Лекции.Орг


Поиск:




Расчёт теплового эффекта реакции нейтрализации

Отчёт

По лабораторной работе №3

«Химическая термодинамика»

 

 

Выполнил:

студент гр. ТМ-108

Тимербаев Рафаэль

Проверил:

преподаватель

Муллаянов Р.Х.

 

2008 г.

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3.

«Химическая термодинамика»

Цель работы: определение тепловых эффектов и направления химических процессов.

Краткая теория

Химическая термодинамика изучает превращение энергии химических реакций в другие виды – тепловую, электрическую, лучевую.

Химические вещества и системы могут характеризоваться термодинамическими функциями, которые имеют такое же значение, как понятие молекулярная и атомная масса, плотность. В химической термодинамике рассматриваются начальные и конечные состояния химических систем, их превращения, предсказывается изменение энергий этих превращений независимо от характера изменений, скорости реакций и природы промежуточных продуктов, образовавшихся в результате реакции.

Химические процессы, протекающие с выделением тепла, называются экзотермическими.

Химические процессы, протекающие с поглощением тепла, называются эндотермическими.

Первый закон термодинамики:

Q= ΔU+A

Для изобарных систем (p-const) тепловой эффект проявляется как изменение энтальпии (ΔН)

ΔН=ΔU+pΔV

Химические уравнения с приведенными тепловыми эффектами Q и ΔН называются термохимическими.

Тепловой эффект химической реакции не зависит от промежуточных стадий процесса.

Закон Гесса

aA+bB=cC+dD+ΔН0298 к.р.

ΔН0298 к.р.=d ΔН0298 обр.D + c ΔН0298 к.р.C - aΔН0298 обр.А - b ΔН0298 обр.В

ΔН0298 к.р.1U1 ΔН0298 обр.пр. - Σ2 U2ΔН0298 обр.исх.в.

 

По закону Гесса можно определить теплоту образования неустойчивых соединений, теплоту фазовых и агрегатных переходов.

Энтропия – логарифмическая функция вероятности существования системы, определяющая меру беспорядка в системе.

 

ΔS=R * ln беспорядок системы в конечном состоянии

беспорядок системы в исходном состоянии

ΔS=R *2,303*lg V2/V1

Для измерения тепловых эффектов используют калориметры. Теплота, выделяемая или поглощаемая в калориметре:

Q=(c1m1+c2m2+k)*(T2-T1)

с12 – удельные теплоемкости веществ

m1, m2 - массы веществ

k – постоянная калориметра

T1, T2 – начальная и конечная температура

Экспериментальная часть

Оценка энтропии растворения соли.

Опыт проводится в упрощенном калориметре. Нальем 50 мл дистиллированной воды в реакционный сосуд. Измерим температуру воды через равные промежутки времени. Занесем эти данные в таблицу 1.

Введем капсулу с солью KCl, массой 0,5 г.

Помешаем и измерим температуру полученного раствора. Занесем данные в таблицу.

Таблица 1

τ, мин                    
T1, 0C           - - - - -
T2, 0C - - - - - 18,8 18,7 18,8 18,9 18,9

 

Используя таблицу, построим график зависимости температуры от времени.

 

 

а) Определим тепловой эффект процесса и пересчитаем на моль вещества по формуле: Q * Mc

ΔН = mc * 1000, кДж/моль (1)

Q – тепловой эффект, Дж

mс – масса соли, г

Q=(c1m1+c2m2+k)*(T2-T1) (2)

c1=4,185 кДж/кг

c2=4,103 кДж/кг

m1=50 мл=0,05 кг

m2=5 г=0,005 кг

k=150 кДж/кг

ΔТ=5,8 0С

Подставим данные в формулу (2):

Q=(4,185*0,05+4,103*0,005+150)*(-5,8)=-871,3 кДж

Подставим данные в формулу (1):

Mc=74,5 г/моль

ΔН=(871,3*74,5)/(5*1000)=12,982 кДж/моль

б) рассчитаем изменение энтропии процесса по формуле:

ΔS=R *2,303*lg V2/V1

R=8,314 Дж/моль

ΔНр-ра* Mc

ΔНm = m1 * 1000 = 193,7 кДж/моль

 

Ответ: Q= Дж.

 

Вывод: на лабораторной работе мы научились определять тепловые эффекты, рассчитывать выделенную тепловую энергию.

 

 

Расчёт теплового эффекта реакции нейтрализации

NHCl = 0.2 VHCl =8 мл NNaOH =0.4 VNaOH = 50мл МNaCl = 58 г/моль МHOH=18 г/моль

Масса соли NaCl в граммах: mNaCl = NHCl* VHCl* MNaCl/1000 = 0.2*8*58/1000= 0,1 кг

mH2O = 0.4*50*18/1000 =0.36 кг

∆T = 2,21-1,93 = 0,28 К

Для подсчёта Qнейтр. по формуле считается, что сNaCl = 4.103 кДж/кг. сH2O = 4.1 кДж/кг, К=239 Дж

 

Qнейтр. = (сH2O mH2O+ сNaCl mNaCl+K)∆T =(4,185*10³*0,36+4,103*10³*0,1+239)*0.45=108,4 Дж

кол-во молей соли nNaCl = (NHCl*VHCl)/1000 = 0,2*8/1000 = 0,0016 моль

Полученная величина теплового эффекта выделилась при взаимодействии объёма кислоты VHCl с молярностью М. Вычислим количество молей кислоты nHCl, вступившей в реакцию нейтрализации. Количество молей кислоты составит

nHCl = nNaCl = 0,0016 моль

Моль кислоты при реакции нейтрализации выделяет ∆Ho298 = -57 кДж/моль. Найдем экспериментальное значение молярного теплового эффекта реакции нейтрализации по формуле

∆Hэкспер = ∆Hм нейтр. / nкислоты =108,4/0,0016 = 67750Дж=67,8кДж

 

 

Вывод.

Таким образом мы получили экспериментальное значение теплового эффекта, которое отличается от экспериментального на величину теплоты разбавления кислоты при её растворении в калориметре.

 

 



<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Дополнительный материал (словари, глоссарии) | Глава 4. Анализ и проектирование
Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2015-11-05; Мы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 4603 | Нарушение авторских прав


Поиск на сайте:

Лучшие изречения:

Люди избавились бы от половины своих неприятностей, если бы договорились о значении слов. © Рене Декарт
==> читать все изречения...

1468 - | 1270 -


© 2015-2024 lektsii.org - Контакты - Последнее добавление

Ген: 0.012 с.