Определение теплового эффекта реакции нейтрализации.

Значение темы: энергетика химических реакций – это основа многих процессов. Эти знания необходимы для понимания биоэнергетики живых систем, для определения возможности или невозможности осуществления химических процессов и выбора оптимальных условий их протекания.

Цель: выполнить калориметрические измерения и термохимические расчеты.

Задание. Определить теплоту нейтрализации сильной кислоты сильным основанием и рассчитать энергию Гиббса реакции.

Согласно теории электролитической диссоциации реакция нейтрализации будет протекать по уравнению:

Для проведения реакции используют калориметрическую установку (рис.4) ₆

Рис. 4. Калориметрическая установка: 1 - внешний изолирующий сосуд; 2 – калориметрический стакан; 3 – реакционная смесь; 4 – подставка; 5 – термометр; 6 - мешалка

Методика определения:

1. Отмерить цилиндром 25 мл 1М раствора кислоты и внести в калориметрический стакан. Калориметрический стакан должен быть взвешен с точностью 00,00 г - m_стак.

2. Измерить температуру раствора с точностью до 0,01⁰ С.

3. Отмерить цилиндром 25 мл 1М раствора щелочи.

4. Влить щелочь в калориметрический стакан и отмерить максимальную температуру, которую покажет термометр после слива растворов. Данные опыта занести в табл. 3.

Таблица 3

Результаты опыта

mстак., кг	Суммарный объем жидкости в стакане V, мл	Температура t,0С
		начальная	конечная

По полученным данным определить:

1. Разницу температур:

2. Массу жидкости в калориметрическом стакане: , кг (= 1 г/мл).

3. Теплоемкость системы:, Дж/кг

= 0,75·10³ Дж/кг·К – удельная теплоемкость стекла;

= 4,18·10³ Дж/кг·К – удельная теплоемкость жидкости.

4. Количество теплоты выделившейся при реакции: , Дж

5. Число молей воды, учитывая, что из 1 моль щелочи получается 1 моль воды, а С_{кислоты}= С_щелочи = 1 моль/л:

6. Практическое изменение энтальпии реакции нейтрализации:

, кДж/моль

Рассчитать теоретическое изменение энтальпии ()реакции нейтрализации, пользуясь формулой следствия из закона Гесса и данными табл.4.

Рассчитать теоретическое изменение энтропии ()реакции нейтрализации, пользуясь формулой следствия из закона Гесса и данными табл.4.

Таблица 4

Значение термодинамических функций

Формула соединения (иона)	, кДж/моль	, Дж/моль·К
Н+(р) Н2О(ж) ОН-(р)	0 -285,8 -230,2	0 70,1 -10,8

Рассчитать изменение энергии Гиббса реакции нейтрализации:

,

где Т – начальная температура, К.

Рассчитать относительную ошибку опыта:

Сделать вывод о соответствии найденной величины и знака самопроизвольному течению проделанной реакции нейтрализации.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5