Экспериментальная часть Опыт 1. Определение теплоты нейтрализации

Предлагается определить теплоты нейтрализации для следующих реакций по выбору преподавателя:

NaOH_(р) + HCl_(р)  NaCl_(р) + Н₂О_(ж)

КОН_(р) + НNО_3(р)  КNО_3(р) + Н₂О_(ж)

NН₄ОН_(р) + СН₃СООН_(р)  NН₄СН₃СОО_(р) + Н₂О_(ж).

Согласно теории электролитической диссоциации, реакции между растворами сильных кислот и сильных оснований выражаются общим для них термохимическим уравнением нейтрализации:

Н⁺_(р) + ОН^–_(р)  Н₂О_(ж), Н = –56,9 кДж.

Теплоты нейтрализации слабых электролитов отличаются от теплот нейтрализации сильных кислот и оснований, и их значения не являются постоянными, а зависят от природы взятых веществ.

Определение тепловых эффектов реакций производят в специальных приборах, называемых калориметрами.

Для выполнения работы используют упрощенный калориметр, который состоит из двух стаканов. В большой стеклянный стакан вставляют другой стакан меньшего размера. Они не должны между собой соприкасаться. Во избежание потерь теплоты между стаканами помещают прокладки. Калориметр закрывают крышкой с отверстиями, в которые вставлены термометр и воронка для вливания растворов. Для перемешивания содержимого внутреннего стакана используют магнитную мешалку.

Налейте во внутренний стакан калориметра указанный объем 1 М раствора щелочи. Отметьте температуру раствора с точностью до 0,1 (Т_щ). В мерном цилиндре отмерьте аналогичный объем 1 М раствора кислоты и измерьте его температуру (Т_к). Затем при работающей мешалке через воронку быстро влейте раствор кислоты в калориметр. Отметьте самую высокую температуру, которую покажет термометр после сливания растворов (Т₂). Результаты опыта занесите в табл. 1, производя необходимые расчеты по формулам и справочным данным, приведенным ниже.

Т а б л и ц а 1

Наименование величин	Результаты измерений
Масса калориметрического стакана, m1, г
Концентрация растворов, М
Объем каждого раствора, V, мл
Масса раствора, m2 = Vкк + Vщщ, г
Температура щелочи, Тщ
Температура кислоты, Тк
Начальная температура Т1=
Температура после нейтрализации, Т2
Разность температур Т= Т2 – Т1
Теплоемкость системы сm= c1m1 + c2m2, Дж/К
Выделившаяся теплота Q = Т сm, Дж
Количество молей нейтрализованной щелочи, n
Теплота нейтрализации Н = – Q/n, кДж/моль

Плотности 1 М растворов, , г/мл: NaOH – 1,0414; HCl –1,0157; KOH – 1,0586; HNO₃ – 1,0332; NH₄OH – 0, 9927; CH₃COOH – 1,0068.

Удельную теплоемкость стекла (с₁) принять равной 0,753 Дж/гК, раствора (с₂) – 4,184 Дж/гК.

Сравните полученные данные Н с истинным значением теплоты нейтрализации, равным –56,9 кДж/моль. Найдите отклонение экспериментального результата от истинного значения теплоты нейтрализации сильной кислоты сильным основанием.