Определение изменения энтальпии реакции нейтрализации

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Определение изменения энтальпии реакции нейтрализации

Цель работы: определение теплового эффекта процесса нейтрализации кислоты щелочью.

Сущность работы: реакция нейтрализации любой сильной кислоты щелочью сопровождается экзотермическим тепловым эффектом. Для измерения тепловых эффектов реакций в растворах чаще всего применяют диатермические калориметры, для которых энтальпия калориметрической системы постоянна. Для определения теплового эффекта реакции достаточно знать теплоемкость системы и вызванное реакцией изменение температуры системы.

Ход эксперимента

1. Получить у преподавателя наименование слабой кислоты, с которой будет выполняться эксперимент.

2. Взвесить на технических весах внутренний стакан калориметрической установки, пипетку и стеклянную палочку-мешалку.

3. Определить объем ртутного баллона термометра. Для этого опустить нос термометра в мерный цилиндр объемом 100 мл, куда предварительно налить 50 мл воды, и по разности уровней жидкости в цилиндре определить объем ртути, V_Hg.

4. Во внутренний стакан калориметрический установки поместить 300 мл раствора кислоты V_к (отбирать цилиндром на 500 мл). Массу раствора считать равной 300 г., так как раствор кислоты разбавленный и его плотность близка к единице.

5. Налить в пипетку около 20 мл раствора щелочи (3/4 объема пипетки) и взвесить. По разности определить массу щелочи m_щ=m_п.р.-m_п (m_п.р - масса пипетки с раствором, m_п - масса пипетки).

6. Собрать калориметрическую установку, проверить герметичность пипетки!!! До окончания опыта пипетка остается в стакане с кислотой!!!

7. Для установления температурного равновесия перед началом опыта выждать 2-3 мин, помешивая воду в стакане.

8. Пустить секундомер и через каждые 30 с записывать показания температуры по термометру Бекмана в течение 5 мин (10 показаний) при постоянном перемешивании (начальный период).

9. Не прекращая отсчета времени и измерения температуры, открыть пипетку и выпустить щелочь в кислоту. Промыть пипетку, приподнимая и опуская ее в стакане. По-прежнему через каждые 30 с записывать показания термометра Бекмана до установления равномерного изменения температуры в калориметрической установке (главный период).

10. Получить еще 10 показаний при равномерном изменении температуры в калориметрической установке (конечный период).

Экспериментальные данные

1. Название сильной кислоты и ее химическая формула - H₂SO₄ (серная кислота).

2. Концентрация раствора серной кислоты - С = 0,2 Н.

3. Масса стеклянной палочки - m_с.п.= 8,24 г.

4. Масса внутреннего стакана калориметрической установки - m_ст.= 278, 4 г.

5. Масса стакана с раствором - m_ст.р.= 578,8 г.

6. Масса раствора - m_р-ра= 300, 4 г.

7. Масса пипетки - m_п= 22,9 г.

8. Масса пипетки с щелочью - m_п.р.=43,8 г.

9. Масса щелочи - m_щ=20,9 г.

10. Концентрация раствора щелочи и ее химическая формула - NaOH (гидроксид натрия). С_Т=NaOH =1 Н.

11. Объем ртутного баллона термометра - V_Hg=2,5 мл.

Обработка экспериментальных данных

Таблица измерений

График зависимости T=f(t)

Теплоемкость калориметрической установки

нейтрализация экзотермический тепловой калориметр

С_cal = C_р-р(m_p-p + m_KOH) + С_HgV_Hg + C_стm, Дж/К,

где C_р-р - удельная теплоемкость раствора, 4,18 Дж/гК; m_p-p - масса раствора во внутреннем стакане, г; m_KOH - масса раствора щелочи в пипетке, г; С_Hg - объемная теплоемкость ртути и стекла, 1,92 Дж/см3К, V_Hg - объем баллона термометра, содержащего ртуть, мл; C_ст - удельная теплоемкость стекла, 0,79 дж/гК; m - общая масса стеклянных частей калориметрической установки, г.

С_cal=4,18*(300,4+20,9)+1,92*2,5+0,79*309,54=1592,4 (Дж/К).

Тепловой эффект процесса нейтрализации:

,

где n_NaOH - количество вещества щелочи в пипетке, моль.

Процесс нейтрализации H⁺ + OH^- = H₂O:

Относительная инструментальная ошибка:

Ответ:

.

Вывод:

В ходе данной работы мы экспериментально определили тепловой эффект реакции нейтрализации кислоты щелочью. Полученное значение несколько отличается от теоретического. Такую разницу можно объяснить неточным определением границ калориметрической системы, наличием внешних факторов, а также нельзя не принять в расчет человеческий фактор.

Размещено на Allbest.ru