Практикум. 
Химия

Контрольные вопросы и задания

• 1. Дайте определение термодинамической системы и ее параметров.
• 2. Дайте определение внутренней энергии системы как функции состояния.
• 3. Приведите формулировку первого закона термодинамики.
• 4. Объясните различие величин тепловых эффектов реакций, проведенных при постоянном объеме и постоянном давлении.
• 5. Дайте определение энтальпии как функции состояния и стандартной энтальпии образования вещества.
• 6. Приведите формулировку закона Гесса и следствий из этого закона.
• 7. Охарактеризуйте энтропию как функцию состояния, являющуюся мерой неупорядоченности системы.
• 8. Приведите формулировку второго и третьего законов термодинамики.
• 9. Охарактеризуйте энергию Гиббса как критерий возможности протекания химической реакции.
• 10. Объясните влияние температуры на направление протекания химической реакции. Как рассчитать температуру, выше которой реакция идет самопроизвольно?

Примеры решения задач

1. Рассчитайте энтальпию реакции окисления оксида углерода (П) при стандартных условиях. Укажите, экзоили эндотермической является данная реакция.

Дано (см. приложение 3): Решение.

Вещество А/Д ₂<₎₈, кДж/моль 2СО_(г)+ 0_2(г) = 2С0_2(Г)

СО (г) -110,5 АII2^ _р =1АП°_{т ||род} — 1А//₂98 исходи.

0₂ ОС учетом коэффициентов:

С0_2(г) -393,5 АН°_т = 2(-393,5) — [2(-110,5)+ 1₍₀₎]=.

= -566 (кДж) Найти: Л/Г_{298 реакции} Ответ: АЩ_{Ж р} = -566 кДж, реакция экзотермическая, так как АЩ_д8 < 0.

2. При сгорании 3,2 г серы выделилось 29,7 кДж. Рассчитайте теплоту образования оксида серы (1У).

Дано: Решение.

/и_серы = 3,2 г 3,2 г 29,7 кДж.

Q = -29,7 кДж _{S (K)} + 0_2® = S0_2® + Q; Q = -ДЯ_р

1 моль 1 моль х кДж Найти: A//J ₂₉₈(SC)₂) М (S) = 32 г/моль Составим пропорцию: 3,2: 32 = 29,7 :х;х = 297 (кДж).

Так как рассчитанный тепловой эффект реакции относится к образованию 1 моль S0₂ из простых веществ в их устойчивых состояниях при стандартных условиях, то АН};29 В ($ 0₂) = -297 кДж/моль.

Ответ: ₂₉₈(SQ₂) = -297 кДж/моль.

• 3. Нс производя расчетов, предскажите знак изменения энтропии системы при стандартных условиях для следующих процессов:
• 1) 2Н, 0_(г) = 0_2(г) + 2Н_2(г); 2) NH_3® + НС1_(Г) = NH₄C1_(k);
• 3) Ba^pj ₊SO^_p) = BaS0_4(K,

Решение. Прогноз без расчета Д5_р возможен в тех случаях, когда меняется объем системы. Так, с уменьшением объема газообразных веществ или образованием кристаллических продуктов из газообразных или жидких веществ степень беспорядка уменьшается (AS < 0).

• 1) В реакцию вступают два объема газа, а образуется три объема. В результате объем системы увеличивается и степень беспорядка возрастает, AS > 0.
• 2) Объем твердого продукта меньше объема исходных газов, т. е. упорядоченность системы возрастает, AS < 0.
• 3) Ионы Ва²⁺ и SO² из раствора перешли в кристаллическое вещество, AS < 0.
• 4. Энтальпия образования С0₂ из графита равна -393,5 кДж/моль, а из алмаза равна -395,4 кДж/моль. Вычислите энтальпию перехода графита в алмаз.

Дано: Решение.

АН} ₂₉₈(С0₂), = Воспользуемся третьим следствием из закона.

= -393,5 кДж/моль Гесса:

Щ. 298(С0₂)₂ = ДЩ = АН} 298(002), — АН} ₂₉₈(0О₂)₂

= -395,4 кДж/моль АЩ = -393,5 — (-395,4) = 1,9 (кДж/моль).

Найти: АЩ (перехода Ответ: энтальпия перехода графита в алмаз равна графита в алмаз) 1,9 кДж/моль.

5. Рассчитайте, возможно ли протекание реакции восстановления оксида железа (Н) водородом при температуре 25 °C. Найдите температуру, выше которой указанная реакция может протекать самопроизвольно.

