Опыт 1. Определение тепловых эффектов растворения щелочи и нитрата натрия в воде

Выполнение опыта

В две пробирки налейте по 3 – 4 мл воды. В первую пробирку внесите немного измельченного гидроксида натрия, а во вторую пробирку – несколько кристалликов нитрата аммония.

Отметьте, в какой пробирке наблюдается нагревание, а в какой – охлаждение раствора.

 

Запись результатов опыта

В выводе ответьте на вопрос, какой из этих двух процессов происходит с выделением теплоты, а какой – с поглощением теплоты. Введите понятие теплового эффекта химического процесса, экзотермического и эндотермического процессов.

 

Опыт 2. Вычисление теплового эффекта процесса гашения извести водой

Выполнение опыта

В пробирку налейте немного дистиллированной воды и внесите мелкие кусочки негашеной извести (оксида кальция). Что наблюдаете?

Запись результатов опыта

Напишите уравнение происходящей химической реакции. Рассчитайте тепловой эффект процесса взаимодействия оксида кальция с водой, если известны стандартные энтальпии образования веществ, участвующих в реакции:

∆H⁰_{f, 298 CaO(т)} = – 635,1 кДж / моль;

∆H⁰_{f, 298 H2O(ж)} = – 285,8 кДж / моль;

∆H⁰_{f, 298 Ca(OH)2(т)} = – 986,2 кДж / моль.

Запишите термохимическое уравнение этой реакции.

В выводе ответьте на вопрос, к какому типу относится данная реакция (экзо- или эндотермическая).

 

Опыт 3. Определение направления протекания химического процесса

Выполнение опыта

В пробирку с газоотводной трубкой внесите щепотку хлорида аммония и осторожно нагрейте пробирку. Наблюдается исчезновение осадка на дне пробирки и появление белого осадка на холодных стенках пробирки и газоотводной трубки. Объясните это явление.

 

Запись результатов опыта

Вычислите изменение свободной энергии Гиббса для реакции:

NH₄Cl(т) ↔ NH₃(г) + HCl(г),

используя значения стандартной свободной энергии Гиббса образования вещества ΔG_{f, 298} участников реакции.

В выводе укажите влияние температуры на протекание данного процесса.

 

Вопросы для самоконтроля знаний

1. Дайте понятие термодинамической системы. Какие параметры определяют состояние системы?

2. Что изучает химическая термодинамика?

3. Что такое термодинамический процесс? Каковы особенности изотермического, изобарного и изохорного процессов?

4. Что такое внутренняя энергия системы? Почему она является функцией состояния системы?

5. Сформулируйте первое начало термодинамики. Дайте понятия «теплоты» и «работы».

6. Что такое энтальпия? Каков ее физический смысл?

7. Что такое тепловой эффект химической реакции? Какие реакции называются экзотермическими? Эндотермическими?

8. Что происходит с теплотой и внутренней энергией в эндотермической реакции?

9. Что представляет собой термохимическое уравнение химической реакции?

10. Сформулируйте закон Гесса и следствия из него.

11. Что такое стандартная энтальпия (теплота) образования вещества? Чему равна стандартная энтальпия образования простых веществ?

12. Назовите стандартные условия. Что такое стандартное состояние вещества?

13. Что такое самопроизвольные и несамопроизвольные процессы? Приведите примеры.

14. Приведите формулировку и математическое выражение второго закона термодинамики для изолированных систем.

15. Что такое энергия Гиббса (изобарно-изотермический потенциал)? В чем ее физический смысл?

16. Приведите условие принципиальной возможности самопроизвольного протекания процесса в закрытых системах.

17. Какую тенденцию системы выражает а) энтальпийный фактор, б) энтропийный фактор? Как влияет соотношение этих факторов на самопроизвольное протекание экзо- и эндотермической реакций?

18. Что такое стандартная энергия Гиббса?

19. Как определяется энергия Гиббса химической реакции в стандартных условиях?

20. Что является критерием направленности и равновесия в изолированных системах?

 

Работа № 4

СКОРОСТЬ ХИМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ И ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ

Цель работы: исследование зависимости скорости химической

реакции от различных факторов; установление влияния
внешних воздействий на состояние химического
равновесия.