Определение энтальпии реакции нейтрализации сильной кислоты сильным основанием

3.1. Цель работы

Выполнение калориметрических измерений и термодинамических расчетов, связанных с энергетикой химических реакций.

3.2. Объекты и средства исследования: калориметр, термометр, мешалка с электроприводом, коническая воронка, 1М растворы хлористоводородной кислоты и гидроксида натрия.

3.3. Программа работы.

3.3.1. Взвесить сухой калориметрический стакан (с точностью до 0,1 г).

3.3.2.Собрать калориметрическую установку (рис.1) и через воронку налить в сосуд 75 мл 1М раствора щелочи; записать температуру раствора щелочи Т_щ с точностью до 0,1 К.

3.3.3. Налить в мерный цилиндр такой же объем 1М раствора кислоты и измерить температуру раствора Т_к с той же точностью. Начальная температура смеси кислоты и щелочи Т₁ – среднее арифметическое от Т_щ и Т_к.

3.3.4. При работающей мешалке через воронку быстро влить кислоту в калориметрический стакан и отметить самую высокую температуру Т₂, которую покажет термометр после сливания растворов.

3.3.5. Данные опыта свести в таблицу 1.

Таблица 1.

Масса калоримет- рического стакана, m₁, г	Суммарный объем жидкости в стакане, V, мл	Температура, К
Т_щ	Т_к	Т₁	Т₂

3.3.6. По полученным данным определить:

а) разницу температур (Т₂ –Т₁)

б) массу жидкости в калориметрическом стакане, m₂ (при расчете считать плотность жидкости равной единице)

в) теплоемкость системы

где

с₁ = 0,75.10³ Дж/кг×К – удельная теплоемкость стекла,

с₂ = 4,18. 10³ Дж/кг×К – удельная теплоемкость раствора.

г) количество теплоты, выделившееся при реакции:

д) число моль нейтрализованной кислоты (щелочи) или число моль полученной воды (n)

е) теплоту нейтрализации (кДж/моль H₂O)

3.3.7. Используя справочные данные, рассчитать теоретическое значение теплоты реакции (ΔH⁰_теор)

и относительную ошибку эксперимента, которая не должна превышать 5%.

3.4. Контрольные вопросы

Установить термодинамическую возможность протекания химического процесса при стандартном состоянии и область температур, при которых протекание химической реакции возможно. Для решения используйте таблицу термодинамических функций веществ.

10.

11.

12.

13.

14.

15.

16.

17.

18.

19.

20.

21.

22.

23.

24.

25.

26.

27.

28.

29.

30.

31.

32.

33.

34.

35.

36.

37.

38.

39.

40.

41.

42.

43.

44.

45.

46.

47.

48.

49.

50.

51.

52.

53.

54.

55.

56.

57.

58.

59.

60.

61.

62.

63.

64.

65.

66.

67.

68.

69.

70.

71.

72.

73.

74.

75.

76.

77.

78.

79.

80.

81.

82.

83.

84.

85.

86.

87.

88.

89.

90.

Таблица 2.

Стандартные энтальпии образования (ΔН⁰₂₉₈) и энтропии (S⁰₂₉₈)

