Определение теплового эффекта реакции нейтрализации сильной кислоты сильным основанием

Химические реакции, лежащие в основе определения:

2NaOH + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + 2H₂O +Q

 

ХОД РАБОТЫ:

1. Во взвешенный калориметрический стакан поместите 30 мл отмеренного мерным цилиндром раствора натрий гидроксида с С(1/z) 1, 0 моль/л и определите его температуру (t_щ)

2. Стакан с раствором щелочи поместите в калориметр и закройте крышкой с отверстиями в одном из которых вставлена воронка, в другое - термометр, в третье - мешалка.

 

 

Схема калориметра:

 

1.сосуд с раствором;

2. внешняя оболочка сосуда;

3. термометр;

4.мешалка;

5.воронка;

6.крышка.

 

3. В другой цилиндр налейте 30 мл раствора серной кислоты с С(1/z) 1, 0 моль/л и определите ее температуру (t_к). Быстро влейте в стакан через воронку раствор кислоты и перемешайте раствор термометром. Отметьте с точностью до 0, 1⁰ самую высокую температуру раствора (t₂)

4.Найдите среднюю температуру раствора кислоты и щелочи до опыта (t₁): t₁ = (t_к + t_щ) / 2

 

 

Лабораторная работа 2

Определение теплового эффекта реакции нейтрализации слабой кислоты сильным основанием

Химические реакции, лежащие в основе определения:

 

NaOH + СН₃СООН → СН₃СООNa + H₂O +Q

 

ХОД РАБОТЫ:

Повторите опыт 1, взяв для реакции 30 мл раствора натрий гидроксида и 30 мл раствора уксусной кислоты с С(1/z) 1, 0 моль/л.

Приняв плотности раствора в 1 и 2 опыте за единицу, удельную теплоемкость его (С₁) за 4, 184 Дж/гК, а теплоемкость стекла (С₂) за 0, 753 Дж/гК, зная массу калориметрического стакана (m₂) и массу растворов после сливания (m₁) - вычислите количество теплоты, выделившейся в калориметре в результате реакции (Q_x). А затем рассчитайте теплоту нейтрализации в кДж моль^-1, абсолютную и относительную ошибку, если известно, что при нейтрализации одного моль эквивалента сильной кислоты одним моль эквивалентом щелочи выделяется 57, 52 кДж моль^-1 тепла.

 

Результаты опытов запишите в таблицу:

 

№	Определяемые величины	Опыт 1 NaOH + H2SO4	Опыт 2 NaOH+ CH3COOH
1.	Масса калориметрического стакана (г)
2.	Начальная температура (t1)
3.	Конечная температура (t2)
4.	Тепловая константа колориметра ∑ С = С1m1 + C2m2 Дж/град
5.	Количество теплоты, выделившейся в калориметре Qx = /t2 –t1/ ∑ С Дж ∆ Н = - Qx
6.	Теплота нейтрализации ∆ Ннейтр = ∆ Н*1000 V*C1/zNaOH (Дж/моль)
7.	Ошибка опыта: а) абсолютная (кДжмоль-1) б) относительная (%)

 

Формулы расчета:

 

t к- ⁰С

tщ- ⁰С

t1- ⁰С

t2- ⁰С

∑ С = С₁m₁ + C₂m₂ = Дж/град

Q_x = /t₂ –t₁/ ∑ С = Дж

 

 

∆ Ннейтр = ∆ Н * 1000 = *** ( Дж/моль) = *** = кДж/моль

V * C1/zNaOH 1000

 

 

Вопросы и задачи для самостоятельной работы студентов

 

1. Как изменяется внутренняя энергия в эндо- и экзотермических реакциях?

2. Понятие о тепловом эффекте реакции. Термохимическое уравнение.

3. Сущность первого и второго начала термодинамики

4. Формулировка и математическое выражение законов Гесса и его следствий

5. Теплота растворения (понятие, формулы, расчеты)

6. Теплота нейтрализации сильной кислоты сильного основания, слабой кислоты и сильного основания.

