Определение теплового эффекта реакции нейтрализации

Цель работы: освоить методику экспериментального определения теплового эффекта реакции нейтрализации сильной кислоты сильным основанием.

Рекомендации: при подготовке к работе необходимо повторить раздел «Химическая термодинамика», ответить на все контрольные вопросы.

Важнейшие понятия: система (гомогенная и гетерогенная); термодинамические системы (открытая, закрытая, изолированная); термодинамические параметры состояния (экстенсивные и интенсивные); термодинамические функции состояния, внутренняя энергия, энтальпия, энтропия, свободная энергия Гиббса, энтальпия образования, энтальпия сгорания, стандартные состояния и условия, тепловой эффект, экзо- и эндотермические реакции, термодинамическая вероятность системы, термохимия.

Следует уметь: объяснять все важнейшие понятия и давать им определения; определять тип системы; записывать термохимические уравнения; рассчитывать тепловой эффект химических ифизико-химических процессов; оценивать термическую устойчивость соединений на основании закона Гесса; рассчитывать изменение внутренней энергии, энтропии и свободной энергии системы в различных процессах; объяснять термодинамические критерии возможности самопроизвольного протекания процесса и состояния равновесия.

Контрольные вопросы и задания:

1. Как изменяется энтальпия системы, если реакция идет с поглощением тепла?

2. Вычислить тепловой эффект реакции

NaH_(k)+H₂O_(ж)=NaOH_(р)+H₂(г)

по стандартным энтальпиям образования веществ, участвующих в реакции, если (NaH_(k))=-56,94 кДж/моль, (NaOH_(р)) = 469,47 кДж/моль, (H₂O_(ж)) =-285,84 кДж/моль.

3. Определить знак изменения энтропии в следующих реакциях:

4NH₃+ЗО₂=6Н₂О_(ж)+2N₂

СН_4(Ж)+4CI₂=CCI_4(ж)+4HCI

СО+ЗН₂=СH₄+Н₂О_(ж)

4. В каком направлении нижеприведенная реакция будет протекать самопроизвольно?

N₂+2H₂O=NH₄NO₂,

если ∆G⁰₂₉₈ (NH₄NO₂)=l 15,94кДж/моль, ∆G⁰₂₉₈ (H₂O_(г))= -228,8кДж/моль.

Экспериментальная часть

Методика проведения опыта

Тепловой эффект реакции нейтрализации определяется в простейшем калориметре. Объемы исходных веществ приведены в табл.1 согласно варианту.

Таблица 3.1

Объемы исходных веществ

Вариант
Объем кислоты, мл
Объем щелочи, мл

 

 

При помощи мерного цилиндра помещают раствор одного из реагирующих веществ во внутренний стакан калориметра. Термометром измеряют начальную температуру раствора Т_н. После этого через воронку быстро вливают второй компонент реакции, отмеренный также с помощью мерного цилиндра. После немедленного перемешивания отмечают самую высокую температуру Т_к. Результаты измерений и расчетов оформляют в виде таблицы.