Определение теплоты нейтрализации

Цель работы — определение теплоты нейтрализации сильной кислоты сильным основанием.

Краткие теоретические положения.

Теплотой нейтрализации называется количество тепла, которое выделяется при взаимодействии 1 моля кислоты с 1 молем основания. Установлено, что реакция нейтрализации 1 моля сильной одноосновной кислоты (НС1, НNO₃ и т. п.) сильным основанием (КОН, NаОН и т. п.) в достаточно разбавленных водных растворах сопровождается одинаковым экзотермическим эффектом, который при 298 К равен - 57,1 кДж/моль. Этот тепловой эффект отвечает реакции образования жидкой воды из ионов водорода и гидроксила

H⁺_(водн) + OH^-_(водн) → H₂O_(ж)

Этот факт подтверждает полную диссоциацию сильных электролитов в не слишком концентрированных водных растворах. Например, реакция между HCl и NaOH в разбавленных водных растворах может быть представлена следующим образом:

Na⁺_(водн) + OH^-_(водн) + H⁺_(водн) + Cl^-_(водн) → Na⁺_(водн) + Cl^-_(водн) + H₂О

Как видно, эта реакция сводится к образованию воды из ионов H⁺_(водн) и OH^-_(водн), в то время как ионы Na⁺_(водн) и Cl^-_(водн) остаются в неизменном виде.

Приборы и реактивы.

1. Калориметр.

2. Секундомер.

3. Термометр с ценой деления 0,1°С.

4. Стеклянная воронка.

5. Стеклянный стакан емкостью 50 см³.

6. Мерный цилиндр на 250 см³.

7. Бюретка на 25 см³ - 2 шт.

8. Раствор соляной кислоты (1 моль/дм³).

9. Раствор гидроксида натрия (1 моль/дм³).

10. Дистиллированная вода.

Порядок выполнения работы.

1. В сухой внутренний сосуд калориметра налить 25 см³ раствора гидроксида натрия, точно отмеренного бюреткой.

2. Опустить в раствор щелочи, не касаясь дна сосуда термометр, измерить и записать температуру раствора с точностью до 0,1°С (t_нач).

3. Налить в стакан 25 см³ соляной кислоты и измерить ее температуру. Температура должна быть одинакова с температурой раствора щелочи.

4. Быстро, но осторожно, вылить раствор соляной кислоты через воронку во внутренний сосуд со щелочью.

5. Перемешивая раствор мешалкой наблюдать за повышением температуры и записывать показания термометра.

6. Отметить максимальную температуру раствора t_max.

7. По полученным экспериментальным данным сделать следующие расчеты:

а) определить количество теплоты Q (Дж), выделившееся при нейтрализации 25 см³ раствора соляной кислоты щелочью, приняв плотность всех растворов равной единице, а теплоемкость равной теплоемкости воды, т.е. 4,2 Дж/гград

q = (m_щ + m_к) t  4,2 Дж/гград, (1)

где t = t_макс – t_нач;

m_щ и m_к соответственно масса щелочи и масса кислоты, г, равные их объемам, см³.

б) написать уравнение реакции нейтрализации и рассчитать тепловой эффект нейтрализации 1 моля кислоты (в кДж), учитывая, что 25 см³ 1 моль/дм³ раствора содержит 0,025 молей кислоты

(2)

в) определить (в %) относительную ошибку опыта, если теоретическое значение теплового эффекта реакции нейтрализации соляной кислоты сильной щелочью равно 57,1 кДж.

8. Анализируют результаты, формулируют выводы.

Работа 2.