Дослід 1: Визначення калориметричної сталої.

Дослідження процесу нейтралізації проводять в установці, зображеній на рис. 1. Сталу калориметричної установки (К), зображеної на рис. 1, можна визначити за відомою теплотою розчинення якої-небудь солі чи лугу, наприклад, за відомою теплотою розчинення натрію гідроксиду – 112,1 кДж/моль.

В склянку 1 наливають 500 см³ дистильованої води, включають магнітну мішалку і спостерігають за температурою, значення якої можуть коливатись за рахунок теплообміну з навколишнім середовищем. Відмічають температуру з точністю 0,1⁰ С кожних півхвилини. З точністю 0,01 г на технічних вагах зважують 5 г попередньо висушеного гранульованого гідроксиду натрію. Після стабілізації температури системи, через отвір 5 вносять наважку твердого натрій гідроксиду, продовжуючи відмічати зміну температури з часом.

В результаті розчинення натрій гідроксиду температура системи зростатиме (екзотермічний тепловий ефект процесу), а стабілізація температури у часі на деякій позначці свідчитиме про завершення процесу розчинення. Зміну температури у процесі розчинення натрій гідроксиду ілюструє рис. 2.

 

Рис. 1. Схема калориметричної установки: 1 – хімічна склянка з теплоізоляцією; 2 – магнітна мішалка; 3 – термометр; 4 – кришка; 5 – отвір для внесення твердих речовин; 6 – дистильована вода	Рис. 2. Схематичне зображення часової залежності температури системи у ході екзотермічного процесу

На міліметровому папері будують експериментально одержану залежність температура – час: Т=f(t), і визначають величину скачка температури D Т графічним способом, як показано на рис. 1, 2. Визначивши D Т, обчислюють калориметричну сталу за рівнянням:

,

де Q_p – теплота розчинення гідроксиду натрію (112,1 кДж/моль);

m – кількість молів лугу.

Дослід 2: Визначення теплового ефекту нейтралізації.
В склянку наливають 500 см³ 0,5 н розчину хлоридної кислоти і витримують при кімнатній температурі деякий час. Як і в досліді 1 включають мішалку і спостерігають за температурою, відмічаючи її кожні півхвилини. Після стабілізації температури вносять наважку 5 г гранульованого натрій гідроксиду (попередньо висушеного), продовжуючи відмічати значення температури з часом до моменту її стабілізації. Графічним способом (рис. 2, дослід 1) визначають скачок температури у ході процесу.
Спостережуваний тепловий ефект процесу (∆ Q) є сумою ефектів розчинення (Q_p) та нейтралізації (Q_н): ∆ Q = Q_p + Q_н.

Враховуючи цей момент, тепловий ефект нейтралізації обчислюють, виходячи із наступної формули: ,

де К – калориметрична стала; m – кількість натрій гідроксиду, взятого для нейтралізації; D Т – сумарний скачок температури за рахунок екзотермічного розчинення та екзотермічного теплового ефекту нейтралізації. Результати досліджень вносять у таблицю 1.

Таблиця 1

Результати калориметричних досліджень процесу нейтралізації
хлоридної кислоти гідроксидом натрію

Калориметрична постійна (К, кДж/К)	Кількість взятого лугу (m, моль)	Скачок температу-ри (DТ, К)	Теплота розчинення лугу (Qp, кДж/моль)	Теплота нейтралізації (Qн, кДж/моль)
			112,1

 

Табличне значення Q_н, кДж/моль -- 55,9

Висновок:

__________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Контрольні питання та практичні завдання

1. Дайте визначення понять система, процес, параметри, функція стану.

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Дайте визначення понять теплота утворення, теплота розкладу, теплота згорання, тепловий ефект хімічної реакції.

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Сформулюйте закон Гесса і його наслідки.

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

 

4. В ізольованій системі протікає реакція спалювання водню з утворенням рідкої води. Чи зміниться внутрішня енергія системи?

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5. Як розрахувати зміну внутрішньої енергії та ентальпії системи в термодинамічному процесі?

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

6. Завдання. Обчисліть тепловий ефект реакції спалювання етилену, якщо відомі теплоти утворення: ΔН(С₂Н₄) = 52кДж/моль;

ΔН(О₂) = 0кДж/моль; ΔН(СО₂) = -394кДж/моль;

ΔН(Н₂О) = -242кДж/моль.

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

 

Тема 1.1.: «Основи хімічної термодинаміки»

Лабораторна робота № 2

Дата проведення роботи______________________

«Визначення коефіцієнта розподілу йоду

Між бензолом та водою»

Мета роботи: 1. Оволодіння уміннями проведення експериментальних досліджень.

2. Експериментальним шляхом навчитися визначати коефіцієнт розподілу йоду між бензолом та водою.

Реактиви, посуд і прилади: розчини йоду в бензолі різної концентрації (0,5%; 1%; 1,5%; 2%), дистильована вода, мірний циліндр ємністю 50мл, конічні колби ємністю 100мл – 5 шт., ділильна лійка з пробкою – 5 шт., однопроцентний розчин крохмалю, піпетка, 0,05н розчин тіосульфату натрію.

ТЕОРЕТИЧНЕ ПІДГРУНТЯ

Прикладом трьохкомпонентної системи є суміш, що складається із двох практично нерозчинених рідин і третьої речовини, що розподіляється між ними.

Наприклад, якщо в систему вода – бензол додати йод і перемішати, то йод буде знаходитись і в водному, і в бензольному шарі. Однак концентрація йоду в бензолі буде значно вищою, ніж у воді. Якщо додати ще певну кількість йоду, то концентрація його в кожному шарі зміниться, але відношення концентрацій у кожному шарі збережеться постійним. Німецький фізико-хімік В.Нернст у 1891 році це положення сформулював у вигляді закону: