 |
З.Теплота нейтрализации и ее определение
|
|
|
|
З. Теплота нейтрализации и ее определение
Теплота нейтрализации равна количеству теплоты, выделяющейся при реакции нейтрализации эквивалентных количеств кислоты и щелочи с образованием одного моля жидкой воды. В случае разбавленных растворов нейтрализация сильных кислот сильным основанием сопровождается, независимо от их природы, выделением 55, 9 кДж/моль Н2О тепла. Это связано с тем, что при взаимодействии сильных кислот и оснований, полностью диссоциированных в водных растворах, образуются молекулы воды:
l/2H2SO4(p)+ KOH(p)= 1/2K2SO4(P) + Н2О(Ж),
НС1(p)+ NaOH(p) = NaС1(p) + Н2О(ж),
или в ионно-молекулярном виде: H+(p) + ОН-(p) = Н2О(ж) ∆ Н°298 = -55, 9кДж.
Таким образом, теплота нейтрализации 1 эквивалента сильной кислоты 1 эквивалентом основания равна теплоте образования одного моля жидкой воды, ионов водорода и ионов гидроксида. Поэтому тепловые эффекты таких реакций одинаковы.
При нейтрализации разбавленного раствора слабой кислоты или слабого основания теплота нейтрализации может
отличаться от указанной выше величины, так как процессу образования воды предшествует диссоциация слабого электролита. Теплота нейтрализации в этом случае складывается из двух величин: теплоты образования 1 моля воды из ионов H+ и ОН- и теплоты диссоциации слабого электролита.
|
(4) |
∆ Н = -55. 9 + ∆ Ндисс.
где ∆ Н - теплота нейтрализации, кДж/моль; ∆ Ндисс. - теплота диссоциации слабого электролита, кДж/моль. Теплота диссоциации может быть как положительной, так и отрицательной величиной. Она определяется теплотой, поглощенной при распаде молекул слабого электролита на ионы и теплотой гидратации этих ионов молекулами растворителя.
|
|
|
ХОД РАБОТЫ
В сухой калориметр заливают, по указанию преподавателя, из бюретки 25 мл раствора NaOH или КОН определенной концентрации и закрывают пробкой. Раствор выдерживают в калориметре 10-15 минут до установления теплового равновесия и измеряют tнач. Затем мерным цилиндром отмерить 25 мл НСl или НNОз, быстро прилить в калориметр, хорошо перемешать и замерить максимальную температуру раствора, t°кон.
Вычисление теплового эффекта реакции нейтрализации ведут по формуле
∆ Н =V· p-c-∆ t, ДЖ, (5)
Где V - объем раствора в точке нейтрализации (VНСl. + VNaOH), мл;
ρ - плотность раствора (принять равной 1);
с - удельная теплоемкость раствора (воды) 4, 184 Дж/г*К;
∆ t -изменение температуры в процессе опыта.
Составьте уравнение реакции нейтрализации и рассчитайте теплоту нейтрализации эквивалента кислоты эквивалентом щелочи. Рассчитайте также относительную ошибку опыта в процентах.
