Теоретичні основи . Сукупність тіл, виділена з простору, називається системою. Якщо в ній можливий масо-і теплообмін, то така система називається термодинамічної. Хімічна система, в якій можливе протікання реакції, являє собою окремий випадок термодинамічної системи.
Стан системи визначається сукупністю її властивостей і характеризується термодинамічними параметрами, до числа яких відносяться температура, тиск, об'єм. Однією їх основних фундаментальних функцій стану є повна енергія, Е. представляє собою суму трьох складових: кінетичної енергії рухомої системи (К), потенційної енергії, обумовленої впливом на систему зовнішніх силових полів (П) і внутрішньої енергії системи (U). При термодинамічній описі припускають, що система знаходиться у відносному спокої (К = 0) і вплив зовнішніх полів дуже малий (П = 0). У цьому випадку повна енергія системи визначається запасом її внутрішньої системи (Е = U). Відповідно до закону збереження енергії, що виражає перший закон термодинаміки. загальний запас внутрішньої енергії залишається постійним, якщо відсутній тепловий обмін з навколишнім середовищем.
Повідомлене системі тепло витрачається на приріст внутрішньої енергії і на здійснення роботи проти зовнішніх сил (робота по розширенню або стиску системи). Хімічні реакції найчастіше проходять в умовах постійного тиску (в ізобарних умовах), Р = Const. Робота розширення (стиснення) в цьому випадку може бути записана у вигляді: А = рdV. Приріст або втрата тепла системою в ізобарних умовах носить назву "ізмененіеентальпіі системи":
DН = H (кінцевих продуктів) - H (початкових продуктів) = DU + рdV.
У тому випадку, якщо всі кінцеві продукти і початкові реагенти знаходяться в стандартних умовах (Р = 760 мм рт. Ст. Або 101,3 кПа, Т = 298,15 К або 25 0 С, концентрації розчинених речовин С = 1моль / л) , зміна ентальпії позначають символом DН 0 і називають стандартною ентальпією процесу.
Хімічні реакції супроводжуються виділенням або поглинанням теплоти. Реакції, в яких теплота виділяється, називаються екзотермічні. а реакції, що супроводжуються поглинанням тепла, - ендотермічними. Рівняння хімічної реакції, що включає величину теплового ефекту (ентальпії), називається термохимическим рівнянням. При цьому виділяється теплота записується зі знаком "+", а що поглинається - зі знаком "-". Виділення теплоти системою означає, що енергія кінцевих продуктів менше, ніж енергія вихідних речовин, тобто
DН = H (кінцевих продуктів) - H (початкових продуктів) <0
Поглинання теплоти системою означає, що енергія кінцевих продуктів більше, ніж енергія вихідних речовин:
DН = H (кінцевих продуктів) - H (початкових продуктів)> 0
Умови екзотермічної реакції: Q> 0; DН <0 .
Умови ендотермічної реакції: Q <0; DН> 0.
Теплотою утворення з'єднання називається кількість виділеної або поглинається теплоти при утворенні 1 благаючи з'єднання з простих речовин.
Обчислення теплоти реакції по теплотам освіти беруть участь в ній речовин проводиться на підставі закону Гесса. тепловий ефект хімічної реакції залежить тільки від стану вихідних і отриманих речовин і не залежить від того, через які стадії проходить реакція. Тепловий ефект процесу дорівнює сумі теплових ефектів окремих стадій процесу.
Із закону Гесса слід, що теплота реакції дорівнює різниці між сумами стандартних теплот утворення кінцевих продуктів і вихідних речовин з урахуванням стехіометричних коефіцієнтів. Теплоти утворення простих речовин приймаються рівними нулю.
Мета роботи. Експериментальне визначення теплового ефекту реакції нейтралізації.
Досліди з визначення теплових ефектів хімічних реакцій проводяться в спеціальних приладах, званих калориметрами. Найпростіший калориметр складається з двох склянок, вставлених один в іншій і мають теплоізоляційну прокладку для зменшення теплообміну із зовнішнім середовищем. Зверху прилад закривається кришкою з трьома отворами для хімічної воронки, мішалки і термометра.
1. Зважте на технохіміческіх вагах калориметрический стакан. Масу склянки (m1) запишіть в зошит.
2. Відміряйте циліндром 75 мл 1М розчину сірчаної кислоти і налийте її в калориметрический стакан. Виміряйте термометром температуру розчину кислоти (tk).
3. Відміряйте циліндром 75 мл 1М розчину гідроксиду натрію і вилийте його в склянку. Виміряйте термометром температуру розчину лугу (tщ).
4. Зберіть як показано на малюнку калориметрический прилад і через воронку швидко при постійному перемішуванні влийте розчин щелoчі в розчин сірчаної кислоти.
5. За термометру відзначте найвище значення температури в реакційному склянці (t2).
1. Назва лабораторної роботи.
2. Короткий опис, мета роботи.
3. Рівняння реакції нейтралізації.
4. Експериментальні дані:
а) маса калориметричного склянки m1 =.
г) найвища кінцева температура t2 =.
а) вихідна температура розчину в калориметр (t1)