Содержание протокола лабораторной работы

1. Название слабой кислоты и ее химическая формула.

2. Концентрация раствора слабой кислоты С_к.

3. Масса стеклянной палочки, г.

4. Масса внутреннего стакана калориметрической установки m_{стакана}, г.

5. Масса раствора m_р-ра, г.

6. Масса пипетки m_{пипетки}, г.

7. Масса пипетки со щелочью m_{пипетки с раствором}, г.

8. Масса щелочи m_щ, г и ее химическая формула.

9. Объем раствора щелочи V_щ, мл.

10. Концентрация раствора щелочи С_щ, моль/л.

11. Объем ртутного баллона термометра V_Hg, мл.

12. Измерения температуры:

Обработка результатов эксперимента

1. Результаты эксперимента оформить в виде таблицы:

2. Построить графики зависимости Т = f(τ), отражая показания температуры по начальному и конечному периодам (см. рис. 2).

3. Обработать полученные графические зависимости по следующей схеме.

= Провести линии тренда для начального и конечного периодов.

= Соединить последнюю точку начального периода с начальной точкой конечного периода.

= Полученную линию разделить пополам.

= Через точку середины провести перпендикуляр к оси абсцисс.

= Продлить линии тренда начального и конечного периодов до пересечения с перпендикуляром – получим значение изменения температуры DТ (см. рис. 3).

4. Рассчитать теплоемкость калориметрической установки по уравнению:

С_cal = C_р-р(m_p-p + m_щ) + С_HgV_Hg + C_стm, Дж/К,

где C_р-р – удельная теплоемкость раствора, 4,18 Дж/г×К; m_p-p – масса раствора во внутреннем стакане, г; m_щ – масса раствора щелочи в пипетке, г; С_Hg – объемная теплоемкость ртути и стекла, 1,92 Дж/см3×К, V_Hg – объем баллона термометра, содержащего ртуть, мл; C_ст – удельная теплоемкость стекла, 0,79 дж/г×К; m – общая масса стеклянных частей калориметрической установки, г.

5. Вычислить тепловой эффект процессов нейтрализации и диссоциации по уравнению:

, Дж/моль,

где n_щ – количество вещества щелочи в пипетке, моль,

,

где С_m – моляльная концентрация раствора щелочи (KOH или NaOH), моль/кг;  – масса раствора щелочи, кг; М_щ – молярная масса щелочи, кг/моль.

6. Пользуясь справочными данными рассчитать  процесса нейтрализации:

 Н⁺ + ОН^- = Н₂О.

7. Вычислить изменение энтальпии диссоциации по уравнению:

D_dissH = D_rH - D_neutrH.

8. Оценить относительную инструментальную ошибку:

.

Относительную погрешность расчетного определения теплоемкости системы  обычно принимают равной 3 %; погрешность определения температуры определяется ценой деления термометра Бекмана (0,005°Б), массы – технической характеристикой весов (0,01 г).

9. Рассчитать абсолютную погрешность измерения теплового эффекта. Ответ записать по форме: .

Содержание отчета по лабораторной работе

1. Название работы.

2. Цель работы.

3. Ход эксперимента.

4. Экспериментальные данные (см. протокол к лабораторной работе).

5. Обработка экспериментальных данных.

6. Вывод.

Лабораторная работа № 3 Определение изменения энтальпии реакции нейтрализации

Цель работы

Определение теплового эффекта процесса нейтрализации кислоты щелочью.

Сущность работы

Оеакция нейтрализации любой сильной кислоты щелочью сопровождается экзотермическим тепловым эффектом. Для определения теплового эффекта реакции достаточно знать теплоемкость системы и вызванное реакцией изменение температуры системы.

Оборудование и реактивы

Стеклянный стакан объемом 500 мл – 1 шт.; фарфоровый или стеклянный внешний стакан объемом 750 мл – 1 шт.; пипетка – 1 шт.; стеклянная палочка для перемешивания – 1 шт.; кристаллизатор – 1 шт.; штатив с лапками – 1 шт.; термометр Бекмана – 1 шт.; мерный цилиндр объемом 100 мл – 1 шт.; мерный цилиндр объемом 500 мл – 1 шт.; секундомер, весы, раствор серной кислоты; гидроксид натрия или калия – раствор концентрацией 1 моль/кг.

Выполнение работы

1. Получить у преподавателя наименование слабой кислоты, с которой будет выполняться эксперимент.

2. Взвесить на технических весах внутренний стакан калориметрической установки, пипетку и стеклянную палочку-мешалку.

3. Определить объем ртутного баллона термометра. Для этого опустить нос термометра в мерный цилиндр объемом 100 мл, куда предварительно налито 50 мл воды и, по разности уровней жидкости в цилиндре, определить объем ртути, V_Hg.

4. Во внутренний стакан калориметрической установки поместить 300 мл раствора кислоты V_к (отбирать цилиндром на 500 мл). Массу раствора считать равной 300 г, т.к. рнаствор кислоты рахзбавленный и его плотность близка к единице.

5. Налить в пипетку около 20 мл раствора щелочи (3/4 объема пипетки) и взвесить. По разности определить массу щелочи m_щ = m_{пипетки с раствором} - m_{пипетки}.

6. Собрать калориметрическую установку, проверить герметичность пипетки!!! До окончания опыта пипетка остается в стакане с кислотой!!!

7. Для установления температурного равновесия перед началом опыта выждать 2-3 мин, помешивая воду в стакане.

8. Пустить секундомер и через каждые 30 секунд записывать показания температуры (см. табл.) по термометру Бекмана в течение 5 минут (10 показаний) при постоянном перемешивании (начальный период).

9. Не прекращая отсчета времени и измерения температуры!!! Открыть пипетку и выпустить щелочь в кислоту. Промыть пипетку, приподнимая и опуская ее в стакане. По-прежнему через каждые 30 секунд записывать показания термометра Бекмана до установления до установления равномерного изменения температуры в калориметрической установке (главный период).

10. Получить еще 10 показаний при равномерном изменении температуры в калориметрической установке (конечный период).