Лабораторная работа «Тепловой эффект реакции нейтрализации»

Мотивация темы

Термохимия изучает тепловые эффекты химических реакций. Сюда относится экспериментальное определение тепловых эффектов, их сопоставление и систематика, а также установление закономерностей, позволяющих рассчитать тепловые эффекты для процессов, в которых их экспериментальное определение не возможно.

Термохимия имеет как теоретическое, так и практическое значение. С помощью тепловых эффектов реакций можно получить сведения о химическом равновесии, об энергии химических связей и их прочности.

На основании данных калорийности пищевых продуктов составляются научно обоснованные нормы потребности в пищевых веществах для отдельных групп населения с учётом энергетических затрат.

Термохимический анализ применяется для исследования стадий биологического окисления, мышечного сокращения и некоторых физиологических процессов в клетках. Сравнение энергетики здоровых и больных клеток позволяет изучать различные патологические явления, разрабатывать диагностику и методы лечения некоторых заболеваний на ранних стадиях. На основании

глубокого изучения энергетики процесса ожирения можно делать заключение о том, как протекает обмен веществ в организме.

Цель работы

1. Освоить метод калориметрического определения тепловых эффектов химических процессов.

2. Определить тепловой эффект реакции нейтрализации сильной кислоты сильным основанием.

3. Подтвердить справедливость закона постоянства теплот нейтрализации.

4. Рассчитать ошибку эксперимента.

Оснащение

1. Прибор для определения теплового эффекта – сосуд Дьюара.

2. Термометр.

3. Весы технические.

4. Секундомер.

5. Реактивы: растворы NaOH, HCl с молярной концентрацией 2 моль/л, сухая соль КСl (квалификации «хч»), дистиллированная вода.

6. Посуда: мерные цилиндры емкостью от 250 до 500 мл.

Теоретическая часть

Одним из признаков химического взаимодействия между компонентами системы является изменение ее энергии. Для сопоставления изменения энергии при различных реакциях пользуются величиной теплового эффекта реакции.

Сильные электролиты в водных растворах полностью диссоциируют на ионы, поэтому реакция нейтрализации сильной кислоты сильным основанием сводится к соединению 1 моль гидратированных ионов водорода с 1 моль гидроксид-ионов по уравнению:

/моль

Теплота нейтрализации эквивалентных количеств сильных кислот и оснований при достаточном разбавлении одна и та же и приблизительно равна -57,2 кДж/моль.

Если кислота, основание или оба компонента - слабые электролиты, то в этом случае протекают два процесса: процесс

диссоциации слабого электролита и процесс нейтрализации, и теплота нейтрализации отлична от -57,2 кДж/моль (-13,66 ккал/моль). Например,

(HCN + NaOH) = ‑ 10,290 кДж/моль;

(Н₃РО₄ + КОН) = ‑ 63,850 кДж/моль.

Порядок выполнения работы

Измерение теплового эффекта производится в сосуде Дьюара. Калориметрический опыт делят на три периода:

1. Предварительный период – 5 минут.

2. Главный период – время протекания изучаемого процесса.

3. Заключительный период – 5 минут.