Обработка результатов опыта

 

Теплота, выделяющаяся в результате реакции нейтрализации, вычисляется по формуле 16

 

,                            (16)

      

где  - теплота, кДж;  - общий объем раствора в калориметре, см³;  - плотность раствора в калориметре, г/см³; _р – эффективная удельная теплоемкость раствора, Дж/г·К;  - разность температур до и после реакции, К; 20 – коэффициент, приводящий количество кислоты к 1 моль; 10^–3 – переводной коэффициент Дж в кДж.

Введение эффективной удельной теплоемкости раствора связано с тем, что тепловой эффект реакции нейтрализации расходуется не только на нагревание самого раствора, но и нагревании стенок внутренней части колориметра (стеклянного стакана), причем масса этой част и системы строго говоря неизвестна, на нагревание термометра, на испарение воды при росте температуры раствора и т.д. Из-за относительно малых объемов кислоты и основания влияние этих факторов значительно, и для учета этого влияния вводят так называемую «постоянную калориметра», которая в нашей случае заменена эффективной теплоемкостью растворов.

1 Рассчитать тепловой эффект первой и второй стадии реакции нейтрализации в первом опыте.

2 Рассчитать тепловой эффект реакции нейтрализации во втором опыте.

3 На основании следствия из закона Гесса рассчитать теоретический тепловой эффект реакции нейтрализации серной кислоты щелочью, если известны теплоты образования продуктов реакции и исходных веществ таблица 5.

4 Сравнить тепловой эффект реакции нейтрализации во втором опыте с теоретическим тепловым эффектом.

5 Сравнить суммарный тепловой эффект реакции нейтрализации в первом опыте с тепловым эффектом во втором опыте и сделать вывод о выполнении закона Гесса.

 

Таблица 4

Стадия опыт I (1,2) опыт II (3)	Общий объем, см3	Раствор соли		Температура, К
		Плотность, г/см3	Уд. теп., Дж/г·К	tнач	tкон	t
1	75	1,049	5,02
2	100	1,051	6,27
3	100	1,051	5,64

 

Таблица 5

Вещество	, кДж/моль
Na2SO4	-1384,60
H2SO4	-811,30
NaOH	-427,80
H2O	-285,83

 

Контрольные вопросы

 

1 Что называется тепловым эффектом химической реакции?

2 Назовите какие реакции называются экзотермическими, эндотермическими? Изобарными, изохорными?

3 Чему равен тепловой эффект реакции, протекающей при постоянном давлении, при постоянном объеме?

4 Сформулируйте закон Гесса и вытекающее из него следствие.

5 Вычислите тепловой эффект химической реакции получения этилового спирта при взаимодействии этилена и паров воды и напишите термохимическое уравнение, если известно, что (С₂Н₅ОН) = -235,31 кДж/моль; (С₂Н₄) = 52,28 кДж/моль;  (Н₂О) = -241,83 кДж/моль;

Химическая кинетика

1.1 Скорость химической реакции. Учение о скорости химических реакций называется химической кинетикой. Под скоростью реакции понимают изменение концентрации реагирующих веществ в единицу времени.

    Средняя скорость реакции вычисляется по формуле 1.

 

,                    (1)

 

где С₁ – начальная концентрация вещества в момент времени t₁; С₂ – концентрация вещества в момент времени t₂.

На скорость реакции влияет природа вещества, их концентрация, температура, присутствие катализатора и примесей.

    Зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих веществ выражена в законе действия масс.

    Скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ, при данной температуре (формула 2)

mA + nB = cD

 

,                                   (2)

 

где А и В – концентрации веществ; m и n – их стехиометрические коэффициенты; К – константа скорости.

Скоростью гомогенной реакции называют количество вещества, вступающего в реакцию или получающегося при реакции, за единицу времени в единице объёма (формула 3)

 

,                                     (3)

 

где V – объём.

Скоростью гетерогенной реакции называют количество вещества, вступающего в реакцию или образующегося в результате реакции за единицу времени на единицу площади S поверхности фазы (формула 4)

 

.                                      (4)

 

Примеры: горение топлива, коррозия металлов.

Зависимость скорости реакции от температуры выражается приближенным правилом Вант – Гоффа (формула 5).

При повышении температуры реагирующей смеси на каждые 10⁰С скорость химической реакции увеличивается в 2–4 раза (применимо в области низких температур)

 

,                                     (5)

 

где  - начальная скорость;  - температурный коэффициент реакции – число, показывающее, во сколько раз возрастает скорость данной реакции при повышении температуры на 10°С.

1.2 Химическое равновесие. Под химическим равновесием понимают такое состояние химического процесса, при котором скорости прямой и обратной реакции равны между собой. Константа равновесия определяется по формуле 6.

 

mA + nB = cC + dD

 

.                                  (6)

 

Переход системы из одного состояния равновесия в другое называется смещением химического равновесия. Смещение химического равновесия подчиняется принципу Ле-Шателье, формулировка которого такова:

Если изменить одно из условий, при которых система находится в состоянии химического равновесия (концентрацию, температуру, давление), то в системе протекает процесс ослабляющий произведённое изменение, то есть равновесие смещается в направлении той реакции, которая противодействует произведённому изменению.

Равновесие смещается вследствие изменения температуры, давления, концентрации.

1 При повышении температуры равновесие смещается в сторону эндотермической, а при понижении – в направлении экзотермической реакции.

2 При увеличении концентрации веществ, участвующих в равновесии, равновесие смещается в сторону расхода этих веществ, при уменьшении – в сторону образования этих веществ.

3 При увеличении давления в системе усиливаются реакции, в ходе которых уменьшается число молекул газов, что приводит к увеличению давления.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: