Теоретическое введение. Химические процессы, протекающие с выделением или поглощением теплоты
Химические процессы, протекающие с выделением или поглощением теплоты, называются соответственно экзотермическими или эндотермическими, а количество выделившейся или поглощенной теплоты – тепловым эффектом процесса. Знак «минус» соответствует уменьшению энтальпии системы (экзотермический эффект). Знак «плюс» - увеличению энтальпии (эндотермический эффект). Основой термохимических расчетов служат закон Гесса и следствия из него. Закон Гесса: Тепловой эффект химической реакции зависит от природы и физического состояния исходных веществ и продуктов реакции, но не зависит от пути ее проведения. Следствие из закона Гесса: Тепловой эффект химической реакции равен сумме теплот образования продуктов реакции за вычетом суммы теплот образования исходных веществ с учетом стехиометрических коэффициентов. DHх.р. = - , где - сумма теплот образования продуктов реакции, - сумма теплот образования исходных веществ. Теплота образования – тепловой эффект реакции образования 1моля сложного вещества из простых веществ, устойчивых при стандартных условиях. Стандартная теплота образования обозначается DНо298 или DНо ( р=101,3 кПа, Т=298К). Теплоты образования простых веществ принимаются равными нулю. Тепловой эффект химической реакции, можно определить опытным путем с помощью калориметрических измерений. Согласно теории электролитической диссоциации нейтрализация любой сильной кислоты любым сильным основанием в разбавленном растворе отвечает уравнению Н++ОН– = Н2О. Количество тепла, выделяющегося при взаимодействии одного моль - эквивалента сильной кислоты с одним моль-эквивалентом сильного основания, называется теплотой нейтрализации. Возможность самопроизвольного протекания реакции при Р, Т=const определяют с учетом изменения энергии Гиббса (изобарно-изотермического потенциала) DG. DG =DH-TDS, где DH- изменение энтальпии, Т-температура, ΔS- изменение энтропии. Изменение энтропии можно также рассчитать по следствию из закона Гесса: DS = - , где - сумма стандартных энтропий продуктов реакции, - сумма стандартных энтропий исходных веществ. Если DG<0, то реакция протекает самопроизвольно. Если DG>0, то процесс самопроизвольно проходить не может.
Выполнение опытов
Опыт 1Исследование теплового эффекта реакции нейтрализации сильной кислоты сильным основанием Цель работы: 1. Опытным путем определить тепловой эффект реакции нейтрализации 0,5М раствора соляной кислоты 0,5 М раствором гидроксида натрия. 2. Проверить применимость термодинамических функций для определения направления самопроизвольного протекания реакции. Приборы и реактивы: Калориметр, термометр, 2 мерных сосуда, растворы гидроксида натрия NaOH (0,5М) и хлороводородной кислоты HCl (0,5М). Ход работы: - Отмерить мерным сосудом 20 мл кислоты и вылить в калориметрический сосуд. - Погрузить в калориметр термометр и через1-2 минуты записать температуру Т1 раствора. - Затем отмерить другим цилиндром 20мл щелочи, вылить в калориметрический сосуд. - Осторожно перемешивая смесь термометром, отметить максимальное показание термометра. Записать значение Т2. - Произвести расчеты по следующей схеме: 1. Разница температур: ΔТ = Т2 – Т1. 2. Масса жидкости в калориметрическом сосуде: , где - объем раствора, см3, - плотность раствора, г/см3 ( принять равной 1 г/см3 ввиду сравнительно малой концентрации растворов). 3. Количество теплоты: , где С – удельная теплоемкость (С системы равна 4,18 ) 4. Количество молей нейтрализованной кислоты (щелочи) или число молей полученной воды: , где СМ – молярная концентрация раствора кислоты (щелочи), ; V – объем раствора, л. 5. Тепловой эффект реакции: 6. Относительная ошибка опыта: , где - величина стандартной теплоты нейтрализации ( = -57,4 ); - величина теплоты нейтрализации, найденная опытным путем. 7.Записать термохимическое уравнение реакции нейтрализации в молекулярном и ионном виде. 8. Рассчитать изменение энтропии реакции, используя следствие из закона Гесса, (величины стандартных энтропий участников реакции даны в таблице 1). Объяснить причины убыли энтропии в процессе нейтрализации сильной кислоты сильным основанием 9. Определить изменение энергии Гиббса реакции нейтрализации: , где Т – стандартная температура, К. - Сделать выводы.
Таблица 1.
Популярное: Почему двоичная система счисления так распространена?: Каждая цифра должна быть как-то представлена на физическом носителе... Генезис конфликтологии как науки в древней Греции: Для уяснения предыстории конфликтологии существенное значение имеет обращение к античной... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (588)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |