Определение теплоты нейтролизации. Определение интегральной теплоты растворения соли

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1 «ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОТЫ НЕЙТРОЛИЗАЦИИ»

Теплотой нейтрализации называется количество теплоты, выделенное при взаимодействии 1 моля эквивалента какой-либо кислоты с 1 молем эквивалента какой-либо щелочи в разбавленных растворах.

В случае нейтрализации сильных кислот и щелочей теплота нейтрализации является постоянной величиной, равно 57,40*103 Дж/моль при температуре 18 °С и 55,93*103 Дж/моль при 25 °С. Она представляет собой теплоту образования 1 моля воды из ионов водорода и гидроксила.

При взаимодействии слабой кислоты с сильным основанием и наоборот процесс сопровождается одновременной диссоциацией слабого электролита с соответствующий тепловым эффектом ?Ндисс. Теплота диссоциации является алгебраической сумкой эндотермической теплоты ионов диссоциации молекул на ионы и экзотермический теплоты сольвации ионов, поэтому для различных слабых кислот и оснований имеет различную величину и знак. Измерение теплот нейтрализации слабого и сильного электролитов позволяет рассчитать теплоту диссоциации:

?Ндисс = ?Ннейтр. слаб. * ?Ннейтр. сильн.

Выполнение работы:

1. Для определения теплоты нейтрализации берут избыточное количество щелочи. Раствор щелочи готовят разбавлением 100 мл 10% NaOH в мерной колбе до 500 мл дистиллированной водой. Содержимое колбы необходимо охладить до комнатной температуры.

С помощью цилиндра отбирают 150 мл разбавленного раствора щелочи и наливают в калориметрический стакан. Собирают установку.

Взвешивают на технических весах массу стакана с кислотой. После выливания кислоты в процессе эксперимента стакан взвешивают повторно и по разности находят массу кислоты.

2. Опускают в калориметрический стакан сердечник магнитной мешалки и включают в блок питания в розетку 220 В. Вращая ручку включения магнитной мешалки, устанавливают оптимальную скорость вращения сердечника магнитной мешалки.

Нажимают и удерживают в течение 2 секунд кнопку «ВКЛ» на измерительном преобразователе «ЭКСПЕРТ-001-3» (при этом начнет светиться его жидкокристаллический дисплей).

Выберите время работы электрического нагревателя (tн) при определении теплоемкости калориметрической системы. Для этого на клавиатуре измерительного преобразователя «ЭКСПЕРТ-001-3» необходимо нажать кнопку «Ф2» и далее кнопку «ЧИСЛ». Цифровыми кнопками набирают время работы нагревателя (200 секунд), далее два раза нажимают кнопку «ВВОД».

Кнопками «стрелка влево» или «стрелка вправо» выбирают режим «ТЕРМОМЕТР».

Начинают выполнение опыта, нажав кнопку «ИЗМ». На дисплее появятся данные работы секундомера, работающего в режиме прямого отсчета времени и значения температуры в калориметрическом стакане.

Измерения температуры проводят через каждые 30 секунд в течении всего эксперимента и фиксируют их в лабораторном журнале.

Первоночально определяют тепловой ход калориметрической установки, для этого делают замеры температуры через каждые 30 секунд в течение 5 минут. Если измерения показывают, что в течение пяти минут температурные измерения достаточно равномерны и невелики, начинают непосредственно эксперимент.

В определенный момент времени, ответив его в рабочем журнале, через пластиковую воронку аккуратно и быстро вливают кислоту в калориметрический стакан. После того, когда температура реакционной смеси стабилизируется, проводят замер температуры в течении 5 минут, и далее определяют темплоемкость калориметрический установки.

Для этого нажимают клавишу «Ф2». На дисплее появится время, установленное в начале эксперимента для нагрева калориметрической установки. Секундомер начинает работать в режиме обратного отсчета времени. Записывают данные измерений температуры в рабочий журнал. После отключения тока нагревателя, рост температуры замедлится, а затем температура начнет медленно падать. Фиксируют изменения температуры через каждые 40 секунд в течение 5 минут.

3. Результаты температурных измерений представляют в виде графика. На оси абсцисс наносят время в минутах, а на оси ординат - показания температуры.

Расчет начинают с вычисления теплоемкости калориметрической системы С:

где U - напряжение постоянного тока, подаваемого на нагреватель, 12 В,

r - электрическое сопротивление нагревателя, 15 Ом, - время нагрева калориметра, 200 секунд, - изменение температуры при нагревании.

Далее определяют количество теплоты, выделившейся при нейтрализации g кг кислоты:

где С - теплоемкость калориметрической системы, Дж/К; Дt - истинное изменение температуры.

Затем определяют удельную теплоту нейтрализации:

Также определяют молярную (эквивалентную) величину теплоты нейтрализации:

где с - молярная концентрация (нормальность) кислоты, кмоль/м3.

График представлен в приложении 1.

Расчетная часть:

В калориметрический стакан набирается 400 мл дистиллированной воды.

Масса стакана с кислотой - 34,86 г

Масса стакана без кислоты -7,16 г

Масса кислоты - 27,7 г

Показания термометра при измерении температуры калориметрической установки

Показания термометра при измерении температуры при добавлении 27,7 г кислоты

Показания термометра при измерении температуры с электронагревом

Показания термометра при измерении температуры после выключения электронагрева

Считаем теплоемкость калориметрической системы:

Считаем количество теплоты, выделившейся при нейтрализации g кг кислоты:

Считаем удельную теплоту нейтрализации:

Считаем молярную (эквивалентную) величину теплоты нейтрализации:

Вывод: В ходе эксперимента мы должны были получить значение теплоты нейтрализации. В случае нейтрализации сильных кислот и щелочей теплота нейтрализации является постоянной величиной, равно 57,40*103 Дж/моль при температуре 18 °С и 55,93*103 Дж/моль при 25 °С. В результате данного опыта теплота нейтрализации получилась равной 61,33 •106 Дж/кмоль, что соответствует описанию опыта.

2. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1 «ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИНТЕГРАЛЬНОЙ ТЕПЛОТЫ РАСТВОРЕНИЯ СОЛИ»

теплота нейтролизация растворение соль

Интегральной теплотой растворения называют теплоту, выделенную или поглощенную при растворении 1 моля вещества в большом объеме растворителя при концентрации

Выполнение работы:

1.Собирали калориметрическую установку

2.Взвешивают на технических весах пробирки с навесками соли.

m(KBr)1=31,80 г

m(KBr)2=39,13г

2. После высыпания солей в процессе эксперимента стакан взвешивают повторно и по разности находят массы солей.

m(KBr)1ч.=1,42г

m(KBr)2ч.=3,00г

3.Опускают в калориметрический стакан сердечник магнитной мешалки и включают в блок питания в розетку 220 В. Вращая ручку включения магнитной мешалки, устанавливают оптимальную скорость вращения сердечника магнитной мешалки.

Нажимают и удерживают в течение 2 секунд кнопку «ВКЛ» на измерительном преобразователе «ЭКСПЕРТ-001-3» (при этом начнет светиться его жидкокристаллический дисплей).

Выберите время работы электрического нагревателя (tн) при определении теплоемкости калориметрической системы. Для этого на клавиатуре измерительного преобразователя «ЭКСПЕРТ-001-3» необходимо нажать кнопку «Ф2» и далее кнопку «ЧИСЛ». Цифровыми кнопками набирают время работы нагревателя (200 секунд), далее два раза нажимают кнопку «ВВОД».

Кнопками «стрелка влево» или «стрелка вправо» выбирают режим «ТЕРМОМЕТР».

Начинают выполнение опыта, нажав кнопку «ИЗМ». На дисплее появятся данные работы секундомера, работающего в режиме прямого отсчета времени и значения температуры в калориметрическом стакане.

Измерения температуры проводят через каждые 30 секунд в течении всего эксперимента и фиксируют их в лабораторном журнале.

В определенный момент времени ,а именно в 4,5 мин ,высыпали навеску соли из пробирки 1в калориметрический стакан. После того, когда температура после растворения соли стабилизируется ,проводят замер температуры в течении 3 минут ,и далее высыпали в полученный раствор содержимое пробирки 2. После того,как растворение соли закончилось ,изменение температуры замедлилось и температурный ход станет равномерным , продолжают измерения температуры еще в течение 5 минут.

Определяют теплоемкость калориметрической системы. Для этого нажимают клавишу «Ф2». На дисплее появится время, установленное в начале эксперимента для нагрева калориметрической установки. Секундомер начинает работать в режиме обратного отсчета времени. Записывают данные измерений температуры в рабочий журнал. После отключения тока нагревателя, рост температуры замедлится, а затем температура начнет медленно падать. Фиксируют изменения температуры через каждые 30 секунд в течение 5 минут.

Результаты температурных измерений представляют в виде графика. На оси абсцисс наносят время в минутах, а на оси ординат - показания температуры.

При помощи графика из л.р.1 рассчитаем изменения температуры при нагревании :

Расчет начинают с вычисления теплоемкости калориметрической системы С:

где U - напряжение постоянного тока, подаваемого на нагреватель, 12 В,

r - электрическое сопротивление нагревателя, 15 Ом, - время нагрева калориметра, 200 секунд, - изменение температуры при нагревании.

Считаем теплоемкость калориметрической системы:

Далее считаем интегральную теплоту растворения:

 =25804932,1

Рассчитываем промежуточную теплоту растворения аналогично:

Далее считаем интегральную теплоту растворения

Размещено на Allbest.ru