Экспериментальная часть Оборудование и реактивы

Оборудование: керамические стаканы, ртутный или спиртовой термометр.

Реактивы: 1 н HCl, 1 н NaOH, 1 М BaCl₂, 1 М Na₂SO_4,

Mg, Zn, NH₄NO₃(кр) или КNO₃(кр)

Калориметрия. Калориметр

Калориметрия является одним из самых точных физико-химических методов исследования. Современные калориметрические установки обладают термометрической чувствительностью10^-6…10 ^-5 К. Основным узлом калориметра является калориметрический сосуд, снабженный термометром сопротивления и нагревателем. Калориметрический сосуд имеет оболочку, которая нужна для точного учета теплообмена между калориметром и окружающей средой.

Упрощенный вариант калориметра представляет собой два керамических стакана различного объема. В крышку меньшего по объему стакана вставляется термометр для измерения температуры находящейся в стакане жидкости.

Запишите уравнение химической реакции.

Отмерьте в стакан с помощью бюретки 25 мл 1 М раствора соляной кислоты. В другой стакан налейте 25 мл 1 М раствора гидроксида натрия. Стакан с раствором NaOH поместите в простейший калориметр, плотно закройте его крышкой с двумя отверстиями. В одно из отверстий вставьте термометр (с ценой деления 0,1 ^оС) и через 5…6 минут зафиксируйте температуру щелочи. Затем через воронку, вставленную в другое отверстие, налейте раствор отмеренной соляной кислоты и измерьте максимальную температуру раствора с точностью до 0,1 ^оС.

Результаты экспериментального определения энтальпии нейтрализации представьте в форме протокола.

Протокол опыта

Концентрация соляной кислоты (С,моль/л) –

Объем соляной кислоты (V, мл) –

Плотность соляной кислоты (, г/см³) –

Масса раствора соляной кислоты (m, г) –

Концентрация гидроксида натрия (С_м, моль/л ) –

Объем гидроксида натрия (V, мл) –

Плотность гидроксида натрия (, г/см³) –

Масса гидроксида натрия (m, г) –

Начальная температура (Т_н, К) –

Конечная температура (Т_{к ,} К) –

Тепловой эффект нейтрализации (Q, кДж) –

Изменение энтальпии процесса в данной системе (_пр., кДж/моль) –

Теоретическое значение изменения энтальпии процесса (^о_теор, кДж/моль) –

Ошибка измерения энтальпии процесса нейтрализации (П, %) –

Теоретическое значение измерения энтропии процесса(S^о_теор., Дж/мольК) –

Теоретическое значение изменения свободной энергии Гиббса

(G^о_теор., кДж/моль) –

По уравнению (7) рассчитайте величину теплового эффекта процесса нейтрализации (Q). Для данной системы, состоящей из двух растворов, массу этих растворов определяют с учетом плотности растворов, которая приводится в табл. 1 (с. 15).

Результаты измерения подставьте в формулу

Q = 4,2(Тк – Т_н)  (V₁  ₁ + V₂  ₂), (13)

где V₁ и ₁ – объем и плотность раствора соляной кислоты;

V₂ и ₂ – объем и плотность раствора едкого натра.

Затем на основании экспериментальных данных определяют по уравнению (8) изменение энтальпии реакции практическое (_пр.), затем проводят теоретический расчет изменения энтальпии теоретическое (^о_теор.) по уравнению (10) с учетом значений ^о_обр. из табл. 2 (с.16).

Найдите относительную ошибку определения энтальпии из математического выражения (14)

. (14)

Следующим этапом работы является расчет значения S^о_теор. химической реакции по уравнению (11) с использованием величин S^о_теор., представленных в табл. 2. Величину G^о_теор. определяют из уравнения (12), подставляя в это уравнение Н^о_теор. и S^о_теор., рассчитанные Вами на основании табличных данных (табл. 2) для данной химической реакции. Для расчета используют стандартную температуру Т = 298 К.

Все полученные данные вносят в протокол и делают четыре вывода по величинам, найденным экспериментально (Q, H_пр.), и рассчитанным величинам (Н^о_теор., S^о_теор., G^о_теор.) о термодинамике данного химического процесса.

Таблица 1