Главная | Обратная связь

Этап 2. Определение теплоты нейтрализации сильной кислоты щелочью

1. На основании данных калориметрического опыта (таблица 2) строят график зависимости температуры реагентов до смешения и температуры смеси в калориметре от времени на миллиметровой бумаге (см. рис. 4), откладывая на оси абсцисс время t (мин), а на оси ординат температуру опыта t (°С). При этом соблюдают следующий масштаб: 1 мин = 1 см, 1° = 10 см.

Рис.4. Изменение температуры во время опыта

Полученную кривую разделить на три участка, из которых первый (АВ) и третий (СD) соответствуют изменению температуры до и после реакции, второй (ВС) – резкому изменению температуры в момент протекания реакции. Продолжить прямые АВ и СD, из точек касания В и С опустить перпендикуляры на ось абсцисс. Полученный отрезок ав разделить пополам и из середины его (точка с) восстановить еще один перпендикуляр dc к оси абсцисс. Отрезок, отсекаемый на этой вертикальной прямой продолжениями линий АВ и СD, и будет истинным изменением температуры системы (Δt).

2. Температуру исходных растворов и температуру смеси в момент смешения (11-ая минута от начала опыта) определяют экстраполяцией температурных зависимостей на графике (отрезки AB, CD и EF продолжают до пересечения с вертикальной линией, соответствующей моменту смешения на 11-ой минуте).

3. Экстраполированные значения температуры исходных растворов и смеси, рассчитанные по графику, записывают и определяют .

4. Количество теплоты Q, выделившейся в результате реакции, можно вычислить по формуле

(6)

где m_ж – масса жидкости в реакционном сосуде, г, рассчитывается по формуле

(7)

, – объемы растворов кислоты и основания, мл;

, – весовые плотности растворов кислоты и основания, г/мл;

c_ж – теплоемкость жидкости (для разбавленных водных растворов c_ж » = 4,184 Дж/(г×К));

– изменение температуры внутри калориметра, К.

m_i и c_i – массы и удельные теплоемкости отдельных частей прибора и жидкости;

– постоянная калориметра K, Дж/К.

5. Рассчитывают тепловой эффект реакции нейтрализации.

Тепловой эффект DH реакции нейтрализации рассчитывается по формуле

(8)

где – количество молей воды, образовавшейся в результате нейтрализации.

Для расчета записывают уравнения реакции нейтрализации в молекулярном и ионном виде, и определяют, какое из исходных веществ взято в избытке, какое в недостатке, сравнивая значения и .

Значение рассчитывается в соответствии со стехиометрическим уравнением реакции по формулам

(9)

или

(10)

в зависимости от того, какое из исходных веществ взято в избытке, какое в недостатке.

В формулах используются следующие обозначения:

, , – стехиометрические коэффициенты, расположенные перед химическими формулами кислоты, основания и воды в уравнении реакции;

V_кисл и V_осн – объемы растворов кислоты и основания, взятые для реакции, л;

и – молярные концентрации растворов кислоты и основания, моль/л;

и – нормальные концентрации растворов кислоты и основания, моль экв/л

Поскольку количество теплоты, поглощенное калориметром, представляет собой количество теплоты, выделившееся в результате реакции (без учета тепловых потерь), то Q > 0, а DH < 0.

6. Вычислить относительную погрешность определения теплового эффекта:

(11)

7. Сравнить вычисленный тепловой эффект со справочным значением энтальпии нейтрализации. Сделать вывод, влияет ли природа кислоты или щелочи на тепловой эффект реакции нейтрализации.

8. Оформить отчет, сделать вывод и оценить причины погрешности определения теплового эффекта.

Вопросы к защите работы:

1. Какие реакции представляют собой реакцию нейтрализации? Что такое теплота нейтрализации? Какими факторами определяется величина теплового эффекта реакции нейтрализации?

2. Написать в молекулярном и ионном виде следующие реакции:

• HNO₃ + KOH→

• HCl + NaOH→

• CH3COOH + KOH→

• HCl + NH₄OH→

Будут ли одинаковы тепловые эффекты этих реакций?

3. Что такое теплоемкость? Теплоемкость истинная, средняя, удельная, молярная.

4.Как экспериментально определить тепловой эффект реакции? Привести формулу расчета.

5. В чем заключается метод графического определения истиной величины Δt?

Литература

1. Мушкамбаров Н.Н. Физическая и коллоидная химия. М., ГЭОТАР-МЕД, 2001г., с.13-23.

2. Хмельницкий Р.А. Физическая и коллоидная химия. М., Высшая школа,1988г., с.60-75.

3. Киреев В.А. Краткий курс физической химии. М., «Химия», 1969г., с.190-199

 

ПРИЛОЖЕНИЕ

ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ПОЛИЭТИЛЕНА

(из разных источников)

 

Свойства	ПЭНП	ПЭВП	СВМПЭ
	ПЭВП	ПЭНД	ПЭСД
Плотность, кг/м3	918-935	945-955	960-970
Температура плавления, С	105-115	130-135	130-135	125-135
Температура размягчения, С	60-65	80-90	80-100	110-120
Молекулярная масса промышленных марок, 10-4	2-5	7-35	4-7	350-600
Относительное удлинение, %	150-600	400-800	200-800	400-500
Ударная вязкость, кДж/м2	Образец не ломается
Твердость по Бринеллю, МПа	15-25	45-60	55-60	40-50
Удельная теплоемкость, кДж/(кг*К)	2,1-2,8	2,3-2,7	2,3-2,7	2,5-2,9
Коэффициент температуропроводности, Вт/(м*К)	0,2-0,3	0,27	0,27	0,28
Коэффициент линейного расширения, 104 град-1	2,2-2,5