7. Понятие об энтальпии, энтропии и изобарно-изотермическом потенциале, как основных движущих силах химических процессов.

8. Вычислить изменение энтальпии реакции восстановления оксида бора магнием, если известно, что Δ Н⁰ обр. оксида бора и оксида магния соответственно равны -1280 и -601 кДжмоль^-1.

9. При сжигании серы выделилось 73, 48 кДж тепла и получилось 16 г серы диоксида. Вычислить Δ Н⁰ обр серы диоксида. М(SO₂) = 64г/моль.

10. Вычислить теплоту образования метанола по уравнению:

С + 2Н₂ + 1/2О₂ = СН₃ОН + Q, если теплоты сгорания углерода, водорода и метанола равны 395, 23; 285, 95; 715, 52 кДж/моль соответственно.

11. Сколько тепла выделится при взрыве 16, 8 л гремучего газа

(н.у.), если теплота образования водяного пара равна -241, 8 кДж/моль

12. Определить Δ G⁰₂₉₈ реакции, протекающей по уравнению:

 

 

4NH₃(г) + 5O₂(г) → 4NO(г) + 6H₂O(г),

если Δ S⁰₂₉₈ =

192, 50 205, 03 210, 20 188, 72 Дж/мольК

 

если Δ Н⁰₂₉₈ =

-46, 19 0 90, 37 -241, 83 кДж/моль

13. Восстановление Fe₂O₃ водородом протекает по уравнению:

Fe₂O₃(т) + 3H₂(г) → 2Fe(т) + 3H₂O(г) - 96, 61кДж

Возможна ли эта реакция при стандартных условиях, если Δ S⁰₂₉₈ равно 0, 1387 кДж/моль? При какой температуре начнется восстановление оксида железа?

 

УИРС по теме: «Химическая термодинамика. Определение теплового эффекта химической реакции»

1. Определите теплоту реакций нейтрализации

а) азотной кислоты с натрием гидроксидом

б) щавелевой кислоты с натрием гидроксидом

 

Тема 3: Химические реакции и равновесия в растворах электролитов

Занятие № 4

Практическая работа № 1

Способы выражения концентрации растворов

Студент должен знать:

1. Способы выражения концентрации растворов: массовую и объемную долю, молярную концентрацию, молярную концентрацию эквивалента, титр.

2. Определение растворов насыщенных, ненасыщенных, пересыщенных, изо-, гипер- и гипотонических.

3. Уметь применять формулы для решения задач.

4. Уметь использовать «правило креста».

5. Уметь брать точную навеску вещества.

6. Приготавливать растворы заданных концентраций.

Теоретическая и практическая подготовка

1. Лекции.

2. Глинка Н.Л. Общая химия § 73-80

3. Глинка Н.Л. Задачи и упражнения по общей химии (1984 г.)

гл. VI § 1, 2, 3 № 392-397, 412-416, 436, 449-451, 461, 474, 476

Лабораторная работа № 3

Приготовление растворов различной концентрации

Посуда и приборы: Технохимические весы с набором разновесов, набор ареометров, бюретки на 25 мл, мерные цилиндры на 100 мл, мерные колбы на 50, I00 мл, конические колбы на 150 - 200 мл, стаканы на 50 мл, воронки диаметром 30 – 40 мм.

Реактивы: растворы NaClс разными массовыми долями. Раствор HNO₃ с плотностью ~ 1, 4 г/мл; BaCl₂ * 2H₂O кристаллический.

Опыт №1. Приготовить 100 мл раствора NaClили другой объем по указанию преподавателя с массовой долей 6-14 %

(по заданию преподавателя) смешиванием раствора NaCl с

массовой долей 20 % с раствором NaCl с массовой долей 4% или водой.

а)Выписать из таблицы 1 плотности исходного и требуемого

раствора.

