Основные теоретические сведения. Цель работы –приобретение навыков определения теплового эффекта реакции нейтрализации сильной кислоты сильным основанием с использованием калориметрической

💸 Как сделать бизнес проще, а карман толще?

Тот, кто работает в сфере услуг, знает — без ведения записи клиентов никуда. Мало того, что нужно видеть свое раписание, но и напоминать клиентам о визитах тоже. Проблема в том, что средняя цена по рынку за такой сервис — 800 руб/мес или почти 15 000 руб за год. И это минимальный функционал. Нашли самый бюджетный и оптимальный вариант: сервис VisitTime.
⚡️ Для новых пользователей первый месяц бесплатно. А далее 290 руб/мес, это в 3 раза дешевле аналогов. За эту цену доступен весь функционал: напоминание о визитах, чаевые, предоплаты, общение с клиентами, переносы записей и так далее.
✅ Уйма гибких настроек, которые помогут вам зарабатывать больше и забыть про чувство «что-то мне нужно было сделать».
Сомневаетесь? нажмите на текст, запустите чат-бота и убедитесь во всем сами!

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОВОГО ЭФФЕКТА РЕАКЦИИ НЕЙТРАЛИЗАЦИИ

Цель работы – приобретение навыков определения теплового эффекта реакции нейтрализации сильной кислоты сильным основанием с использованием калориметрической установки.

При прохождении большинства химических реакций теплота Q выделяется (реакция экзотермическая) или поглощается (реакция эндотермическая). Уравнения реакций, в которых количество выделенной или поглощенной теплоты Q записывается как член уравнения, называются термохимическими уравнениями. Теплота, входящая в термохимическое уравнение как продукт реакции, называется тепловым эффектом реакции. Например, в нижеприведенных уравнениях +483, 2 и –58, 1 кДж являются, соответственно, тепловыми эффектами экзотермической и эндотермической реакций:

Величина теплового эффекта реакции относится к определенному количеству вещества. Так, 483, 2 кДж относится к образованию 2 моль газообразной воды. Тепловой эффект реакции, отнесенный к образованию 1 моль вещества из простых веществ в их устойчивых состояниях, называется теплотой образования данного вещества . Так, газообразной водысоставляет по уравнению

Количество теплоты, выделившейся или поглотившейся в результате реакции, проведенной при постоянном давлении

, называется энтальпией Н. Положительная величина теплового эффекта (экзотермическая реакция) соответствует отрицательной величине

реакции и наоборот. Если

реакции относится к образованию 1 моль сложного вещества из простых веществ, то оно называется энтальпией образования вещества

Величина энтальпии зависит от агрегатного состояния, количества и концентраций веществ, парциальных давлений газообразных компонентов, а также от условий проведения опыта. В справочниках обычно приводятся стандартные энтальпии образования

, которые относятся к образованию 1 моль соединения из простых веществ в их устойчивых состояниях при

простых веществ в их устойчивых состояниях принимаются равными нулю.

Важно знать, к какому агрегатному состоянию относится

. Например, уровень энтальпии газообразной воды лежит выше уровня энтальпии жидкой воды. Это связано с тем, что при фазовом переходе → выделяется теплота конденсации [1].

Жидкую воду можно получить из водорода и кислорода двумя путями.

В обоих случаях энтальпия образования жидкой воды составит –285, 5 кДж/моль, т. е.

не зависит от способа получения вещества. В этом заключается основной закон термохимии, открытый в 1840 г. русским химиком Г. И. Гессом. Смысл его состоит
в том, что изменение энтальпии в ходе химической реакции определяется только видом и состоянием исходных веществ и продуктов реакции и не зависит от пути перехода от начальных веществ к конечным.

Для термохимических расчетов обычно используют следствия из закона Гесса, которые позволяют определить тепловые эффекты многочисленных химических реакций, не прибегая к измерениям.

Первое следствие из закона Гесса показывает, что изменение энтальпии химической реакции при стандартных условиях равно сумме стандартных энтальпий образования продуктов реакции за вычетом суммы стандартных энтальпий образования исходных веществ:

где

– энтальпия химической реакции;

– стандартные теплоты образования, соответственно, продуктов реакции и исходных веществ (приводятся в справочных таблицах); n_i и n_g – стехиометрические коэффициенты перед формулами соответствующих веществ в уравнении реакции.

Стандартные энтальпии образования

соответственно равны –393, 5 и –110, 5 кДж/моль (по данным справочных таблиц [3]).

образования

обозначим через x. Тогда

, откуда

Таким образом,

составляет –822, 2 кДж/моль.

Второе следствие из закона Гесса показывает, что изменение энтальпии химической реакции при стандартных условиях равно сумме стандартных энтальпий сгорания исходных веществ за вычетом суммы стандартных энтальпий сгорания продуктов реакции:

где

– энтальпия химической реакции;

– стандартные теплоты сгорания, соответственно, исходных веществ и продуктов реакции (приводятся в справочнике); n_i и n_g – стехиометрические коэффициенты перед формулами соответствующих веществ в уравнении реакции.

Стандартной энтальпией сгорания называется тепловой эффект реакции сгорания 1 моль вещества при стандартных условиях с образованием

Второе следствие из закона Гесса используют для расчёта тепловых эффектов реакций, в которых участвуют органические вещества, так как для этих веществ проще определить теплоту сгорания, чем теплоту образования.

Тепловые эффекты, сопровождающие химические реакции, измеряют в калориметрических установках различных конструкций. Так, тепловой эффект нейтрализации 1 эквивалента любой сильной кислоты любым сильным основанием в разбавленных водных растворах, измеренный с помощью калориметра, составляет –57, 22 кДж/моль при 298 К, то есть не зависит от природы исходных веществ, а взаимодействие определяется реакцией:

Этот факт подтверждает полную диссоциацию сильных электролитов в водных растворах. Например, нейтрализация азотной кислоты гидроксидом калия в разбавленных водных растворах сводится к образованию 1 моль жидкой воды и сопровождается тепловым эффектом –57, 22 кДж/моль:

При нейтрализации слабых кислот и слабых оснований энтальпия нейтрализации меньше, так как при ионизации кислоты и основания затрачивается энергия.