Модуль 2. Закономірності перебігу хімічних процесів
Мета модуля – формування розуміння закономірностей перебігу реакцій і управління ними: енергетика, швидкість і рівновага взаємодіючих систем.
За модулем студенти повинні вміти:
– Обчислювати тепловий ефект хімічної реакції, зміну енергії Гіббса та ентропії за наслідком із закону Гесса, передбачати напрямок реакції.
– Передбачати характер зміни ентропії в реакції за рівнянням та агрегатним станом вихідних речовин і продуктів.
– Розраховувати критерій можливості процесів за різними температурами (зміну енергії Гіббса за відомими значеннями зміни ентальпії та ентропії).
– Обчислювати швидкість прямої та зворотної реакцій, зміну швидкості (прискорення чи сповільнення) реакцій при зміні концентрацій речовин, тиску, температури.
– Визначати напрямок зсуву рівноваги реакції при впливі зовнішніх факторів: концентрації вихідних речовин або продуктів, температури, тиску тощо.
Література: [1] c. 74-110, [2] c. 119-155, [3] c. 130-149, 159-178, [4] c. 76-103, [5] c. 175-224.
Лабораторна робота № 1
Визначення теплового ефекту реакції
Мета роботи: визначити дослідним та розрахунковим методами тепловий ефект реакції нейтралізації хлоридної кислоти натрій гідроксидом та обчислити відносну похибку досліду.
Обладнання та реактиви: калориметр, циліндр, термометр, розчин із молярною концентрацією натрій гідроксиду 1 моль/л, розчин із молярною концентрацією хлоридної кислоти 1 моль/л.
Хід роботи
1. Зважте внутрішню склянку калориметра.
2. Відміряйте циліндром 50 мл розчину натрій гідроксиду (NaOH), внесіть його в склянку і визначте температуру.
3. Відміряйте циліндром 50 мл розчину хлоридної кислоти (HCl).
4. Термометр опустіть у розчин хлоридної кислоти і визначте температуру.
5. Розчин кислоти вилийте в розчин лугу і простежте за зміною температури. Запишіть кінцеву максимальну температуру розчину.
6. Отримані дані занесіть у таблицю 2.1.
Таблиця 2.1
|
Маса склянки, г |
Об’єм, мл |
Температура, 0C |
Загальна маса розчину (mp), г | ||||
|
HCl |
NaOН |
початкова |
кінцева |
DT=Tк.–Tпоч. | |||
|
|
|
|
HCl, Tпоч. |
NaOH, Tпоч. |
розчину Tк. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7. Виконайте розрахунки:
7.1. Теплоти, що виділяється чи поглинається в калориметрі, за формулою:
Q = (mp · Cp + mск · Сск) · DT , де mp – маса розчину, г; Cp – питома теплоємність розчину дорівнює питомій теплоємності води, тобто 4,184 Дж/(г·К); mск – маса склянки, г; Сскла – питома теплоємність скла дорівнює 0,753 Дж/(г·К).
Q =___________________________________________________________________
7.2. Кількості моль-еквівалентів кислоти, що приймає участь в реакції. ____________________________________________________________________________________________________________________________________________
7.3. Теплоти
нейтралізації (
)
для 1 моль еквівалента кислоти.
____________________________________________________________________________________________________________________________________________
7.4. Теплового
ефекту 
реакції нейтралізації одного еквівалента
сильної кислоти (чи лугу) за скороченим
йонним рівнянням: Н+(р)
+ ОН–(р)
= Н2О(р),
якщо
=–286,0
кДж/моль;
=–230,2 кДж/моль;
=
0.
____________________________________________________________________________________________________________________________________________
8. Визначте відносну похибку досліду за формулою:
._____________________________________________
9. Висновок _______________________________________________________________________________________________________________________________