Таблица 1
Термодинамические константы некоторых веществ
| ВЕЩЕСТВО | Фазовое состояние | ∆ Н°298, сгор, кДж/моль | ∆ Н°298, кДж/моль | ∆ G°298, кДж/моль | S°298, Дж/моль*К | ||||
| Ag | ТВ | 42, 58 | |||||||
| Ag2O | ТВ | -31, 15 | -11, 26 | 121, 04 | |||||
| AI | ТВ | 28, 36 | |||||||
| AI2 Оз | ТВ | -1676, 8 | -1583, 3 | 50, 95 | |||||
| As | ТВ | 35, 63 | |||||||
| As2 Оз | ТВ | -1334, 7 | -1176, 4 | 233. S | |||||
| As2 О5 | ТВ | -927, 0 | -784, 3 | 105, 5 | |||||
| Br2 | ж | 152, 31 | |||||||
| Br2 | г | 30, 92 | -3, 13 | 245, 35 | |||||
| Bi | ТВ | 56, 9 | |||||||
| Bi2 Оз | ТВ | -578, 2 | -497, 7 | 151, 0 | |||||
| С(графит) | ТВ | -393, 5 | 5, 74 | ||||||
| С(алмаз) | ТВ | 1, 89 | 2, 83 | 2, 38 | |||||
| СH4 | г | -890, 36 | -74, 86 | -50, 85 | 186, 44 | ||||
| С2H2 | г | -1299, 63 | 226, 17 | 208, 61 | 200, 97 | ||||
| С2H4 | г | -1410, 97 | 52, 5 | 68, 38 | 219, 43 | ||||
| С2H6 | г | -1371, 60 | -54, 78 | -33, 00 | 229, 65 | ||||
| С3H8 | г | -2220, 03 | -103, 92 | -23, 49 | 270, 09 | ||||
| С4H6 | г | 110, 24 | 150, 77 | 278, 92 | |||||
| H - С4H10 | г | -126, 23
| -17, 17 | 310, 33 | |||||
| H - С5H12 | г | -146, 54 | -8, 37 | 349, 18 | |||||
| С6H6 | г | 82, 98 | 129, 75 | 269, 38 | |||||
| С6H12 | г | -123, 22 | 31, 78 | 298, 44 | |||||
| H – С6H14 | г | -167, 30 | -0, 25 | 388, 66 | |||||
| СH3OH | ж | -239, 61 | -167, 20 | 126. 69 | |||||
| C2H5OH | г | -234J5 | -168, 18 | 282, 60 | |||||
| CO С12 | г | -220, 27 | -206, 88 | 283, 91 | |||||
| CO | г | -110, 60 | -137, 23 | 197, 67 | |||||
| CO2 | г | -393, 77 | -394, 64 | 213, 82 | |||||
| CS2 | г | 116, 14 | 65, 96 | 237, 94 | |||||
| СI2 | г | -305, 43 | - | 391, 62 | |||||
| Са | ТВ | 41, 45 | |||||||
| СаС12 | ТВ | -796, 30 | -1011. 50 | 104, 70 | |||||
| СаО | ТВ | -635, 51 | -604. 45 | 39, 77 | |||||
| СаС2 | ТВ | -59, 90 | -64, 90 | 70, 00
| |||||
| 38 | |||||||||
| Сu | ТВ | 33, 20 | |||||||
| СuО | ТВ | -162, 10 | -129, 50 | 42, 73 | |||||
| Сu2О | ТВ | -173, 30 | -150, 60 | 92, 99 | |||||
| С12 | г | 223, 17 | |||||||
| F2 | г | 202, 85 | |||||||
| Fe | ТВ | С | 27, 15 | ||||||
| FeO | ТВ | -265, 00 | -244, 46 | 60, 79 | |||||
| Fe2O3 | ТВ | -822, 70 | -740, 83 | 87, 50 | |||||
| Fe3O4 | ТВ | -1117, 90 | -1014, 84 | 146, 29 | |||||
| H2 | г | -285, 85 | 130, 60 | ||||||
| HF | г | -270, 90 | -272, 99 | 173, 79 | |||||
| HCl | г | -92, 36 | -95. 36 | 186, 91 | |||||
| HBr | г | -36, 30 | -53, 37 | 198, 79 | |||||
| HI | г | 25, 94 | 1, 78 | 206, 30 | |||||
| HI | тв | 1, 8 |
| ||||||
| H2О | ж | -286, 02 | -237, 40 | 70, 00 | |||||
| H2O | ТВ | -291, 85 | -234, 08 | 39, 40 | |||||
