Расчет теплового эффекта реакции нейтрализации

Построение графика

Ход работы.

Опыт 3.1. Определение теплоты реакции нейтрализации

Цель. Определить тепловой эффект реакции нейтрализации.

Первый этап. Отмерьте мерным цилиндром заданный объём раствора NaOH (C _NaOH = …моль/л). Влейте в реакционный сосуд калориметра раствор щёлочи. После этого поместить термодатчик в калориметр, включить электронный термометр. На первоначальном этапе набрать10 точек (в течение 5 минут), проводя измерения через 30 секунд.

Второй этап. Отмерьте другим мерным цилиндром заданный объём раствора соляной кислоты HCl (C _HCl = … моль/л). Залейте раствор соляной кислоты через воронку во внутренний сосуд калориметра.

После введения раствора кислоты в калориметр, показания температуры на ЖК–дисплее записывать через каждые 10 секунд, при этом необходимо производить постоянное перемешивание раствора. На данном этапе необходимо набрать 10 точек.

Третий этап. По истечении этого времени записывать показания термометра через 30 секунд, набирать 6 точек (в течение 3 минут).

По истечении этого времени опыт считается выполненным.

Прибор выключить.

Во время проведения измерений на ЖК–дисплее высвечивается индикация, в первой строке высвечивается время (мин.), во второй – температура (С⁰). Показания электронного термометра записывают в таблицу (Таблица 3.1).

По данным таблицы строится график зависимости температуры от времени (рис. 3.1).

Для точного определения разности температур в результате химического превращения строят на миллиметровой бумаге график зависимости температуры от времени по данным таблицы 3.1.(Рис.3.1). На оси абсцисс откладывают время, на оси ординат – температуру.

Из графика находят изменение температуры ∆t. Для этого точки В и С проектируют на ось ординат, находя середин отрезка mn и проводят линию kp. Чрез точку 1 проводят вертикаль. Экстраполируют линейные участки AC и BD до пересечения с вертикалью в точках E и F. Отрезок EF соответствуют изменению температуры в калориметре ∆t с учётом поправки на теплообмен.

Теплота Q, выделяющаяся в ходе реакции, расходуется на нагревание жидкости во внутреннем сосуде калориметра сосуде Q_ж и на нагрев самого стакана Q_ст, т.е.

Q= Q_ж+ Q_ст.

Количество теплоты, поглощённое стаканом и жидкостью в нём, равны:

Q_ж= с_жm_ж∆t;

Q_ст= с_стm_ст∆t,

где с_ж и с_ст- удельные теплоёмкости соответственно жидкости и стакана (с_ст = 0,75 кДж/кг*К, с_ж =с_{H O} = 4,185 кДж/кг*К)

Q = (с_{Н О}m_{H O}+c_стm_ст)∆t. (1)

m_{H O} = V _{H O} * ρ _{H O};

V _{H O} = V_HCl + V_NaOH;

m _{H O} = (V_HCl + V_NaOH) * ρ _{H O.} (2)

Полученная величина теплового эффекта Q показывает количество тепла, которое выделилось при взаимодействии объема кислоты V_HCl с молярной концентрацией C_HCl. Количество молей кислоты (n_HCl), вступившей в реакцию нейтрализации составит

n_HCl= V_HCl*C_HCl/1000, (3)

Экспериментальное значение количества теплоты, выделившейся в ходе реакции Q_нейтр. определяется по формуле

Q_нейтр..= , (4)

где ∆H _нейтр. = - Q_нейтр

Моль кислоты при реакции нейтрализации выделяет ∆Н _теор = -57,3 кДж/моль. Погрешность (ε) измерений теплового эффекта вычисляется по формуле

ε = (∆Н _теор - ∆H _нейтр. / ∆Н _теор)*100 % (6)

В отчёте:

- приведите экспериментальные данные в таблицу 3.1.

τ,мин	0,5	1,0
t, ^0C

- постройте график зависимости температуры от времени по данным таблицы 3.1.

- по графику определите ∆t;

- запишите объёмы растворов кислоты V_HCl и щёлочи V_NaOH, (мл), массу стакана m_ст, (кг).

- рассчитайте массу воды m _{H O,} (кг).

- рассчитайте количество теплоты Q, выделившейся в ходе реакции, кДж.

- рассчитайте количество кислоты n_HCl, вступившей в реакцию нейтрализации, моль.

- рассчитайте количество теплоты Q_нейтр., выделившейся в ходе реакции.

– определите тепловой эффект реакции нейтрализации ∆H _экспер.

- определите абсолютную и относительную ошибку эксперимента.

Дата добавления: 2015-05-10