Лаб хим. Лабораторная работа по курсу общей химии "Определение теплового эффекта реакции нейтрализации"

• Название: Лабораторная работа по курсу общей химии "Определение теплового эффекта реакции нейтрализации"
• Дата: 20.11.2019
• Размер: 30.29 Kb.
• Имя файла: Лаб хим.docx
• Тип: Лабораторная работа; #96084

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего образования

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)

Кафедра управления инновациями (УИ)
ОТЧЕТ

Лабораторная работа по курсу общей химии:

"Определение теплового эффекта реакции нейтрализации".

	Студенты гр. 058 _______________ Н.А. Габов _______________ А.К. Гончаров _______________ Т.А. Кретов
__________	Руководитель лабораторной работы _______________ С.Н. Леонов «28» сентября 2019г.

Томск 2019

Цель работы: определить тепловой эффект реакции нейтрализации; доказать справедливость закона Гесса при проведении реакции в одну и две стадии.

Приборы и реактивы: калориметр, термометр, воронка, мерные цилиндры на 100 мл, химический стакан объемом 800 мл.
ХОД РАБОТЫ

Опыт 1. Определение теплового эффекта реакции нейтрализации, проводимой в две стадии

Для I стадии опыта используются такие объемы кислоты и щелочи, чтобы соотношение количеств реагирующих веществ в молях было равно 1:1. В растворе протекает реакция с образованием кислой соли:

H₂SO₄ + NaOH = NaHSO₄ + H₂O,

В результате реакции нейтрализации выделяется определенное количество тепла, и температура раствора будет повышаться. При этом тепловой эффект I стадии реакции равен .

Выполнение опыта:

1. 
   в калориметр отмерили 40 мл раствора серной кислоты 0,5М Н₂SO₄;
   
2. 
   измерили температуру раствора кислоты t₁ в калориметре;
   
3. 
   быстро (и без потерь) влили в кислоту 20 мл одномолярного раствора щелочи NaOH из мерного цилиндра и получили раствор кислой соли NаHSO₄ (объем V₁);
   
4. 
   определили температуру t₂ раствора после реакции, которая протекает по уравнению:
   

H₂SO₄ + NaOH = NaНSO₄ + H₂O
где - теплота реакции;

5. 
   определили разность температур t₁ = t₂ – t₁ и объем V₁ полученного раствора;
   
6. 
   охладили раствор до начальной температуры;
   
7. 
   к полученному раствору NaНSO4 быстро прилили оставшиеся 20 мл раствора щелочи, перемешали и определили температуру раствора t₃. В данном случае кислая соль превращается в среднюю по реакции:
   

NaHSO₄ + NaOH = Na₂SO₄ + H₂O
где - теплота реакции;

8. 
   определили разность температур t₂ = t₃ – t₁ и объем V₂ полученного раствора;
   
9. 
   результаты опыта занесли в табл. 1;
   

Опыт 2. Определение теплового эффекта реакции нейтрализации, проводимой в одну стадию

В данном опыте берутся такие объемы растворов кислоты и щелочи, что соотношение количеств их веществ составляет 1:2. В таком случае реакция протекает сразу с образованием нормальной соли:

H₂SO₄ + 2NaOH = Na₂SO₄ + 2H₂O,

В результате реакции, проводимой в одну стадию, тепловой эффект составит .

Выполнение опыта:

1. 
   в калориметр отмерили 40 мл раствора серной кислоты 0,5М Н₂SO₄;
   
2. 
   измерили температуру раствора кислоты t₄ в калориметре;
   
3. 
   быстро (и без потерь) влили в кислоту 40 мл одномолярного раствора щелочи NaOH из мерного цилиндра и получили раствор средней соли Nа₂SO₄;
   
4. 
   определили температуру t₅ раствора реакции полной нейтрализации,
   

H₂SO₄ + 2NaOH = Na₂SO₄ + 2H₂O ΔH₃
где H₃ - теплота реакции;

5. 
   определили разность температур t₃ = t₅ – t₄ и объем V₃ полученного раствора;
   
6. 
   результаты опыта занести в табл. 1;
   
7. 
   вычислили энтальпию (H₁, H₂,H₃) реакции нейтрализации по формуле:
   

ΔH = V ∙ d ∙ C ∙ Δt ∙ 25 ∙ 0,001,

где V – объем раствора, мл; d – плотность раствора, г/мл; C – удельная теплоемкость раствора, Дж/г·К; Δt – разность температур, полученная экспериментально; 25 – коэффициент пересчета теплового эффекта при реакции раствора, содержащего 1 эквивалент (1 моль) щелочи; 0,001 – коэффициент пересчета Дж в кДж.

8. 
   вычислили суммарную теплоту H₁ + H₂ реакции нейтрализации;
   
9. 
   сравнили значение суммарной теплоты реакции H₁ + H₂ со значением H₃ и сделали соответствующие выводы;
   
10. 
    вычислили абсолютную и относительную ошибки определения теплоты реакции;
    

РАСЧЕТЫ

t₁ = t₂ – t₁

t₁ = 4,4;

t₂ = t₃ – t₁

t₂ = 3,4;

t₃ = t₅ – t₄

t₃ = 6,8;
ΔH = V ∙ d ∙ C ∙ Δt ∙ 25 ∙ 0,001;

= 60 * 1,027 * 4,054 * 4,4 * 25 * 0,001 = 27,47 кДж;

= 80 * 1,027 * 3,981 * 3,4 * 25 * 0,001 = 27,80 кДж;

= 80 * 1,027 * 3,981 * 6,8 * 25 * 0,001 = 55,60 кДж;

ΔH = + ;

ΔH = 27,47 + 27,8 = 55,27 кДж;

;

;

Таблица 1.

№ Опыта		Объем раствора V, мл		t1	t2	t	Плотность раствора d, г/мл	Удельная теплоемкость c, Дж/г * К	Тепловой эффект ΔH, кДж
		0,5М Н2SO4	1М NaOH
1	Стадия 1	40	20	21,2	25,6	4,4	1,027	4,054	27,47
	Стадия 2		20	21,2	24,6	3,4	1,027	3,981	27,80
2		40	40	21,2	28	6,8	1,027	3,981	55,60

Вывод к работе

Рассчитав тепловые эффекты реакций нейтрализации, которые проводились в две и в одну стадию и, проанализировав полученные результаты, мы убедились в справедливости закона Гесса.

Согласно закону Гесса тепловой эффект химической реакции, протекающей при постоянном объеме или при постоянном давлении, не зависит от пути реакции, а зависит только от природы исходных и конечных веществ и их состояния.

Как видно из результатов расчета, величина H₃ близка по значению к сумме величин H₁ и H₂ и отличается от нее на 0,33 кДж или на 0,59%. Это может быть связано с погрешностью измерений температуры, объемов реагентов и тепловыми потерями через поверхность калориметра.