Выполнение работы.

1. Собирают калориметр, как показано на рис. 2.1.

2. В мерную колбу на 250 мл наливают 0,1 н раствор сильной кислоты (или щелочи). В мерную колбу на 50 мл наливают соответственно 50 мл 0,5 н раствора щелочи (или кислоты соответственно).

3. 250 мл 0,1 н раствора вносят в калориметр. Закрывают сосуд Дьюара пробкой с двумя отверстиями. Одно отверстие предназначено для термометра, второе – для добавления позже раствора с большей концентрацией.

4. Вставляют термометр в пробку калориметра.

5. Производят отсчет температуры каждые 30 сек. до установления ее равномерного хода либо до постоянного значения температуры (одинаковые значения не менее 5 раз). Значения температуры заносят в таблицу 1 (см. ниже).

6. Через стеклянную трубку в пробке калориметра быстро вливают 50 мл 0,5 н раствора, закрывают трубку пробкой и перемешивают раствор. При этом не прерывают отсчет времени и продолжают отмечать температуру каждые 30 сек. Температура при реакции нейтрализации повышается. Если по какой-либо причине отсчет температуры не был произведен в очередной раз, то при записи ставится прочерк. Повышение температуры, сопровождающее реакцию нейтрализации – главный период в опыте. Он продолжается до установления вновь равномерного хода температуры.

7. Когда наблюдается равномерный ход температуры (или устанавливается ее постоянное значение) в течение двух минут, опыт прекращают.

8. Повторяют точно так же опыт с использованием раствора слабой кислоты.

Таблица 1

Изменение температуры во время опыта

 

Время, мин	Значения температуры
предварительный период	главный период	заключительный период

Обработка результатов.

1. По данным таблицы 1 для двух опытов строят графики зависимости температуры от времени и определяют Δt. Для расчета точного изменения температуры во время реакции нейтрализации вычерчивают на миллиметровой бумаге график, откладывая на оси абсцисс время, а на оси ординат – изменения температуры за каждые полминуты. График лучше строить в следующем масштабе: 1°С соответствует 5 см, а 1 мин – 1 см. Рассчитывают теплоту (энтальпию) нейтрализации сильной и слабой кислоты по формуле (2.1). Значение постоянной калориметра К указывает преподаватель.

2. Рассчитывают теплоту (энтальпию) диссоциации слабой кислоты (или слабого основания).

3. Результаты для двух определений представляют в виде таблицы 2.

Таблица 2

Результаты работы

№ п/п	Электролит	К	Dt (из графика)	Qнейт. на 1 моль	Qдисс. слабого электролита

Контрольные вопросы и задачи.

1. Что является первоисточником энергии для всех живых организмов? Во что превращается эта энергия?

2. Какие реакции называются экзотермическими и эндотермическими? Приведите примеры таких реакций в организме человека.

3. Дайте формулировку закона Гесса и поясните его на конкретном примере.

4. Что называется теплотой нейтрализации?

5. Сформулируйте закон постоянства теплот нейтрализации. К каким электролитам он применим, а для каких электролитов не соблюдается и почему?

6. Одинаковый ли тепловой эффект будет при: а) нейтрализации азотной кислоты едким натром; б) азотистой кислоты едким кали?

7. При нейтрализации 100 мл 0,2М раствора соляной кислоты эквивалентным количеством гидроксида аммония в водном растворе выделилось 1,028 кДж теплоты. Определите теплоту реакции нейтрализации соляной кислоты гидроксидом аммония и вычислите теплоту диссоциации гидроксида аммония.

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

ОСМОС

Осмос, повышение температуры кипения, понижение температуры замерзания растворов, понижение давления над растворами, осмотическое давление растворов – все эти свойства относятся к так называемым коллигативным свойствам растворов, которые не зависят от природы растворенного вещества, а только от колличесва растворенного вещества.

Явление осмоса и осмотическое давление играют исключительно важную роль в процессах регуляции биологических систем. Осмотическое давление – один из факторов, регулирующих состав крови и других жидкостей в организме.

Осмос – диффузия растворителя через полупроницаемую перегородку (мембрану) из растворителя в раствор или из раствора с меньшим осмотическим давлением в раствор с большим осмотическим давлением. Осмотическим давлением называют силу, приходящуюся на единицу площади, под действием которой осуществляется этот перенос растворителя.

Для разбавленных растворов неэлектролитов осмотическое давление связано с концентрацией согласно закону Вант-Гоффа:

(1),

где С – молярная концентрация раствора, моль/л, Т – температура, К, R – универсальная газовая постоянная, равная 8,31 . При подстановке величин в указанных единицах осмотическое давление получают в кПа.

Для разбавленных растворов электролитов в выражение для осмотического давления включается изотонический коэффициент i:

(2).

Изотонический коэффициент показывает, во сколько раз увеличивается число частиц растворенного вещества в результате диссоциации. Для растворов электролитов i>1. Определяя в эксперименте осмотическое давление растворов электролитов, можно найти степень диссоциации

(3)

В случае сильных электролитов эта величина является кажущейся степенью диссоциации. В настоящее время установлено, что сильные электролиты в растворах диссоциируют практически нацело. Однако в эксперименте, в частности при измерении осмотического давления, вычисленное значение оказывается меньше 1 (100 %), что объясняется наличием взаимодействий ионов между собой и с молекулами растворителя.

Растворы, у которых осмотическое давление одинаково, называются изотоническими. При их контакте через полупроницаемую мембрану осуществляется равновесный обмен молекулами растворителя. Если в контакте находятся два раствора с разным осмотическим давление, то раствор с большим осмотическим давлением называется гипертоническим, соответственно раствор с меньшим осмотическим давлением называется гипотоническим. Растворитель из гипотонического раствора диффундирует через мембрану в гипертонический раствор, стремясь выровнять осмотическое давление.

Система, отделенная от окружающей среды мембраной с избирательной проницаемостью, называется осмотической ячейкой. Все клетки живых организмов являются осмотическими ячейками, которые способны всасывать растворитель из окружающей среды или отдавать его в зависимости от концентраций растворов, разделенных мембраной.

Осмолярная концентрация (осмолярность) – суммарное молярное количество всех кинетически активных, т.е. способных к самостоятельному движению, частиц, содержащихся в 1 литре раствора, независимо от их формы, размера и природы. Осмолярность раствора связана с его молярной концентрацией соотношением С_осм.= iС. Ее выражают в миллиосмолях в литре раствора (мОсм/л).

Осмоляльная концентрация (осмоляльность) характеризует содержание кинетически подвижных частиц в миллиосмолях в 1 кг растворителя (мОсм/кг).