Химиялық заттардың энергетикасы

Жұмыстың мақсаты: Химиялық реакция энергетикасын калориметрия өлшеп және термодинамикалық есептеу арқылы анықтау.

Жұмысты жүргізу:

Химиялық реакцияның энтальпиясын калориметр деген құрал арқылы өлшейді. 1- сыртқы стакан, 2- реакция жүретін стакан, 3- қақпақ, 4- воронка, 5- ерітінді араластыратын құрал, 6-термометр.

Күшті қышқылды күшті негізбен нейтралдау реакциясының энтальпиясы және реакцияның Гиббс энергиясын есептеу. Электролиттік диссоциация теориясы бойынша күшті қышқыл мен күшті негіз арасында мынадай реакция жүреді:

NaOH + HCl = NaCl + H₂O

NaOH + HNO₃ = NaNO₃ + H₂O

 

№4 сурет Калориметр

 

Нейтралдау реакциясының термохимиялық теңдеуін былай жазуға болады:

Н⁺ + ОН^- =Н₂О: ΔН=-57 кДж

Нейтралдау реакциясы үшін бірдей көлемдер алу керек, мысалы: 100 мл қышқыл, 100 мл негіз.

Реакция жүретін стаканға (2) негіздің белгілі көлемін (20 мл концентрациясы 1 М) құйыңдар да температурасын 0,1⁰К дәлдікке дейін өлшеңдер (Т₁), оны зертханалық дәптерге жазыңдар. (Қышқылдыңда температурасын осындай дәлдікпен өлшеңдер, екі температура тең болуы керек). Сондай көлем (20 мл) қышқылды кұйып (1М) араластырып, ең жоғары температураны өлшеңдер (Т₂). Тәжірибе нәтижесін кестеге жазыңдар:

 

Жүйе

Стакандағы жалпы көлем, V мл

Т₁, К

Т₁, К

Т = Т₂- Т₁

NaOH

HCl

 

 

 

 

NaOH

HNO₃

 

 

 

 

 

Тәжірибе нәтижесінен мыналарды анықтаңдар:

1.Температуралар айырмашылығын ΔТ = Т₂- Т₁

2.Стакандағы ерітіндінің массасын (m) (ерітінді тығыздығын бірге тең деп алыңдар).

3.Реакция нәтижесінде бөлінген жылуды (q): q= C∙m∙ΔT

C- ерітіндінің жылу көлемі 4,18 кДж (кг∙К) m- ерітінді массасы 

Тәжірибе нәтижесінде табылған жылу мөлшері 0,1 моль сілтіні нейтралдағандағы жылу мөлшері болып табылады.

4.1 моль үшін нейтралдау энтальпиясы (кДж/моль);

ΔН_{нейтралдау} = -q/0,1 кДж/моль

5.Теория бойынша нейтралдау энтальпиясы ΔН_{нейтралдау} = -57 кДж/моль болса, салыстырмалы қате %_қате = ((ΔН_теор. – ΔН_тәж.)/ ΔН_теор.)∙100

6.Энтропия мәндерін кестеден тауып, нейтралдау реакциясының энтропиясының өзгеруін табыңдар

7.Нейтралдау реакциясының Гиббс энергиясын есептеңдер.

ΔG = ΔH + TΔS

Күшті қышқыл мен күшті негіз әрекеттескенде неге энтропия азаяды, соны түсіндіріңдер.

Табылған ΔН, ΔS, ΔG мәндеріне сүйеніп, нейтралдау реакциясы өздігінен жүретіндігі туралы қорытынды жасаңдар.

Өзін өзі бақылауға және зертханалық жұмыстарды қорғауға арналған сұрақтар:

1.Термохимия нені зерттейді?

2.Экзотермиялық және эндотермиялық деп қандай реакцияларды айтады?

3.Гесс заңын және оның салдарын айтып беріңіз.

4.Ішкі энергия деген не?

5.Энтальпия деген не және оның физикалық мәні қандай?

6.Термодинамиканың бірінші заңын айтып беріңіз.

Энтропия деген не? Стандартты энтропия деген не? Энтропиялық бірлік деген не?

7.Изобаралы-изотермиялық потенциал деп немесе Гиббс энергиясы деп қандай шаманы айтады? ∆G қандай бірлікпен өлшенеді?

8.Жүйенің энтропиялық және энтальпиялық факторлары деген не?

9.ΔН пен ΔS байланысы қандай теңдеумен өрнектеледі?

 

                                        № 4 Зертханалық сабақ