14. Лабораторна робота

Визначення теплоти нейтралізації

Згідно з теорією електролітичної дисоціації реакція між роз­веденими розчинами сильної кислоти і сильної основи зводиться до утворення води із Н⁺ і ОН^-іонів незалежно від того, які сильні кислоти або сильні основи були взяті. Тому тепловий ефект утворення води завжди буде однаковий:

Н⁺(р) + ОН^ (р) Н₂О (р), Н_утв. = -56,9 кДж/моль.

Тепловий ефект зворотної реакції  дисоціації води на Н⁺ і ОН^-іони  дорівнює теплоті нейтралізації, взятої із зворотним знаком, тобто Н_дис. = 56,9 кДж/моль. Однак при змішуванні роз­чинів сильної кислоти і слабкої основи, або навпаки, слабкої кислоти і сильної основи тепловий ефект нейтралізації супровод­жується тепловим ефектом гідратації іонів. У таких випадках су­марний тепловий ефект може бути меншим чи більшим 56,9 кДж/моль.

Обладнання та реактиви: калориметрична установка; мірний циліндр; конічні колби; хлоридна кислота, 1н.; нітратна кислота, 1н; сульфатна кислота, 1н.; ацетатна кислота, 1н.; натрій гідроксид, 1н; амоній гідроксид, 1н.

Визначити теплові ефекти 6 реакцій нейтра­лізації, взявши 1н. розчини кислот НСl, НNО₃, Н₂SО₄, СН₃СООН і основ NаОН і NH₄ОН. Як калори-метр використовувати суху склян­ку з теплозахисною оболонкою.

Зібрати калориметричну установку, як показано на рис. 27.

Рис. 27. Калориметрична установка: 1  ебонітова підставка; 2  зовнішня склянка; 3  внутрішня склянка (кало-риметр); 4  точний термометр; 5  мішалка; 6  кришка

Мірними циліндрами відміряти 100 мл розчину кислоти і 100 мл розчину лугу, вилити їх у конічні колби на 250 мл. Через 5-7 хвилин точним термометром виміряти температуру кожного розчину з точ­ністю до 0,1С. Якщо температура не змінюється, записати показ­ники термометра до табл. 9.

Таблиця 9. Дослідні дані, отримані при визначенні теплового

ефекту реакції нейтралізації

Кислота, мл	НСl	100
Основа, мл	КОН	100
Температура, °С:
кислоти	t1	23
основи	t2	24
початкова суміші, tп		23,5
кінцева суміші, tк		30
Різниця температур t, С		6,5
Об’єм розчину, м3		2  10-4
Теплота, виділена при реакції, Дж		5439
Кількість утвореної Н2О, моль		0,1
Ннейтр., Дж/моль		54390

Термометр помістити в калориметр, одночасно швидко вилити розчини кислоти і лугу й, помішуючи мішалкою безперервно, сте­жити за показаннями термометра. Зазначити, підвищується чи зни­жується температура. Максимальне значення температури занести до таблиці (t_к). На цьому дослід закінчується. Розрахунки вести у такій послідовності.

1. Обчислити величину зміни температури t = t_к - t_п.

2. Обчислити кількість теплоти Q за формулою

Q = С m (t_к - t_п), (57)

зауваживши, що густина реакційної суміші дорівнює 10³ кг/м³ (1 г/см³), а С  питома теплоємність 4,184  10³ Дж/(кг  град) (1 кал/г  град).; m  маса реакційної суміші, кг.

3. Обчислити кількість молів води, що утворилася в резуль­таті нейтра-лізації, і перерахувати тепловий ефект нейтраліза­ції на 1 моль.

4. Внести до таблиці дані вимірювань і розрахунків теплових ефектів шести виконаних реакцій.

5. Порівняти всі результати і зробити висновки.