| H2O | г | -241, 98 | -228, 75 | 188, 85 | |||||
| H2S | г | -20, 15 | -33, 83 | 193, 86 | |||||
| H2Se | г | 33, 00 | 19, 72 | 218, 97 | |||||
| H2Te | г | 154, 39 | 138, 49 | 234, 30 | |||||
| I2 | г | 62, 24 | 19, 37 | 260, 58 | |||||
| I2 | ТВ | 116, 23 | |||||||
| Cd | ТВ | 51, 77 | |||||||
| CdO | ТВ | -260, 00 | -229, 30 | 54. 80 | |||||
| Mg | ТВ | 32, 70 | |||||||
| MgO | ТВ | -602, 10 | -569, 82 | 26, 96 | |||||
| N | г | 191, 50 | |||||||
| NH3 | г | -45, 80 | -16, 29 | 192, 79 | |||||
| NO2 | г | 33, 50 | 51, 58 | 240, 32 | |||||
| N2O4 | г | 9, 60 | 98, 01 | 340, 00 | |||||
| Na | ТВ | 51, 33 | |||||||
| Ni | ТВ | 29, 90 | |||||||
| NiO | ТВ | -239, 70 | -211, 60 | 37, 90 | |||||
| O2 | г | 205, 00 | |||||||
| Оз | г | 142, 30 | 162, 70 | 238, 80 | |||||
| P(красный) | ТВ | -18, 41 | 8, 37 | 22, 80 | |||||
| P(белый) | ТВ | 41, 11 | |||||||
| P2O5 | ТВ | -1506, 24 | -1363. 98 | 135, 98 | |||||
| Р С13 | г | -279, 70 | -260. 63 | 311, 92 | |||||
| Р С15 | г | -367. 20 | -297, 34 | 364, 70 | |||||
| РН3 | г | 5. 44 | 13, 39 | 210, 10 | |||||
|
| |||||||||
| Rb | ТВ | 76, 20 | |||||||
| Rb2O | ТВ | -330, 11 | -290, 79 | 109, 62 | |||||
| S (ромб) | ТВ | 31. 88 | |||||||
| S(монокл) | ТВ | 0, 38 | -0, 19 | 32, 55
| |||||
| SO2 | г | -297, 10 | -300, 41 | 248, 24 | |||||
| SO3, | г | -396, 11 | -371, 41 | 256, 86 | |||||
| Si | ТВ | 18. 84 | |||||||
| SiO2i | ТВ | -862, 10 | -803, 60 | 27, 80 | |||||
| Zn | ТВ | 41, 66 | |||||||
| ZnO | ТВ | -350, 86 | -320, 88 | 43, 67 | |||||
| Pb | ТВ | 64, 80 | |||||||
| PbS | ТВ | -100, 40 | -98, 80 | 91, 20 | |||||
Таблица 2
Теплоты растворения некоторых веществ
| Вещество | ∆ Н°раств, кДж/моль | Вещество | ∆ Н°, кДж/моль |
| NH4NO3 | 26, 90 | K2SO4 | 27, 14 |
| Na NO3 | 21, 21 | Na2SO4*10H2O | 78, 51 |
| K NO3 | 36. 02 | Cu SO4 | -66, 54 |
| Na2 СО3*10H2O | 66, 58 | CuSO4*5 H2O | 11, 70 |
| NaOH | -42, 28 | Ca С12 | -76, 04 |
Варианты домашних заданий
| № варианта | № задач | № варианта | №задач |
| 1. | 5, 20, 35, 59, 78 | 13. | 12, 26, 42, 59, 80з |
| 2. | 6, 21, 36, 51. 76 | 14. | 14, 13, 28, 43, 69, 80и |
| 3. | 7, 22. 37. 52, 79 | 15. | 16, 39, 47, 65, 82 |
| 4. | 8, 23, 39. 55, 80б | 16. | 13, 42, 55, 80а |
| 1, 17, 33, 49, 78 | 9, 25, 41, 57, 80ж | ||
| 6. | 2, 18, 34, 50, 79 | 10, 26, 42, 58, 803 | |
| 7. | 3, 19, 35, 51, 80а | 11, 27, 43, 59, 80и | |
| 8. | 4, 20, 36, 52, 806 | 12, 28, 44, 60, 80к | |
| 9. | 5, 21, 37, 53, 80в | 13, 29, 45. 61, 80л | |
| 10. | 6, 22, 38, 54, 80г | 14, 30, 46, 64, 81 | |
| 11. | 7, 23, 39, 55, 80д | 15, 31, 47, 65, 82 | |
| 12. | 8, 24, 40, 56, 80е | 16, 32, 48, 66, 83 |
|
|
|
