Лабораторная работа № 1.1. Установление характера и расчеты тепловых эффектов различных реакций (с элементами УИРС)

Цель работы: экспериментальное установление характера тепловых эффектов химических процессов и овладение методикой термодинамических расчетов в химии.

Опыт 1. Определение изменения энтальпии реакции нейтра-лизации

Реакция нейтрализации сильной кислоты сильным основанием в раз-бавленном растворе отвечает уравнению:

Н⁺ + ОН^¯ = H₂O

Стандартная теплота нейтрализации сильной кислоты сильным основанием составляет 57 кДж на один моль образующейся воды.

В таблице 1.3 приведены варианты реагентов для реакции нейтрализации, которые выдаются преподавателем.

Таблица 1.3 – Варианты реагентов для реакции нейтрализации

Вариант	Растворы
щелочь	кислота
	КОН, 1 М	HCl, 1 M
	NaОН, 1 М	HNO3, 1 M
	NaОН, 0,5 М	HNO3, 0.5 M
	КОН, 2 М	HCl, 2 M

 

Реактивы: растворы гидроксидов натрия и калия, соляной и азотной кислот соответствующих концентраций (см. табл. 1.3).

Посуда и принадлежности: химический стакан емкостью на 200 мл; два мерных цилиндра; термометр.

Методика проведения опыта. Получите у преподавателя задание (вариант из табл. 1.3), запишите вариант в лабораторный журнал.

Налейте в мерный цилиндр 100 см³ раствора щелочи заданной кон-центрации, перелейте его в стакан и определите температуру жидкости термометром. Запишите температуру в лабораторный журнал.

Налейте в другой мерный цилиндр 100 см³ раствора кислоты заданной концентрации и измерьте температуру раствора, также ее зафиксировав.

Быстро влейте отмеренный объем кислоты в щелочь и отметьте температуру, которую покажет термометр после сливания растворов.

Отразите Ваши наблюдения в лабораторном журнале. Напишите молекулярное уравнение проведенной реакции.

После завершения опыта напишите вывод, в котором укажите, к какому типу реакций по тепловому эффекту можно отнести изучаемый процесс.

Рассчитайте тепловой эффект изученной химической реакции по следствию из закона Гесса, используя данные табл. 1.4. Составьте термохимическое уравнение этой реакции.

 

Опыт 2. Термическое разложение бихромата аммония

В основе опыта лежит следующая химическая реакция:

(NH₄)₂Cr₂O_7(к) = Cr₂O_3(к) + 4H₂O_г) + N_2(г).

Реактивы и материалы: кристаллический бихромат аммония; большой лист бумаги; спички.

Посуда и принадлежности: фарфоровая чашка на 50-100 мл; шпатель.

Методика проведения опыта. В фарфоровую чашку шпателем насыпьте горкой примерно две чайные ложки бихромата аммония. Чашку поставьте на лист бумаги. Подожгите горку кристаллов в середине горящей спичкой. После начала реакции спичку выньте. Наблюдайте «извержение вулкана». Отразите Ваши наблюдения в лабораторном журнале.

После завершения опыта напишите выводы, в которых укажите:

– к какому типу реакций по тепловому эффекту можно отнести изучаемый процесс;

– с какой целью проводили предварительное нагревание исходной соли.

Запишите уравнение, по которому можно рассчитать тепловой эффект химической реакции. Найдите тепловой эффект, используя данные табл. 1.4. Составьте термохимическое уравнение проведенной реакции.

 

Опыт 3. Образование хлорида аммония

В основе опыта лежит следующая химическая реакция:

NH₃ + HCl = NH₄Cl.

Реактивы: концентрированный раствор аммиака; концентриро-ванная соляная кислота.

Посуда и принадлежности: широкий стакан емкостью 500-1000 мл; два фарфоровых тигля; стеклянная или керамическая пластинка.

Методика проведения опыта. Внесите в один тигель несколько капель соляной кислоты и поставьте его на пластинку. Во второй тигель налейте несколько капель раствора аммиака и поставьте рядом на пластинку. Закройте тигли одним стаканом. Наблюдайте за процессом появления соли и отразите это в лабораторном журнале. Запишите наблюдения. Рассчитайте значения изменения энтальпии, энтропии и энергии Гиббса реакции, используя данные табл. 1.4.

В выводе объясните, почему данная реакция протекает самопроизвольно, подтвердив ответ термодинамическими расчетами.