Указания по технике безопасности

Необходимым условием протекания опыта является герметичность всей системы. Она в основном определяется тем, насколько плотно прилегают пробки к двухколенной пробирке и бюретке. При проверке герметичности прибора во избежание порезов рук стеклом, которые могут возникнуть при чрезмерном нажиме пробки на стекло, необходимо двухколенную пробирку, пробку и бюретку держать полотенцем.

Лабораторная работа №2

Определение тепловых эффектов химических реакций

Цель работы: определить опытным путем тепловые эффекты процессов растворения из полученных данных, пользуясь законом Гесса, рассчитать теплоты гидратации солей.

Теоретическая часть

Все химические реакции сопровождаются выделением или поглощением энергии, чаще всего в виде тепла. Количество последней может быть измерено и выражено в единицах энергии (Дж, кал и т. д.).

Разница первоначального и конечного уровней энергии системы представляет собой энергетический эффект, или изменение энтальпии реакции, который обозначается ΔН_r.

При экзотермических реакциях система с большим запасом энергии переходит в состояние с меньшим запасом энергии. Такие реакции сопровождаются выделением тепла, и их тепловой эффект считается отрицательным (ΔН_r <0).

При эндотермических реакциях, наоборот, система с меньшим запасом энергии переходит в состояние с более высоким запасом энергии. Такие реакции сопровождаются поглощением тепла, и их тепловой эффект принято считать положительным (ΔН_r >0).

Для термохимических расчетов большое значение имеют величины энтальпий образования веществ. Под энтальпией образования вещества понимается изменение энтальпии реакции образования одного моля сложного вещества из простых веществ, например:

+90,4 кДж/моль.

Верхний и нижний индексы при ΔН указывают на то, что энтальпия образования приведена к стандартным условиям (давление 101325 Па, или 1 атм и температура 298 К, или 25 ⁰С).

Значения энтальпий образования веществ приведены в таблицах термодинамических потенциалов.

Термохимические расчеты основаны на использовании закона Гесса и вытекающих из него следствий:

1. Тепловой эффект химического процесса равен сумме тепловых эффектов всех промежуточных стадий процесса.

Например, процесс получения двуокиси углерода из угля и кислорода может быть проведен в одну стадию:

С(т) + О₂(г) = СО₂(г) ; ΔН_r = ─ 94 ккал.

Но этот же процесс можно провести в две стадии:

С(т) + 1/2 О₂(г) = СО(г) ; ΔН_r = ─ 26,4 ккал.

CO(г) + 1/2O₂(г) = CO₂(г); ΔН_r = ─ 67,6 ккал.

Согласно закону Гесса, сумма тепловых эффектов двух последних реакций должна равняться тепловому эффекту первой реакции, что и наблюдается в действительности: {─ 26,4 ─ 67,6 = ─ 94 (ккал)}.

2. Тепловой эффект химической реакции равен разности теплот образования конечных и исходных участников реакции, умноженных на их стехиометрические коэффициенты (т. e. коэффициенты перед формулами данных веществ в уравнении реакции).

Например, реакция горения пропана протекает по схеме:

С₃Н₈(г) + 5О_г(г) = 3СО₂(г) + 4Н₂О(г).

Теплоты образования ; и соответственно равны ─103,8; ─393,6 и ─241,9 кДж/моль.

Тепловой эффект реакции горения С₃Н₈(г) рассчитывается по формуле: