Выполнение лабораторной работы

Все опыты по определению энтальпии химических реакций проводятся в калориметрах различных конструкций, которые представляют собой возможно лучше изолированный от теплообмена с внешней средой сосуд с мешалкой и термометром. Упрощенный калориметр состоит из двух стаканов: наружного и внутреннего. Во внутренний опускается термометр и мешалка.

ОПЫТ 1. Нейтрализация серной кислоты в две стадии.

Во внутренний стакан калориметра влейте 50 мл 2 н. раствора серной кислоты, отмеренного с помощью мерного цилиндра. Измерьте температуру t₁ этого раствора.

В два других сухих стакана налёйте по 25 мл 2 н. раствора гидроксида натрия.

Из одного стакана вылейте быстро щелочь в кислоту. Измерьте максимальную температуру t₂ раствора после нейтрализации:

H₂SO₄ + NaOH = NaНSO₄ + Н₂O, ∆Н₁ (4.1)

Когда вы увидите, что температура больше не увеличивается, к раствору гидросульфата натрия быстро прилейте раствор щелочи из второго стакана. Отметьте самую высокую температуру раствора t₃.

NaНSО₄ + NaOH = Na₂SО₄ + Н₂О, ∆Н₂ (4.2)

Кислая соль превратилась в среднюю.

ОПЫТ 2. Нейтрализация серной кислоты в одну стадию.

Во внутренний стакан калориметра влейте 50 мл 2 н. раствора серной кислоты, отмеренного мерным цилиндром.

В сухой стакан отмерьте 50 мл 2 н. раствора гидроксида натрия. Нейтрализуйте кислоту, быстро вливая в неё раствор щелочи из стакана. Отметьте максимальную температуру t₄ раствора после нейтрализации:

H₂SО₄ + 2 NaOH = Na₂SО₄ + 2 Н₂О, ∆Н₃ (4.3)

Результаты измерений в первом и втором опытах занесите в таблицу 4.1.

Таблица 4.1

Раствор	Объём, V, мл	Темпера тура, t,0С	Плотность раствора, ρ, г/см3	Разность темпера тур	Удельная теплоемкость раствора, с, Дж/г·К	Изменение энтальпии, ∆Н, кДж
H2SО4	50	t1	1,06
NaHSО4	75	t2	1,06	∆t1 = t2 – t1	5,02	∆Н1
Na2SО4	100	t3	1,06	∆t2 = t3 – t2	6,28	∆Н2
в первом
опыте
Na2SО4 во втором опыте	100	t4	1,06	∆t3 = t4 – t1	5,15	∆Н3

По данным этой таблицы рассчитывают изменение энтальпий ∆Н₁, ∆Н₂ и ∆Н₃ по формуле:

∆Н = – ρ ·V·с·∆t·20·0,001,

где ρ – плотность раствора;

V – объём раствора;

с – удельная теплоёмкость;

∆t – разность температур;

20 – коэффициент пересчёта на 1 моль взятой кислоты;

0,001 – коэффициент пересчёта Дж в кДж.

По закону Гесса должно быть ∆Н₁ + ∆Н₂ = ∆Н₃.

Проверьте закон Гесса.

Рассчитайте теоретическое значение величины энтальпии нейтрализации ∆Н_теор реакции (4.3).

Теплоты образования веществ приведены в таблице 4.2.

Таблица 4.2

Вещество	∆fНо(298,15К), кДж/моль
Na2SO4	– 1403
Н2O	– 286
H2SO4	– 904
NaOH	–470

Вычислите абсолютную и относительную ошибки опыта.

Абсолютная ошибка = ∆Н_теор – ∆Н_3.

Относительная ошибка, % =