Закономерности химических процессов

Цель: Определить изменение энтальпии при протекании химической реакции.

Тепловой эффект процесса (q) можно рассчитать по формуле

q = ΔT ^. m ^. C, (3.17)

где = ΔT – разность между конечной и начальной температурой системы, К; m – масса исследуемой системы, кг; ^. C – удельная теплоемкость системы, Дж/кг.

Теплоемкость данной системы выражается уравнением:

С = C₁ m₁ + C₂ m₂, (3.18)

где C₁ и m₁ – удельная теплоемкость и масса реакционного сосуда, C₂ и m₂ – удельная теплоемкость и масса исследуемого раствора. Виду низкой теплопроводности стеклянного сосуда, первой составляющей в упрощенных опытах пренебрегают.

Для определения ΔT используют калориметры – лабораторные приборы, в которых сведен к минимуму обмен системы теплотой с окружающей средой. На рис. 3 приведена схема простейшего калориметра.

Рис. 3. Схема калориметра: 1 – корпус; 2 – реактор;

3 – воронка; 4 – мешалка; 5 – термометр

Выполнение опыта. Отмерить цилиндром и вылить в реактор 50 см³ раствора H₂SO₄ (С_н = 1 моль/дм³). Перемешивая раствор с постоянной интенсивностью регистрировать температуру каждые 30 секунд в течение всего опыта. Температуру измерять с точностью до 0,5°. Через 2 минуты добавить в реактор 50 см³ раствора NaOH (С_н = 1 моль/дм³). Регистрацию температуры продолжать еще 3 минуты. Данные наблюдений занести в таблицу 3.1.

Таблица 3.1

Зависимость температуры раствора от времени

τ, с
T, ^oС

По данным таблицы 3.1 построить график в координатах «T – τ». Вид ожидаемой кривой и метод графического определения ΔT представлены на рис. 4.

Зная ΔT, рассчитать величину q по формуле (3.17), приняв теплоемкость раствора равной удельной теплоемкости воды (4,2 кДж/кг).

Рассчитать молярный тепловой эффект реакции нейтрализации (Q_м)

H⁺ + OH^– = H₂O

по формуле

Q_м = q ^. M/m, (3.19)

где, М – молярная масса воды, m – масса воды, полученной в ходе опыта.

Записать результат

ΔН₂₉₈(Н₂О) = – Q.

Рассчитать погрешность определения, сравнив полученную величину с табличным значением ΔН₂₉₈(Н₂О) = – 57,22 кДж/моль.

Рис. 4. Изменение температуры раствора при протекании

экзотермической реакции в ячейке, теряющей теплоту

в окружающую среду

Контрольные вопросы для защиты работы

1. Что называют термодинамической системой?

2. Назовите главное свойство функции состояния системы?

3. Сформулируйте закон Гесса.

4. Что называют энтальпией образования соединения?

5. Какое следствие из закона Гесса используют в термодинамических расчетах?

Дата добавления: 2015-08-05