ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

Опыт 1. Определение изменения энтальпии реакции нейтрализации

Для проведения эксперимента необходимо взять (по указанию преподавателя) один из растворов сильной кислоты (HCl, H₂SO₄, HNO₃) и один из растворов щелочи (NaOH, KOH) заданных концентраций и заданных объемов. Составьте уравнение реакции между указанными веществами в молекулярном и ионном виде.

Опыт проводят в калориметрической установке, упрощенная схема которой показана на рисунке 1. Установка состоит из двух алюминиевых стаканов, вставленных один в другой и изолированных друг от друга корковыми или резиновыми прокладками для уменьшения потерь тепла. Во внутренний стакан калориметра помещается стеклянный химический стакан, в котором проводится опыт.

 

 

Взвесьте калориметрический стеклянный стакан. Измерьте его диаметр и высоту с точностью до 1 мм. При помощи мерных цилиндров точно отмерьте равные объемы (20‑30 мл, объем указывает преподаватель) растворов кислоты и щелочи равных концентраций; при этом необходимо пользоваться разными цилиндрами, маркированными соответственно буквами «К» и «Щ».

В стеклянный стакан калориметра, предварительно вытащив его из калориметрической установки, аккуратно, без потерь, внесите отмеренный объем раствора щелочи. Стакан с раствором щелочи вновь поместите в калориметрическую установку. Измерьте температуру раствора щелочи, находящегося в стеклянном стакане калориметра при помощи ртутного термометра с точностью до 0,1^оС.

Не вынимая термометр из калориметрической установки, быстро и без потерь влейте весь раствор кислоты в стеклянный химический стакан. При помощи термометра аккуратно перемешайте раствор и отметьте максимальную температуру.

После этого вытащите стеклянный стакан из калориметрической установки и измерьте высоту столба жидкости в нем. С помощью ареометра измерьте плотность полученного раствора.

 

Результаты опыта внесите в таблицу.

Кислота

Щелочь

Tмакс.,°С

r, г/см3 раствора

Стакан

СМ, моль/л

V, мл

tКислоты,°С до начала опыта

СМ, моль/л

V, мл

tЩелочи,°С до начала опыта

масса, г

диаметр, см

высота, см

высота столба жидкости после опыта, см

 

На основании полученных данных рассчитайте изменение энтальпии реакции нейтрализации.

Пояснения к расчетам:

1. Вычисление теплоты, выделившейся в ходе опыта, проводится по формуле: Q = (m_р‑раС_р‑ра + m_стеклаС_стекла)Dt (Дж),

где Dt = t_макс. – t_нач;

С_р‑ра – удельная теплоемкость раствора (примерно равна теплоемкости воды 4,184 Дж/г ·К);

С_стекла – удельная теплоемкость стекла (С_стекла = 0,753 Дж/г ·К);

m_р‑ра – масса раствора после проведения реакции;

m_стекла – масса стакана, контактирующая с раствором.

Массу раствора можно определить, суммируя массы растворов кислоты и щелочи. Массу раствора кислоты (или щелочи) определим через его плотность и объем. Массу стакана, занятого раствором, можно оценить по пропорции, предварительно вычислив его общую площадь и площадь, занятую раствором.

2. Зная концентрации и объемы исходных растворов, вычислить количества n кислоты и щелочи, взятые для проведения реакции. По найденной величине сделать пересчет выделившегося количества тепла на 1 моль Н⁺ (ОН^–).

3. Рассчитать теоретическое значение изменения энтальпии реакции нейтрализации по табличным данным: DН_обр.^о(Н⁺) = 0, DН_обр.^о(ОН^–) = –230,19, DН_обр.^о(Н₂О_(ж)) = –285,83 кДж/моль).

4. Определить (в %) абсолютную ошибку опыта.

 

• Почему реакция нейтрализации сопровождается выделением тепла? Почему тепловой эффект реакции нейтрализации сильного основания сильной кислотой не зависит от природы кислоты и основания? Относится ли то же самое к слабым кислотам и основаниям и почему?