3.3. Лабораторная работа № 3 Определение теплоты нейтрализации

 

Цель работы: определить тепловой эффект (при постоянном давле­нии) реакции нейтрализации щелочи раствором сильной кислоты.

Теплотой нейтрализации называется количество теплоты которое вы­деляется при взаимодействии одного моля сильной кислоты с одним молемсильного основания.

Процесс нейтрализации любой сильной кислоты сильным основани­ ем в сокращенной ионной форме можно описать уравнением:

Н⁺ + ОH^- = Н₂O + Н_нейтр ,                                      (63)

Из (15) следует, что при нейтрализации любой сильной кислоты  сильным основанием тепловой эффект Н_нейтр постоянен. В разбавленных  растворах при 25°С он равен -55,9 кДж/моль.

Смешение кислоты со щелочью в реакции нейтрализации одновре­менно сопровождается процессом разбавления кислоты и щелочи с тепло­вым эффектом Н_разб. Поэтому в калориметрическом опыте определяется суммарный тепловой эффект

Н = Н_нейтр + Н_разб,                                         (64)

Для определения теплоты нейтрализации из теплового эффекта, най­денного по калориметрическим данным (Н) вычитают Н_разб. Теплоту разбавления вычисляют по данным справочника.

 

Последовательность выполнения работы

Первым этапом работы является определение теплоемкости калори­метра С_к по методике, описанной в работе 1.

Далее в калориметрический стакан, тщательно вымытый, наливают 50 мл 0,1 М раствора NaOH или КОН (раствор должен быть предвари­тельно отфильтрован). В пробирку наливают 1 мл 4 М раствора НС1. Та­ким образом, количество щелочи оказывается в избыточном против  стехиометрического количества. Это необходимо ввиду возможного  образования карбонатов. Теплоту нейтрализации определяют  калориметрически, рассчитывают обычно на 1 г кислоты (удельная теплота нейтрализации) или на 1 моль кислоты (молярная теплота нейтрализации).

Проводят калориметрический опыт, аналогич­ный первому. Общее число измерений в окне параметров- 50.

 Начальный период: 10 измерений температуры с интервалом 10 с.

 Главный и заключительный периоды: влить кислоту из пробирки в  стакан со щелочью и продолжить измерение температуры с интервалом 10 секунд до конца ре­акции (т.е. пока температура не перестанет меняться  значительно).

Определяют t° по методике, опи­санной в лабораторной работе № 1.

Мольную теплоту процесса вычислить по уравнению:

,                            (65)

где t - изменение температуры в калориметре в процессе нейтрали­зации (по графику);

С_К - теплоемкость калориметра (по результатам первого опыта);

g - вес раствора щелочи в калориметре;

С_P - удельная теплоемкость раствора (табл. 2.1);

C_HС1 - концентрация раствора НС1, нейтрализующего щелочь, моль/л

(C_HС1 =  4М);

V_HCl - объем раствора НС1 (V_HCl = 1 мл).

Рассчитать Н_разб по [9].

Вычислить Н_нейтр по уравнению (64). Оценить погрешность получен­ного значения теплоты нейтрализации по отношению к указанной в началеописания данной работы величине для разбавленных растворов.

 

4. Рекомендации по составлению отчета

Отчет по лабораторной работе должен содержать следующие сведения.

1. Название темы

2. Название работы

3. Цель работы

4. Теория

В данном разделе отчета необходимо отразить основные теоретические положения по теме лабораторной работы: основные понятия, определения, применяемые в работе расчетные формулы (с пояснениями и расшифровкой символов).

5. Приборы и оборудование.

В отчете кратко, по пунктам, перечисляют составные части УЛК: приборы (указать название и марку прибора); оборудова­ние (стеклянная посуда, например, перечисляется в одном пункте; штативы, термодатчики для вспомогательных измерений, шприцы и т.д. и т.п. - в следующем пункте; реактивы перечисляют отдельно).

6. Последовательность выполнения работы.

Кратко отразить основные моменты хода выполняемой работы в соответствии с методическими указаниями.

7. Полученные результаты

В данном разделе приводятся результаты расчетов и графики

8. Выводы

Выводы должны содержать анализ полученных результатов.

 

 

 

 

 

 

 

 

^[1] * Например:                       Н⁺ + Cl^ + Na⁺ + ОН^ = Na⁺ + Cl^ + Н₂О

или сокращенно             Н⁺ + ОН^ = Н₂О