1-Лабораторная_Химия_10. Лабораторная работа 1 Определение теплового эффекта (энтальпии) физикохимических процессов. по дисциплине Химия

• Название: Лабораторная работа 1 Определение теплового эффекта (энтальпии) физикохимических процессов. по дисциплине Химия
• Дата: 13.10.2022
• Размер: 49.5 Kb.
• Имя файла: 1-Лабораторная_Химия_10.doc
• Тип: Лабораторная работа; #732188

Томский межвузовский центр дистанционного образования

Томский государственный университет

систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР)

Кафедра

Отчёт: лабораторная работа № 1

«Определение теплового эффекта (энтальпии) физико–химических процессов».

по дисциплине: «Химия»
Уч. Пособие Г.В.Смирнов,

Г.М. Якунина.

Выполнил:

студент


"Определение теплового эффекта (энтальпии)

физико – химических процессов".

Цель работы:

Определить тепловой эффект (энтальпию) реакции нейтрализации и сделать соответствующие выводы, используя законы термодинамики.
Задание:

Приборы и реактивы

Калориметр, технические весы , пробирки , штатив для проби­рок, химические стаканы, дистиллированная вода, двумолярный (2 М) раствор едкого натра , одно-молярный раствор (I М) серной кислоты H₂SO₄.

Указания к лабораторной работе

Опыты по определению энтальпии химических реакций проводят­ся в калориметрах различной конструкции. В лабораториях исполь­зуется простейший калориметр, который состоит из наружного ста­кана 1 емкостью 500 мл, изотермической крышки 6 наружного стакана , внутреннего сосуда 2 емкостью 250 мл , который сверху закры­вается изотермической крышкой 5 с тремя отверстиями : для стеклянной мешалки 4 , термометра 3 с ценой деления 0,1 °С и пробирки 7 (если пробирка для работы не нужна , то отверстие закрывается пробкой) . В отверстие для пробирки , когда нужно , может встав­ляться воронка .
Опыт 1.

Нейтрализация серной кислоты едким натром в две стадии. Проводить опыт в следующем порядке:

1) в калориметр отмерить 50 мл одномолярного раствора сер­ной кислоты Н₂S0₄;

2) измерить температуру раствора кислоты t₁ в калоримет­ре;

3) быстро (и без потерь) влить в кислоту 25 мл двумолярного раствора щело­чи NaOH из сосуда и осторожно перемешать полученный раствор кислой соли NаHS0₄ (объем V1);

4) определить температуру t₂ раствора после реакции, которая протекает по уравнению:

H₂SO₄ + NaOH = NaНSO₄ + H₂O H₁ = ? (1)

где H₁ - теплота реакции;

5) определить разность температур t₁ = t₂ – t₁ и объем V₁ полученного раствора;

6) к полученному раствору NaНSO₄ быстро прилить оставшиеся 25 мл раствора щелочи, перемешать и определить температуру раствора t₃. В данном случае кислая соль превращается в среднюю по реакции:

NaHSO₄ + NaOH = Na₂SO₄ + H₂O H₂ = ? (1)

где H₂ - теплота реакции;

7) определить разность температур t₂ = t₃ – t₂ и объем V₂ полученного раствора;

8) результаты опыта занести в табл. 1;

Таблица 1

Объём раствора, мл		Разность температур, ° С	Плотность раствора, г/моль	Теплоёмкость Дж/(г.К)	Наблюдаемая Теплота кДж/моль
H2SO4	NaOH
50	25	t1–8,5	1.09 (V1)	5.02 (V1)	H1–4,1
	25	H1–4,1	1.12 (V2)	6.28 (V)	H2–18,99

Опыт 2.

Нейтрализация серной кислоты едким натром одну стадию. Проводить опыт в следующем порядке:

1) в калориметр отмерить 50 мл одномолярного раствора сер­ной кислоты Н₂S0₄;

2) измерить температуру раствора кислоты t₄ в калоримет­ре;

3) быстро (и без потерь) влить в кислоту 50 мл двумолярного раствора щело­чи NaOH из сосуда и осторожно перемешать полученный раствор средней соли Nа₂S0₄;

4) определить температуру t₅ раствора реакции полной нейтрализации,

H₂SO₄ + 2 NaOH = Na₂SO₄ + 2 H₂O : H₃ (3)

где H₃ - теплота реакции;

5) определить разность температур t₃ = t₅ – t₄ и объем V₃ полученного раствора;

6) результаты опыта занести в табл. 2;


Таблица 2

Объём раствора, мл		Разность температур, ° С	Плотность раствора, г/моль	Теплоёмкость Дж/(г.К)	Наблюдаемая Теплота кДж/моль
H2SO4	NaOH
50	50	t3–9,8	1.12	С3=6,28	H3–68,93

9) вычислить энтальпию (H₁, H₂,H₃) реакции нейтра­лизации по формуле:

H = V * d * C * t * 10 * 0.001,

где H - соответствующая теплота реакции; V - объем полученного раствора соли, мл; d - плотность данного раст­вора, г/см³ ; С - удельная теплоемкость раствора , Дж(ккал); t - соответствующая разность наблюдаемых температур до реак­ции и после реакции, °С; 10 - коэффициент пересчета теплоты реак­ции на один эквивалент, взятой для нейтрализации кислоты; 0,001 - коэффициент пересчета , кДж (ккал);
∆H₁=75мл. *1,09 * 5,02 * 10 * 0,001=4,1 кДж/моль

∆H₂=100мл. * 1,12 * 2,7 * 6,28 * 10 * 0,001= 18,99 кДж/моль

∆H₃=100мл. * 1,12 * 9,8 * 6,28 * 10 * 0,001=68,93 кДж/моль
∆H₁+∆H₂=23.09

∆H₁+∆H₂<∆H₃

23,09<68,92→Выделяется больше теплоты







Выводы:

Тепловой эффект химических реакций, реакции нейтрализации протекает при постоянном давлении, и разных объёмах (опыт 1), в результате температуры разные. Значительно отличается сумма ∆t₁+∆t₂ <∆t₃, а также и ∆H₁+∆H₂<∆H₃;

Значение энтальпии зависит от температуры и пути реакции (закон Гесса)

Во втором опыте тепловой эффект протекает при постоянном давлении и при постоянном объёме и зависит от природы реагирующих и конечных веществ и их состояния.

При постоянном объёме тепловой эффект химической реакции больше, чем в первом опыте, где этот же объём достигается в 2 этапа. В первом опыте суммарная теплота реакции ниже чем во втором опыте, т.к. тепловой эффект зависит от пути процесса, по закону Гесса. Тепловой эффект реакции зависит от температуры. По закону Кирхгофа, если теплоёмкость системы увеличивается и тогда энтальпия реакции с повышением температуры увеличивается. Значения теплоёмкости систем I (1-ый. Опыт) и системы II (2-ой. Опыт) одинаковые, а значения энтальпии разные.