Экспериментальная часть.

Опыт 1. Определение теплоты нейтрализации кислот и теплоты диссоциации слабой кислоты.

Определяются тепловые эффекты следующих реакций нейтрализации:

1) HCl (р) + NaOH(р) = NaCl(р) + H₂O(ж)

2) CH₃COOH(р) + NaOH(р) = CH₃COONa(р) + H₂O(ж)

Поскольку реакции нейтрализации являются реакциями ионного обмена, химическая сущность изучаемых в опыте процессов выражается следующими ионно-молекулярными уравнениями:

1) H⁺(р) + OH^-(р) = H₂O(ж) – при нейтрализации соляной кислоты

2) CH₃COOH(р) + OH^(р) = CH₃COO^(р) + H₂O(ж)- при нейтрализации уксусной кислоты

Уксусная кислота, являясь слабым электролитом, диссоциирует согласно уравнению: CH₃COOH  CH₃COO^ + H⁺. Её теплота диссоциации рассчитывается по закону Гесса с использованием ионно-молекулярных уравнений реакций 1) и 2) в качестве вспомогательных.

Получите у преподавателя задание к опыту и запишите исходные данные:

объемы растворов (мл) V_HCl = V_{CH COOH} = V_NaOH =

концентрации (моль/л) C_HCl = C_{CH COOH} = C_NaOH =

Мерным цилиндром отмерьте заданное количество соляной кислоты и перелейте ее в калориметрический сосуд. Соберите калориметр. Наблюдайте за показаниями термометра. При достижении постоянства температуры отметьте ее значение и запишите в таблицу – это начальная температура Тн.

Мерным цилиндром отмерьте необходимое количество раствора щелочи и осторожно, но быстро прилейте щелочь к раствору кислоты в калориметре. Приведите калориметр в рабочее состояние и наблюдайте за показаниями термометра. Зафиксируйте и отметьте в таблице максимальное значение температуры – это температура конца опыта Тк. В аналогичной последовательности проведите опыт с уксусной кислотой и результаты опыта занесите в таблицу.

Уравнение реакции	Тн	Тк	Т=ТкТн	Нэксп,кДж	Нтеор,кДж
H+(р) + OH-(р) = H2O(р)
CH3COOH(р) +OH(р)=CH3COO(р)+ H2O(ж)

Экспериментальные значения теплот нейтрализации рассчитываются по формуле:

Нэксп =  [( m_к + m_щ ) C + K ]Т/( Vк Cк) [Дж]

где m_к и m_щ - массы растворов, соответственно, кислоты и щелочи в граммах – принимаются равными объемам кислоты Vк и щёлочи Vщ в миллилитрах, С = 4.18 Дж/(г К) - удельная теплоемкость реакционной смеси, К =__________- постоянная (теплоемкость) калориметра, Т = Тк - Тн - изменение температуры в результате реакции, V_к и C_к - объем кислоты в литрах и её концентрация в моль/л, соответственно.

По полученным экспериментальным данным рассчитайте теплоту нейтрализации Нэксп каждой кислоты. Результаты отметьте в таблице.

Нэксп₁ =

Нэксп₂ =

Рассчитайте теоретическое значение стандартной теплоты нейтрализации каждой кислоты, используя следствие из закона Гесса (см. выражение 2.3, пример 2.2). Результаты отметьте в таблице.

Нтеор₁ = Н⁰₂₉₈ =

Нтеор₂ = Н⁰₂₉₈ =

К какому типу ( экзо- или эндотермическому ) относятся данные реакции? Запишите термохимические уравнения реакций.

Для одной из реакций (по указанию преподавателя) рассчитайте относительную ошибку опыта, пользуясь выражением: О.о. = (Нэксп -Нтеор) /Нтеор100%

Рассчитайте теоретическое значение теплоты диссоциации CH₃COOH, пользуясь законом Гесса и используя термохимические уравнения нейтрализации кислот, как вспомогательные (см. пример 2.1):

Ндис =

Опыт 2. Определение направления процесса в обратимой реакции при различных температурах.

Исследуется обратимая реакция разложения: NH₄Cl(к)  NH₃(г) + HCl(г)

Поместите в пробирку несколько кристаллов хлорида аммония и нагревайте дно пробирки до полного исчезновения кристаллов. Что при этом наблюдается на стенках пробирки вне пламени горелки?

Пользуясь формулами (4.1) и (4.2) рассчитайте стандартную энергию Гиббса реакции при Т = 298К и Т =________(см. примеры 4.1 и 4.2). Задание получите у преподавателя:

Т = 298К:

Т =______К:

Запишите выражение константы равновесия реакции Кр (см. пример 5.2):

Пользуясь уравнением (5.3), рассчитайте значения константы равновесия при Т = 298К и Т =______К (см. пример 5.3):

Т = 298К:

Т =______К:

Как влияет температура на величину константы равновесия? Пользуясь уравнением (5.3) сделайте вывод о направлении процесса при каждой из двух температур:

Определите область температур, в которой возможен самопроизвольный процесс разложения хлорида аммония (см. пример 4.3):

На основании полученных результатов объясните наблюдаемые в опыте явления.