некоторых веществ

Вещество	ΔН⁰₂₉₈,	S⁰₂₉₈,		Вещество	ΔН⁰₂₉₈,	S⁰₂₉₈,
Ag₍_к)		42,55	KClO₄₍_к)	-414,80	146,60
AgNO₃₍_к)	-124,50	140,90	KCl₍_к)	-435,90	82,60
Al ₍_к)		27,30	Mg_(к)		28,20
Al₂O₃ _(к)	-1672,00	50,90	Mg(OH)₂₍_к)	-885,60	60,90
AlF₃ ₍_к)	-1422,70	63,10	MgCl₂₍_к)	-641,10	89,90
Al₄C₃₍_к)	-209,00	88,95	MgCO₃₍_к)	-1060,00	63,40
Al(OH)₃₍_к)	-1237,90	81,00	Mg₃N₂₍_к)	-461,10	87,90
BaO₂₍_к)	-629,70	65,70	MgO₍_к)	-601,80	26,90
BaSO₄₍_к)	-1465,00	132,00	MnO₂₍_к)	-498,20	51,40
С_{(графит)}		5,70	Mn_(к)		30,80
CH₄₍_г)	-74,86	186,19	N₂₍_г)		191,50
С₂Н_{2 (г)}	226,80	200,80	NH₃₍_г)	-46,20	192,60
С₆Н_6(ж)	82,60	269,20	NH₄NO₂₍_к)	-256,00	116,80
С₆Н₅NO_2(ж)	16,00	225,10	NH₄NO₃₍_к)	-365,40	151,00
С₂Н_{4 (г)}	52,30	219,45	N₂O₍_г)	82,00	219,90
CH₃OH_(ж)	-238,57	126,78	NO₍_г)	90,30	210,60
C₂H₅OH_(ж)	-277,60	160,70	NO₂₍_г)	33,50	240,20
CO_(г)	-110,50	197,50	N₂O₄_(г)	9,60	303,80
СО_2(г)	-393,50	213,70	(NH₄)₂SO₄₍_к)	-1183,90	220,90
СОСl₂₍_г)	-214,20	281,00	NH₄Cl₍_к)	-314,20	95,80
CaCO₃₍_к)	-1207,00	88,70	NaAlO_2(к)	-1137,40	67,60
СаН_2(к)	-182,40	42,10	Na₂O_2(к)	-492,8	91,90
Са₃N₂_(к)	-431,80	105,00	Na₃AlF₆₍_к)	-3059,20	228,40
СаО_(к)	-635,50	39,70	NaCl₍_к)	-394,80	69,80
СаС_2(к)	-57,60	67,80	NaClO₃₍_к)	-365,40	129,70
Са(ОН)_2(к)	-986,60	76,10	NaF₍_к)	-546,80	49,40
Са₃(РО₄)_2(к)	-4142,00	231,60	Na₂CO₃₍_к)	-1086,80	130,40
CaSiO₃_(к)	-1599,90	83,90	Na₂SiF₆₍_к)	-2724,60	205,60
СaSO₄_(к)	-1338,00	102,40	Na₂SO₄₍_к)	-1342,40	143,20
Cl₂_(г)		222,90	NaOH₍_к)	-409,80	62,20
Сu_(к)		32,10	Ni₍_к)		29,90
CuO_(к)	-149,60	41,20	Ni(CO)₄₍_ж)	-579,40	384,50
Cu(OH)₂_(к)	-450,20	80,40	О_2(г)		205,00
СuS_(к)	-49,60	41,30	ОН^-_(р)	-230,19	10,86
CuSO₄₍_к)	-753,00	101,80	Р₂О_5(к)	-1492,00	114,50
Cr(OH)₃₍_к)	-999,98	80,33	PCl₅₍_ж)	-443,40	302,90
Cr₂O₃₍_к)	-1140,60	81,20	Н₃РО_4(ж)	-1212,00	106,20
Cr₍_к)		23,60	РН_3(г)	16,80	202,30
Fe₍_к)		26,80	РbO₍_к)	-219,30	66,10
FeO₍_к)	-264,80	60,80	Pb(NO₃)₂₍_к)	-429,80	204,10
Fe₂O_3(к)	-812,20	87,40	PbSO₄₍_к)	-878,50	21,20
Fe₃O_4(к)	-1117,10	146,2	PbO₂₍_к)	-276,60	74,90
FeS _(к)	-100,40	60,30	S₍_к)		30,70
FeSО₄ _(к)	-929,50	121,00	SO₂₍_г)	-296,96	248,10
Fe(CrO₂)_2(к)	-5,30	140,40	SO₃₍_г)	-395,80	256,70
Fe(TiO₃)_3(к)	-1239,00	102,20	SiF₄₍_г)	-1614,90	282,60
FeCO₃₍_к)	-738,15	95,40	SiCl₄₍_ж)	-687,80	239,70
H₂_(г)		130,50	SiH₄₍_г)	34,70	204,60
H⁺₍_р)			SiO₂_(к)	-910,00	41,80
HCl_(г)	-270,70	206,50	Sn₍_к)		51,60
Н₂О_(г)	-241,80	188,60	SnО₍_к)	-286,00	56,50
Н₂О_(ж)	-285,80	70,10	SnCl₄₍_ж)	-421,70	247,60
Н₂О₂_(ж)	-187,80	109,5	Ti₍_к)		30,60
H₂S₍_г)	-210,80	205,70	TiCl₄₍_ж)	-804,20	252,40
HNO₂_(ж)	-79,80	247,30	TiO₂₍_к)	-943,70	50,30
HNO_3(ж)	-129,20	253,10	ZnSO₄₍_к)	-936,50	123,80
Н₂SO₄₍_ж)	-814,20	156,90	ZnO₍_к)	-350,60	43,60
Н₂SnO₃_(к)	-992,20	83,60	ZnS₍_к)	-193,20	45,70
KClO₃₍_к)	-391,20		Zn(NO₃)₂_(к)	-456,90	185,50