Лабораторна робота №3. Питання для підготовки до виконання лабораторної роботи

ВИЗНАЧЕННЯ ТЕПЛОТИ НЕЙТРАЛІЗАЦІЇ

СИЛЬНОЇ КИСЛОТИ СИЛЬНОЮ ОСНОВОЮ У ВОДІ

Питання для підготовки до виконання лабораторної роботи

1. Поняття теплоти нейтралізації.

2. Теплота нейтралізації сильних кислот лугами.

3. Теплота процесу нейтралізації за участю слабкого електроліту.

4. Теплота розведення. Сумарний тепловий ефект процесу нейтралізації.

Мета роботи: визначення теплового ефекту реакції нейтралізації сильної кислоти сильною основою.

Етапи роботи:

1. Визначити теплову сталу калориметра.

2. Визначити теплоту розведення концентрованої сильної кислоти

3. Визначити теплоту нейтралізації.

Методика виконання роботи. Зібрати прилад (див. рис.1.1). Теплову сталу калориметра визначити, як зазначено в роботі 1.

Для нейтралізації береться значний надлишок основи, причому концентрація розчину лугу порівняно невисока і процес розведення закінчується до початку контролю температури в калориметрі. Тому величиною DН_{розв.основи} можна знехтувати і загальна теплота процесу нейтралізації буде складатися з теплоти нейтралізації та теплоти розведення кислоти:

(1.14)

Для визначення теплового ефекту процесу розведення кислоти в калориметричний стакан за допомогою мірного циліндра вливають 390 мл води. В окрему пробірку відміряють піпеткою 10 мл 5М розчину і через отвір у кришці опускають її в стакан калориметра. Починають перемішування і роблять заміри температури (попередній період). Потім вливають вміст пробірки в калориметричний стакан і продовжують перемішування й вимірювання температури в головному і заключному періодах досліду. Результати вимірювань записати за формою таблиці 1.1.

Для визначення загального теплового ефекту процесу нейтралізації в калориметричний стакан вливають 350 мл води і 40 мл розчину КОН 3М, а в пробірку – 10 мл розчину 5М. Проводять калориметричний дослід, роблячи заміри температури в попередньому, головному і заключному періодах. Результати вимірювань записати за формою таблиці 1.1.

За експериментальними даними для обох калориметричних дослідів будують графіки зміни температури з часом і графічно визначають DТ. Розраховують тепловий ефект процесу розведення кислоти та загальний тепловий ефект процесу нейтралізації за формулою:

(1.15)

де C_k —теплова стала калориметра;

V — об'єм кислоти;

— молярна концентрація еквівалентів кислоти.

Тепловий ефект реакції нейтралізації розраховують за формулою 1.14.

Контрольні питання

1. Дайте визначення поняття " термодинамічна система".

2. Яка термодинамічна система називається відкритою, закритою, ізольованою, гомогенною, гетерогенною?

3. Чи може виконувати роботу ізольована система?

4. У чому полягає відмінність між інтенсивними і екстенсивними властивостями системи?

5. Дайте визначення поняття " функція стану системи".

6. Які процеси називають оборотними, а які необоротними? Що є рівноважний, самодовільний, круговий процес?

7. Навіщо в термодинаміку введене поняття оборотного процесу?

8. Як обчислити роботу необоротного процесу?

9. Сформулюйте закон збереження і перетворення енергії.

10. Дайте визначення понять " внутрішня енергія", " ентальпія", " теплота" і " робота".

11. Які формулювання першого закону термодинаміки вам відомі?

12. Напишіть рівняння першого закону термодинаміки в диференціальній та інтегральній формах.

13. Нескінченно мала зміна з яких величин, що входять в рівняння першого закону термодинаміки, є в загальному випадку повним диференціалом?

14. Які окремі випадки, коли величини, що входять в рівняння першого закону термодинаміки, не є функціями стану, стають ними.

15. Напишіть формулу, що показує, в якому співвідношенні знаходяться ентальпія та внутрішня енергія.

16. В яких випадках для хімічної реакції можна знехтувати різницею між dH і dU?

17. Чому дорівнює зміна внутрішньої енергії ідеального газу при сталій температурі, якщо цей газ піддати ізотермічному стисненню або розширенню?

18. Що називається тепловим ефектом хімічної реакції?

19. Згідно з першим законом термодинаміки теплота є функція процесу. Закон Гесса стверджує, що тепловий ефект хімічної реакції не залежить від шляху процесу. Дайте пояснення цій суперечності.

20. Доведіть, що закон Гесса – окремий випадок першого закону термодинаміки.

21. Виведіть співвідношення, яке зв’язує Q_р і Q_v для:

а) ідеальних газів; б) реальних газів; в) конденсованих речовин.

22. Поясніть, чи може Q_р дорівнювати Q_v?

23. Як обчислити тепловий ефект реакції, який неможливо визначити експериментально?

24. Що називається теплотою згоряння і теплотою утворення речовини?

25. Що приймається за стандартний стан речовини?

26. Напишіть формули для розрахунку теплового ефекту хімічної реакції: а) по теплотам утворення вихідних речовин і продуктів реакції; б) по теплотам згоряння вихідних речовин і продуктів реакції.

27. Яке співвідношення між С_р і С_v для ідеального газу?

28. Чому дорівнюють С_р і С_v одно-, двох- і трьохатомного ідеальних газів?

29. Як залежить тепловий ефект хімічної реакції від температури і чим визначається характер цієї залежності?

30. Якими емпіричними рівняннями залежності теплоємності від температури користуються при виведенні інтегрального рівняння Кірхгофа?

31. При яких умовах тепловий ефект реакції не залежить від температури?

32. Чому буде дорівнювати робота нагрівання 2 молів гелію на один градус в закритій посудині об'ємом 1 м³?

33. Два гази – одноатомний і двоатомний – адіабатно розширюються. Для якого з цих газів робота розширення буде більшою, якщо число молей обох газів однакове, а температура того та іншого газу знизилася на однакове значення?

34. Однакова кількість молів двох газів x і y в ідеальному стані ізотермічно стискуються від V₁ до V₂. Температура обох газів однакова, але теплоємність газу х в півтора рази менше теплоємності газу у. Напишіть формулу для розрахунку роботи цього процесу і вкажіть, для якого з цих газів робота розширення буде більшою.

35. В якому з процесів при однакових початкових умовах робота розширення ідеального газу від об'єму V₁ до об'єму V₂ буде більшою в ізотермічному, адіабатному або ізобарному?

36. Один моль одноатомного і двоатомного газів при однакових початкових умовах ізобарно нагріваються на сто градусів. Для якого з цих газів робота розширення буде більшою?

37. В ідеальному стані 1 моль газу ізобарно нагрівається. Напишіть формулу для розрахунку зміни ентальпії газу в цьому процесі, якщо теплоємність в даному інтервалі температур стала.

38. Зміна теплоємності в ході реакції в деякому інтервалі температур менше нуля. Як змінюється тепловий ефект цієї реакції при підвищенні температури в даному інтервалі?

39. Що таке теплоти утворення, нейтралізації, розчинення, розведення?

40. Опишіть методи визначення теплової сталої калориметра і істинної зміни температури в ньому. Чому треба записувати хід температури, а не тільки початкове і кінцеве значення її?

41. Як використовувати закон Гесса для визначення DН реакції, що неможливо при експериментальному визначенні? Привести приклади.

42. Чому DH нейтралізації залежить від природи реагуючих речовин?

Тема 2: ХІМІЧНА РІВНОВАГА