Визначення теплоти нейтралізації сильної кислоти сильною основою у воді

Завдання:

1. Визначити теплову сталу калориметра.

2. Визначити теплоту розведення концентрованої сильної кислоти.

3. Визначити теплоту нейтралізації концентрованої сильної кислоти сильною основою.

Виконання роботи. Теплову сталу калориметра обчислити за рівнянням (1.18), як показано в роботі №1.

При змішуванні розчинів кислоти і основи поряд з нейтралізацією відбувається ро­зведення кислоти і основи. Вимірюваний у калориметрі тепловий ефект H є сумарною величиною:

Для нейтралізації брати невеликий надлишок основи, щоб цілком нейтралі­зувати кислоту. Якщо вихідна концентрація кислоти в багато разів більше кон­центрації основи, то величиною Н_розв(кон) можна знехтувати і прийняти, що H=H_нейтр. + Н_{розв.кисл.}

Визначити концентрацію приблизно приготовленого 4 н. розчину кислоти, потім виміряти в калориметрі теплоту розведення. Для цього в ампулу, заздалегідь зважену, ввести близько 75 мл цієї кислоти. Наважку кислоти g₁ визначити по різниці мас ампули з кислотою і без неї. Розрахувати об'єм V кис­лоти з g₁ і її густини . У калориметричну посудину налити 350 мл дистильованої во­ди, зібрати калориметр (рис.1.1), вміщуючи ампулу у відповідний отвір кри­шки. Спостерігати за зміною температури так само, як і при визначенні теплоти розчи­нення солі (робота 1). У момент 11-го відліку ампулу розбити вістрям скляної палички і визначити, при безперервному перемішуванні, зміну температури Т. Теплоту розведення 1екв. кислоти розрахувати по формулі:

(1.20)

де C_к — розрахована теплова стала калориметра, кДж/г·град;

V — об'єм кислоти, мл;

С_Е— нормальність кислоти, моль-екв/л.

Потім калориметр розібрати і промити всі його частини дистильованою водою. У калориметричну посудину налити 350 мл 0,2 н. розчину основи. Взяти приблизно таку ж наважку кислоти, як при визначенні теплоти розведення кислоти, і провести дослід аналогічно попередньому. Розрахувати сумарний тепловий ефект за рівнянням (1.14). По різниці H і H_розв. обчислити Н_нейтр. Значення H_розв. слід відняти від сумарної теплоти нейтралізації, тому що реакція розведення ендотермічна. Запис результатів вимірювань див. у роботі 1.

Контрольні питання

1. Чому теплові ефекти реакцій, що протікають при постійних об'ємі та тиску, є функціями стану системи?

2. Що таке теплоти утворення, нейтралізації, розчинення, розведення?

3. Як обчислити тепловий ефект реакції по теплотам утворення і теплотам згоряння речовин?

4. Описати методи визначення теплової сталої калориметра і істинної зміни температури в ньому. Чому треба записувати хід температури, а не тільки початкове і кінцеве значення її?

5. Як використовувати закон Гесса для визначення Н реакції, що неможливо при експериментальному визначенні? Привести приклади.

6. Чому H нейтралізації залежить від природи реагуючих речовин?

7. Визначте тепловий ефект хімічної реакції при стандартних умовах 2NaОН_(р) + CO_2(г.) = Na₂CO_3(р) + H₂O_(р)

8. Визначте при температурі 298 K і тиску 1,013 · 10⁵ Па тепловий ефект реакціїAl₂O_{3(корунд)} + 3SO₃  Al₂(SO₄)_3(кр) + ΔH⁰_x.

9. Визначте роботу ізобарного оборотного розширення 3 молів ідеального газу при його нагріванні від 298 до 400 К.

10. Визначте середню молярну теплоємність NH₃ в інтервалі температур від 200 до 300 К, якщо вираз для залежності його істинної теплоємності від температури в цьому температурному інтервалі має вигляд:

С_р = 24,8 + 37,5 · 10^–3 Т – 7,36 · 10^–6 Т² Дж/(моль · К).

Розділ IІ.