Цель работы. Экспериментальное определение теплового эффекта реакции
нейтрализации.
Попросить учащихся назвать порядок работы.
Порядок работы.
Опыты по определению тепловых эффектов химических реакций проводятся в
специальных приборах, называемых калориметрами. Простейший калориметр состоит из
двух стаканов, вставленных один в другой и имеющих теплоизоляционную прокладку для
уменьшения теплообмена со внешней средой. Сверху прибор закрывается крышкой с
тремя отверстиями для химической воронки, мешалки и термометра.
1. Взвесьте на технохимических весах калориметрический стакан. Массу стакана ( m 1 )
запишите в тетрадь.
2. Отмерьте цилиндром 75 мл 1М раствора серной кислоты и налейте ее в
калориметрический стакан. Измерьте термометром температуру раствора кислоты ( t k ).
3. Отмерьте цилиндром 75 мл 1М раствора гидроксида натрия и вылейте его в стеклянный
стакан. Измерьте термометром температуру раствора щелочи ( t щ ).
4. Соберите как показано на рисунке калориметрический прибор и через воронку быстро
при постоянном перемешивании влейте раствор щелoчии в раствор серной кислоты.
5. По термометру отметьте самое высокое значение температуры в реакционном стакане (
t 2 ).
Форма лабораторного отчета.
1. Название лабораторной работы.
2. Краткое описание, цель работы.
3. Уравнение реакции нейтрализации.
4. Экспериментальные данные:
а) масса калориметрического стакана m 1 =
б) температура раствора кислоты t к =
в) температура раствора щелочи t щ =
г) самая высокая конечная температура t 2 =
5. Расчеты:
а) исходная температура раствора в калориметре (t 1 )
t 1 = ( t к + t щ ) / 2 = …
б) масса раствора в калориметре (m 2 )
m 2 = 75 ( r k + r щ )
где r k и r щ - плотности 1,00 М растворов H 2 SO 4 и NaOH
в) количество теплоты, выделившейся в процессе реакции: q = ( t 2 - t 1 ) (c 1 m 1 + c 2 m 2 ) = ...
где с 1 -удельная теплоемкость алюминия с 1 = 0,88 Дж/г град
с 2 - удельная теплоемкость раствора с 2 = 4,18 Дж/г град
г) экспериментальное значение (Q )
Q . = 1000q / 75
д) относительная ошибка эксперимента
K =
6. Выводы.
Чуть ли не половина всех химиков занимается разнообразными методами количественного анализа - экстракцией, хроматографией, всевозможными видами спектроскопии, элементным анализом, и безусловно вторая половина пользуется этими методами как вс для определения химического состава соединения. Постараемся теоретически познакомить интересующихся с тем, как из минимума количественных данных можно получить максимум информации о веществе.
Дополнительно к методам решений из предыдущих разделов научимся решать задачи на определение формулы неизвестного вещества.
"При сожжении т г органического вещества получено т г диоксида углерода и т2 г воды. Определить простейшую формулу вещества".
Это - простейший пример такой задачи. Вот как ее решать. Что такое простейшая (эмпирическая) формула? Это атомные и соответственно мольные соотношения составляющих элементов, т. е. соотношение дробей, в числителе которых - масса элемента, а в знаменателе - относительная атомная масса.
В исходное органическое вещество могут входить все составляющие продуктов сгорания: водород, углерод, кислород.
Дано:
n(e⁻) = 18 моль
Найти:
m(соли) - ?
1) Для начала мы запишем уравнение реакций то что задано по условию, а потом запишем степень окисления у алюминия:
2Al⁰ + 6Na⁺O⁻²H⁺(конц.) + 6H₂⁺O⁻² → 2Na₃⁺[Al⁺³(O⁻²H⁺)₆] + 3H₂⁰↑
2H⁺ + 2e⁻ → H₂⁰ | 2 | | 3 | - Окислитель - Восстановление
| 6 |
Al⁰ - 3e⁻ → Al⁺³ | 3 | | 2 | - Восстановитель - Окисление
Следовательно степень окисления у алюминия: Al⁰ - 3e⁻ → Al⁺³
2) Для начала мы найдем количества вещества у алюминия (Al⁺³) по степенью окисления, а потом количества вещества соли:
n(Al⁺³) = 1/3 × n(e⁻) = 1/3 × 18 моль = 6 моль ⇒ n(Na₃[Al(OH)₆]) = n(Al⁺³) = 6 моль
3) Далее находим массу образовавшейся соли:
M(Na₃[Al(OH)₆]) = 23×3+(27+(16+1)×6) = 69+(27+17×6) = 69+(27+102) = 69+129 = 198 гр/моль
m(Na₃[Al(OH)₆]) = n(Na₃[Al(OH)₆])×M(Na₃[Al(OH)₆]) = 6 моль × 198 гр/моль = 1188 гр
ответ: г) 1188 ( m(Na₃[Al(OH)₆]) = 1188 гр )