РАБОТА № 1. Определение теплоты реакции нейтрализации сильной кислоты сильным основанием

Цель работы: научиться определять теплоту реакции нейтрализации сильной кислоты сильным основанием.

Теплотой нейтрализации называется количество теплоты, которое выделяется при взаимодействии моль-эквивалента кислоты с моль-эквивалентом основания. Нейтрализация 1 моль-экв. сильной кислоты сильным основанием, в достаточно разбавленном растворе, сопровождается почти одинаковым экзотермическим тепловым эффектом, отвечающим одному и тому же процессу – образованием 1 моля жидкой воды из гидратированных ионов по уравнению:

H⁺_aq + OH^-_aq → H₂O(ж), Q_нейт.= 55.9 кДж/моль.

Постоянство теплоты нейтрализации не соблюдается при нейтрализации слабого основания сильной кислотой или наоборот, так как в этих реакциях на тепловой эффект реакции влияет теплота диссоциации слабого электролита.

Выполнение работы. Во взвешенный калориметрический стакан помещают 50 мл 1.0 N раствора щелочи и записывают показание термометра. В отдельный стакан отмеряют 60 мл 1.0 N раствора соляной кислоты и измеряют его температуру. Поместив мешалку и термометр в калориметрический стакан, его закрывают крышкой. Затем, при перемешивании, вливают через воронку раствор кислоты в калориметр и следят за показаниями термометра, отмечая самую высокую температуру.

Результаты опыта записывают в таблицу:

Масса калориметрического стакана, m1, г.
Концентрация растворов, моль/л
Объем раствора щелочи, V1, мл
Объем раствора кислоты, V2, мл
Температура щелочи, tºщ.
Температура кислоты, tºк.
Начальная температура, tº1= 0,5(tºщ.+ tºк.)
Температура после нейтрализации, tº2
Общая масса растворов m2 = ρ(V1+V2)

Вычисления:

1. Вычисление теплоты, выделившейся в результате реакции, производят по формуле:

q=(m₁∙c₁+m₂∙c₂) ∙(t₂ – t₁)

Удельную теплоемкость стекла (с₁) принять равной 0,753 Дж/г∙град., раствора (с₂) – 4,184 Дж/г∙град., плотность раствора (ρ) – 1 г/мл.

2. Чтобы определить теплоту нейтрализации, необходимо пересчитать выделившуюся теплоту на 1 моль - эквивалент щелочи, так как кислота взята в избытке.

Расчет производят по формуле:

Q_нейтр. = q∙1000/N_щ.∙V_щ., Дж/моль.

3. Сравнивают опытное и теоретическое значения теплоты нейтрализации и определяют (в%) относительную ошибку опыта:

% ошибки =((Q_теор. – Q_опыт.)/ Q_теор)∙100%

В отчете о работе следует кратко описать ход определения, внести результаты опыта и расчеты.