Министерство образования Российской Федерации
Пензенский государственный педагогический университет имени В.Г. Белинского
Н.В. ФИРСТОВА, Ж.С. ВИШНЯКОВА
Химия:
Руководство к лабораторным занятиям
Пособие для студентов 1 курса
специальностей «География» и «Безопасность жизнедеятельности»
ПЕНЗА - 2012
Печатается по решению редакционно-издательского совета Пензенского государственного педагогического университета имени В. Г. Белинского
Химия: р уководство к лабораторным занятиям: Методическое пособие для студентов естественно-географического факультета‚ обучающихся специальности «География» и «Безопасности жизнедеятельности»
/Сост. Н.В. Фирстова, Ж.С. Вишнякова (Пензенский гос. пед. университет имени В.Г. Белинского). – Пенза: ПГПУ‚ 2012. – 40с.
Методическое пособие содержит материал для подготовки и проведения лабораторных занятий. В пособии приведены все необходимые для студентов специальностей «География» и «Безопасность жизнедеятельности» лабораторные работы, сопровождающиеся подробным описанием опытов и необходимым теоретическим материалом. Пособие включает также упражнения для самостоятельного решения, необходимые схемы, рисунки и таблицы. Методическое пособие представлено в виде рабочей тетради.
Рецензент: к.х.н.‚ доцент Керимов Э. Ю.
© Н. В. Фирстова, 2012
© Ж.С. Вишнякова‚ 2012
Лабораторная работа №1
Энергетика химических превращений
Устройство калориметрической установки
Калориметрическая установка состоит из калориметрического стакана, вставленного в другой стакан (наружный сосуд) и изолированного от него пробковыми прокладками. В крышку калориметрического стакана через отверстия вставлены термометр, мешалка и воронка для внесения веществ в стакан (рис. 1).
Вычисления
Вычисление теплоты, выделяющейся или поглощаемой во время опыта в калориметрическом сосуде, производятся по формуле:
Q = (m ж C ж + m ст C ст ) · ΔТ; ΔТ = Т кон –Тt нач,
где ΔТ – изменение температур‚ Т кони Т нач – конечная и начальная температура в калориметрическом сосуде; m ст и m ж – масса калориметрического сосуда и находящейся в нем жидкости; C жи C ст – удельные теплоемкости жидкости и стекла.
Опыт 1. Определение теплоты нейтрализации сильного основания сильной кислотой.
Реактивы и оборудование: калориметрическая установка, 1‚0 М растворы NaOH и HCl, термометр, весы.
Ход работы: приготовьте по 150 мл 1,0 М растворов NaOH и HCl. Взвесьте калориметрический стакан. Внесите в него приготовленный раствор щелечи и отмерьте температуру с точностью до 0,10 С. Измерьте температуру раствора кислоты с той же точностью. Затем раствор кислоты влейте через воронку в калориметрический стакан при работающей мешалке. Отметьте максимальную температуру, которую покажет термометр после сливания.
Вычислите количество теплоты (опытное значение), выделившейся при реакции. Примите, что начальная температура – это среднеарифметическая температура кислоты и щелочи, конечная – наивысшая температура после сливания растворов; плотность растворов равна единице, его удельная теплоемкость – теплоемкости воды, т.е. 4,18 Дж/(К· г).
Вычислите теплоту нейтрализации кислоты в расчете на ее эквивалентную массу (теоретическое значение). Сравните опытное и теоретическое значение теплот нейтрализации.
Вычисления:
Вывод:
Опыт 2. Определение теплоты нейтрализации слабого основания слабой кислотой.
Реактивы и оборудование: калориметрическая установка, 1 М растворы аммиака и уксусной кислоты, термометр, весы.
Ход работы: проведите опыт по схеме опыта №1. Вычислите теплоту нейтрализации в расчете на 1 эквивалент уксусной кислоты. Сравните результаты с данными предыдущего опыта.
Вычисления:
Вывод:
Опыт 3. Определение теплоты гидратации карбоната натрия
Реактивы и оборудование: калориметрическая установка, дистиллированная вода, карбонат натрия, термометр, весы.
Ход работы: в предварительно взвешенный калориметрический сосуд налейте 300 мл дистиллированной воды, определите температуру с точностью до
0,1 К. Отвесьте примерно 7 г карбоната натрия, быстро и аккуратно всыпьте соль в калориметрический сосуд при постоянном помешивании мешалкой. Отметьте наивысшую температуру. Вычислите теплоту растворения 1 моль карбоната натрия. Опыт и расчеты повторите для кристаллогидрата Na2CO3·10H2O (навеска массой 15г). По найденным теплотам растворения Na2CO3 и Na2CO3·10H2O вычислите теплоту гидратации карбоната натрия.
Вычисления:
Вывод:
Упражнения для самостоятельного решения
1. Почему химические превращения сопровождаются выделением или поглощением энергии? Почему в одних случаях теплота поглощается, а в других выделяется?
2. Пользуясь теплотами образования, рассчитайте тепловой эффект следующей реакции в стандартных условиях: 1) 2KClO3 (к) = 2KCl (к)+ 3O2(г);
3. При растворении 10г СаСl2 в 200 мл воды температура раствора повысилась на 7,7 К. Вычислите теплоту гидратации СаСl2, если теплота растворения СаСl2·6Н2О равна 19,08 кДж/моль. Удельную теплоемкость раствора можно принять равной удельной теплоемкости воды (4,18 Дж/К·г). Ответ: 94,23 кДж/моль.
