Определение теплового эффекта реакции нейтрализации

Реактивы и оборудование: лабораторный калориметр, мерный цилиндр на 100 мл, термометр, растворы кислот и оснований с молярной концентрацией эквивалента 1 моль/л.

Установлено, что реакция нейтрализации 1 моля любой сильной одноосновной кислоты сильным основанием в достаточно разбавленных водных растворах сопровождается при 298 К почти одинаковым тепловым эффектом, незначительно отклоняющимся от 55,9 кДж/моль. Этот тепловой эффект отвечает реакции образования воды из гидратированных ионов водорода и гидроксида.

Н⁺ (aq) + OH^ˉ (aq) = H₂O (ж) + ∆H⁰₂₉₈.

Нейтрализация слабой кислоты сильным основанием и наоборот сопровождается одновременной диссоциацией слабого электролита. Тепловой эффект такой реакции включает в себя эндотермический эффект диссоциации и экзотермический эффект гидратации ионов. Сумма таких эффектов в зависимости от природы электролита различается как знаком, так и значением.

Методика эксперимента

Мерным цилиндром отмерить по 100 мл растворов заданной кислоты и щелочи и термометром измерить температуру t⁰_н каждого раствора с точностью до 0,1 ⁰С. Термометр поместить в калориметр и одновременно слить растворы кислоты и щелочи. Быстро перемешать раствор и зарегистрировать максимальную температуру t⁰_к. Рассчитать значение теплового эффекта реакции нейтрализации.

Расчет вести в следующей последовательности:

1. Вычислить ∆t⁰ = t⁰_к – t⁰_н.

2. Вычислить количество теплоты Q, выделенной в результате реакции, приняв плотность растворов кислоты и щелочи 1 г/см³.

Q = c ∙ m ∙ ∆t⁰,

где с – удельная теплоемкость 4,18 Дж/г ∙ град; m – масса раствора, г.

3. Вычислить количество молей воды, образовавшейся в реакции, и по величине Q рассчитать тепловой эффект на 1 моль H₂O. Для пары «сильное основание – сильная кислота» вычислить относительную ошибку.

%.

Результаты эксперимента занести в таблицу.

Данные эксперимента

t0С кислоты	t0С щелочи	t0н С смеси	t0С конечная	∆ t0С	Масса раствора, г	Количество моль H2O	Н0298 нейтрализации, Дж/моль	δ, %