Лабораторное занятие 4 Тема: «Определение энтальпий нейтрализации. Внутренняя энергия и энтальпия» (1 час)

Цель занятия: Определение энтальпии реакции нейтрализации для следующих реакций:

NaOH (р) + HCl (р) → NaCl (р) + H₂O (ж)

KOH (р) + HNO₃ (р) → KNO₃ (р) + H₂O (ж)

NH₄OH (р) + CH₃COOH (р) → NH₄CH₃COO (р) + H₂O (ж)

Оборудование и реактивы:

1. Калориметр с мешалкой

2. Термометр Бекмана или термометр с ценой деления 0,1°С

3. 2N растворы: NaOН, КОН, HNO₃, HC1, NH₄OH, CH₃COOH

4. Секундомер (таймер)

5. Мерные цилиндры на 50 мл для каждого раствора

6. Технохимические (аптечные) весы с разновесами

Выполнение работы

Упрощенный калориметр состоит из двух стаканов. В большой стакан вставляют другой стакан меньшего размера. Стаканы не должны между собой соприкасаться. Во избежание потерь теплоты через стенки внутреннего стакана калориметра между ними помещают прокладки, внутренний стакан закрывают крышкой с тремя отверстиями в которые вставлены термометр {цена деления 0,1 ^оС} - мешалка и воронка для вливания растворов. Выполняются 2 опыта с сильными электролитами и 1 со слабыми.

Взвесить внутренний калориметрический стакан на технохимических весах и налить в него 50 мл 2 N раствора щелочи, отметить температуру раствора с точностью до 0,1 °С (t° щелочи). Вставить внутренний стакан с раствором щелочи во внешний стакан, закрыть его крышкой, в отверстие крышки поместить мешалку, термометр и воронку. Отмерить цилиндром 50 мл 2 N раствора кислоты и измерить его температуру (t°кислоты).

При непрерывном помешивании быстро прилить через воронку раствор кислоты к раствору щелочи. Отметить самую высокую температуру раствора -t° конечную, которую показывает термометр после смешивания растворов. Вычислить среднюю температуру растворов до реакций -t° начальную (среднее арифметическое из температур растворов кислоты и щелочи), затем рассчитать разницу: t° = t° кон. – t⁰ нач.

Таблица 1.

Система	Масса калориметрического стакана, m1,г	Масса раствора, m2, г	t0нач.,оС=1/2 (t°щел.+t° кисл.)	t° кон., оС	t° = t° кон. – t0 нач.	g=t°Cc, кДж	Н нейтрализации
							Дж/моль	кДж/моль
NaOH (р) + HCl (р)
KOH (р) + HNO3 (р)
NH4OH (р) + CH3COOH (р)

Вычислить g, выделяющуюся в калориметре по формуле:

g = t° ∙ C_c(1),

где C_c – теплоемкость системы; вычисляется как сумма теплоемкостей материала из которого изготовлены

Контрольные вопросы:

1. Дополнить:

1. Тепловой эффект реакции - это _________________________

___________________________________________________________________________________________________________, а энтальпия - это _____________________________________________________________

_____________________________________________________________.

2. Термохимическое уравнение реакции нейтрализации уксусной кислоты раствором аммиака можно записать следующим образом:_____________________________________________________.

Изменение энтальпии данной реакции в стандартных условиях, рассчитанное по соотношению __________________________________, равно __________кДж/моль.

3. Растворение в воде соли сопровождается _________________ энергии (_____________________ энтальпии системы), необходимой для ________________________ кристаллической решетки, и ____________________ энергии (___________________ энтальпии системы) за счет процесса ______________________________________. Таким образом, значение энтальпии растворения при стандартных условиях может быть __________________ и ______________________.

4. Энтальпией растворения называется_____________________

__________________________________________________________________________________________________________________________, она выражается в ____________________________.

5. Если растворимость соли в воде с ростом температуры уменьшается, значит процесс растворения ее сопровождается __________________________ теплоты, т.е. ________________________ значением энтальпии растворения.