Таблица 1

Массовая доля в % и плотность водных растворов хлорида натрия при 20 ⁰С.

w %	r г/мл	w %	r г/мл
	1, 013		1, 101
	1, 027		1, 116
	1, 041		1, 132
	1, 056		1, 148
	1, 071		1, 164
	1, 086		1, 180

w₁ = … r₁ = … w₃ = … r₃ = …

w₂ = … r₂ = … w_пр = … r_пр = …

 

б) Рассчитать объемы исходных растворов V₁ и V₂.

Можно рассчитать по " правилу креста" массы, а затем объемы исходных растворов в мл., используя следующую формулу:

 

w₁ (w₃ - w₁) m_{раствора1}

w₃ = ________

w₂ (w₁ - w₃) m_{раствора2}

в) Отмерить вычисленные объемы исходных растворов слить в колбу и тщательно перемешать. Отлить часть раствора в цилиндр, измерить ареометром его плотность и по таблице найти концентрацию (w_практ.).

 

Внимание! Будьте осторожны в обращении с ареометром, держите его за расширенную часть, а при опускании в раствор цилиндр держите наклонно.

Все расчеты, измеренную плотность и концентрацию приготовленного раствора, рассчитанную по таблице, записать в рабочем журнале.

г) Определить разницу практически полученной и заданной концентрации.

Dw = w_{3аданное} - w_практ

д) Рассчитать молярную концентрацию полученного раствора хлорида натрия.

 

Опыт № 2. Приготовить 100 мл раствора HNO₃ с C_М = 0, 5-2

моль/л (по указанию преподавателя из ее раствора с r = 1, 4 г/мл (w = 66%).

а) Рассчитать объем в мл концентрированной кислоты, необходимый для приготовления раствора с заданной молярной концентрацией. m_HNO3

m_HNO3 = V_Л * C_М * M_HNO3; m_р-ра = ---------*100%

w

m_р-ра V(_Л )* C_М * M_HNO3*100%

V_р-ра = --------- = ----------------------------- (мл)

r w%* r(г/мл)

Проверить у преподавателя полученный V_HNO3.

Внимание! Будьте осторожны при работе с концентрированной HNO₃.

б) В мерную колбу набрать 1/2 - 1/3 дистиллированной воды, отмерить по бюретке рассчитанный объем азотной кислоты с

r = 1, 4 г/мл, довести до метки, закрыть пробкой и тщательно перемешать раствор.

Опыт № 3. Приготовить 100 мл раствора хлорида бария с

молярной концентрацией эквивалента 0, 5 – 0, 1 моль/л (по

указанию преподавателя) из сухой соли BaCl₂ * 2H₂O.

а)Рассчитать необходимую массу соли (навеску) в г.

m (BaCl₂ * 2H₂O) = V_Л * C _1/z (BaCl₂ ) * M _1/z (BaCl₂ * 2H₂O)

б) Взять навеску на технохимических весах с точностью до 0, 01 г.

Примечание: навески могут быть заранее приготовлены лаборантом и находиться у преподавателя.

в) перенести навеску через воронку в мерную колбу, тщательно смывая ее из стаканчика небольшим количеством воды.

г) энергично перемешивая раствор, полностью растворить навеску.

д) довести до метки, закрыть пробкой и медленно переворачивая колбу 5-6 раз, тщательно перемешать, раствор.

По мере выполнения лабораторной работы приготовленные растворы проверять у преподавателя.

 

После выполнения и оформления лабораторной работы студент должен приобрести следующие практические навыки (должен уметь)

1. Взвешивать на лабораторных весах.

2. Выбирать и пользоваться мерной и измерительной химической посуды (мерный цилиндр, мерная колба, пипетка, бюретка и др.).

3. Определять плотности растворов ареометром с использованием справочных таблиц.

4. Готовить растворы различной концентрации разбавлением или из кристаллических веществ.

 

⇐ Предыдущая1234567Следующая ⇒

Поделиться: