Опыт 2. Определение теплоты реакции нейтрализации

Реакцией нейтрализации называют реакцию взаимодействия кислоты и основания. Определим тепловой эффект реакции:

Установлено, что теплота реакции нейтрализации любой сильной кислоты любым сильным основанием (ΔН_нейтр.) является величиной постоянной и равной 13,7 ккал/моль. Этот факт объяснила теория электролитической диссоциации Аррениуса, согласно которой любая реакция нейтрализации сводится к процессу: . То есть тепловой эффект реакции нейтрализации является тепловым эффектом реакции образования 1 моль воды. Именно поэтому он одинаков для реакции нейтрализации любыми сильными основаниями любых сильных кислот.

В случае нейтрализации слабых кислот и оснований тепловой эффект реакции зависит от природы взятых веществ. Это связано с тем, что процессу образования воды из ионов Н⁺ и ОН^- предшествует распад вещества на ионы, т. е. тепловой эффект этого процесса входит в теплоту нейтрализации.

1. В сухой внутренний стакан калориметра налейте 25 мл 1 М раствора гидроксида натрия, точно отмеренного пипеткой или бюреткой.

2. Опустите в раствор щелочи, не касаясь дна и стенок стакана, термометр и замерьте температуру с точностью до 0,1 °С (t_нач).

3. В небольшой стаканчик налейте 25 мл 1 М раствора соляной кислоты и измерьте ее температуру.

4. Быстро и очень осторожно вылейте раствор кислоты во внутренний сосуд калориметра и, помешивая мешалкой, наблюдайте за изменением температуры.

Запись данных опыта. Запишите показания термометра с точностью до 0,1^оС в течение 5 минут с интервалом в 1 мин. Результаты измерений занесите в таблицу 5.2.

 

Таблица 5.2. Определение теплоты реакции нейтрализации

Время от начала опыта, мин
Температура, оС

 

Время от начала опыта, мин
Температура, оС

 

 

По полученным экспериментальным данным постройте график зависимости t = f(τ). Определите по графику t_max – максимальную температуру раствора.

3) По формуле (5.5) определите количество теплоты ΔН, выделившееся при нейтрализации 25 мл 1 М раствора соляной кислоты 25 мл 1 М раствором щелочи NaOH. Формула (5.5) примет вид:

,

где ρ – плотность, г/см³; С – удельная теплоемкость.

Так как растворы разбавленные, то принимаем плотность всех растворов равными плотности воды (1 г/см³). Теплоемкость воды определяем по справочнику (4,184 Дж/моль).

Тогда,

, кДж/моль·К, (5.9)

где массы кислоты и щелочи равны их объемам (в мл), поскольку плотность раствора мы приняли равной 1 г/см³ (1 мл = 1 см³).

По уравнению реакции нейтрализации рассчитайте тепловой эффект нейтрализации 1 моль кислоты (в кДж) (используя формулу 4.10), учитывая, что 25 мл 1М раствора содержат 0,025 моль кислоты.

, кДж/моль. (5.10)

Определите относительную ошибку опыта (δ) по формуле (5.8), если теоретическое значение теплового эффекта реакции нейтрализации 1 моль сильной кислоты сильной щелочью равно 57,3 кДж.

Относительная ошибка измерения не должна превышать 10%.

Расчеты:

Содержание отчета и его форма

Каждый студент должен иметь лабораторный журнал, который является документом, отражающим всю его работу. Все наблюдения и выводы по экспериментальной работе, проделанной в лаборатории, студент заносит в лабораторный журнал непосредственно после ее выполнения.

Отчет по лабораторной работе должен состоять из даты, названия и номера лабораторной работы, цели работы, методики проведения опытов, наблюдений, уравнений химических реакций, выводов и расчетов (формулы, таблицы, графики).

Дата___________

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 6