гиббса реакции

Д

ля измерения тепловых эффектов реакций используют калориметрические установки (рис. 3). В наружный сосуд вставляется калориметрический стакан меньшей вместимости. Во избежание потерь теплоты через стенки калориметрического стакана между сосудами располагают пробковые прокладки. Калориметрический стакан закрывают крышкой с отверстиями для термометра (цена деления 0,1 К) и воронки.

Теплоту, выделяющуюся или поглощающуюся в калориметре, вычисляют по формуле

Q = С(Т₂ – Т₁),

г

Рис. 3. Калориметри-ческая установка

де Т₂ и Т₁ – конечная и начальная температуры жидкости в калориметрическом стакане; С – теплоемкость системы, равная

С = С₁m₁ + С₂m₂ ,

где m₁ и m₂ – массы калориметрического стакана и жидкости в стакане; С₁ и С₂ – удельные теплоемкости стекла и жидкости.

Согласно теории электролитической диссоциации нейтрализация сильной кислоты сильным основанием в разбавленном растворе отвечает термохимическому уравнению:

Н⁺_(ж) + ОН^-_(ж) = Н₂О_(ж); _rН^о(298 К) = – 57 кДж/моль.

В опыте используют 1 М растворы КОН, NаОН, НСl и НNО₃

(условное обозначение 1 М = 1 моль/л). Для нейтрализации берут равные объемы (70…100 мл) растворов кислоты и щелочи.

Соберите калориметрическую установку согласно рисунку и через воронку налейте в сосуд заданный объем 1 М раствора щелочи; запишите температуру раствора щелочи Т₁ с точностью до 0,1 К.

Налейте в мерный цилиндр такой же объем 1 М раствора кислоты и при работающей мешалке через воронку быстро влейте кислоту в калориметрический стакан и отметьте самую высокую температуру Т₂, которую покажет термометр после слияния растворов. Данные опыта сведите в таблицу:

Масса калориметрического стакана, m1, кг	Суммарный объем жидкости в стакане, V, мл	Температура, К
		Т1	Т2

По полученным данным определите:

1) разницу температур (Т₂ – Т₁);

2) массу жидкости (m₂) в калориметрическом стакане (при расчете считать плотность жидкости равной единице);

3) теплоемкость системы С [при расчете считать удельную теплоемкость стекла С₁ = 0,7510³ Дж/(кгК), а удельную теплоемкость раствора С₂ = 4,1810³ Дж(кгК)];

4) количество теплоты Q, выделившейся при реакции;

5) число молей нейтрализованной кислоты (щелочи) или число молей полученной воды (nН₂О), учитывая заданную молярную концентрацию и объем раствора;

6) теплоту нейтрализации _rН^о(Т) (кДж/моль Н₂О);

7) изменение энтропии _rS^о(Т) Дж/(моль К);

S^о_Н⁺ = О; S^о_ОН^- = – 10,55 Дж/(моль^.К);

S^о(Н₂О) = 69,96 Дж/(моль^.К);

8) энергию Гиббса реакции нейтрализации

_rG^о(298) = _rН^о(298) – Т_rS^о(298), кДж/моль.

5. Кинетика химических реакций Цель работы

Изучение влияния различных факторов на скорость химической реакции и химическое равновесие.