Дано: = 25 °C, Т_{ = 298 К (стандартные условия) Из приложения 3:

НаЙТИ. Т2 (равновесия).

Решение:

F^cO (_K) ⁺ Н_2(г^ = РС (к) ⁺ Н₂0_(г)

^Д298 р ^— 298 нрод ^— X /, 298 (исх. в-в) ДС_298р = -228,6 — (-244,3) = 15,7 (кДж) Из уравнения AG = АН — TAS найдем Г_равн.

При равновесии: ДС = 0, ДН= TAS, Т = АН/AS;

АЯ_298р= -241,8 — (-264,8) = 23 (кДж);

ДД_2д8р = 0,19 + 0,027 — 0,061 — 0,13 = 0,026 (кДж/К).

T’nam, = —— = 884,6 К. ^рав" 0,026.

Ответ: при Т = 298 К данная реакция невозможна, гак как AG2_{98 р} > 0. Самопроизвольное протекание прямого процесса возможно при Т> 884,6 К.

Задачи для самостоятельного решения Вариант 1.

• 1. Рассчитайте стандартную энтальпию реакции 2NO + 30₂ = 2N0₂. Укажите, экзоили эндотермической является данная реакция.
• 2. Рассчитайте количество энергии, выделяющейся при сжигании 300 г этилового спирта, если тепловой эффект реакции С₂Н₅ОН_(ж)+ 30₂(_Г) = = 2С ()_9(г)+ 311₂0(_Г) составляет 1235 кДж.
• 3. Предскажите, не производя расчетов, знак изменения энтропии при стандартных условиях для процесса: СаО_(к) + С0_2(г) —> СаС0_3(к).
• 4. Рассчитайте значение потенциала Гиббса для реакции СО_(г) + 0_2(г) —> —> С0₂(_г) и сделайте вывод о возможности протекания процесса при стандартных условиях, предварительно расставив коэффициенты. Найдите температуру равновесия этой реакции.
• 5. Рассчитайте стандартную энтропию нитрата меди, если стандартная энтропия реакции 2CuO_(l<) + 4N0_2® + 0_2® = 2Cu (N0₃)_2(k) составляет 867 Дж/К.

Вариант 2.

• 1. Рассчитайте стандартную энтальпию реакции: Fe_(K) + 0_2(г) —> —" Ре₂0_3(к). Расставьте коэффициенты. Укажите, экзоили эндотермической является данная реакция.
• 2. Сколько угля надо сжечь, чтобы получить 7000 кДж энергии?
• 3. Предскажите, не производя расчетов, знак изменения энтропии при стандартных условиях для процесса: AsF_5® —" AsF_3® + F_2®.
• 4. Рассчитайте AG° реакции СаС0_3(к) —> СаО_(к)+ C0_2(l3 для температуры 1500'С.
• 5. По термохимическому уравнению реакции сгорания сероводорода: H₂S_® + l, 50_2® = H₂0_® + S0_2(l); ДЯ° = -518,4 кДж/моль вычислите стандартную энтальпию сероводорода.

Вариант 3.

• 1. Рассчитайте стандартную энтальпию реакции: Сг₂0₃(_К) + 2А1_(к^ = = 2Сг_(к) + А1₂0_3(к). Укажите, экзоили эндотермическим является данный процесс.
• 2. Определите теплоту сгорания 1 м³(при н.у.) ацетилена, если тепловой эффект реакции 2С₂Н₂(_Г) + 5()₂(_Г) =4С ()₂(_Г> + 2П₂()_(|) составляет 2600 кДж.
• 3. Не производя расчетов, предскажите знак изменения энтропии при стандартных условиях для процесса: CS_2()K) + 0_2(г) —" C0_2® + S0_2®.
• 4. Определите, может ли быть восстановлена медь по реакции СиО_(к) + + П_2(г) = Си_(к) + П₂0(_г) при 500 К.
• 5. Рассчитайте стандартную энтропию реакции, выражающейся схемой:

^^2® +H₂S_® -> S_(K) + н₂о_(ж).

Вариант 4.

• 1. Рассчитайте стандартную энтальпию реакции СаО_(к>+ С0_2(г) = = СаС0_3(к). Укажите, экзоили эндотермической будет эта реакция.
• 2. Вычислите теплоту растворения кристаллогидрата Na₂S0₃ • 7Н₂0, если теплота растворения сульфита натрия (Na₂S0₃) равна 11,3 кДж/моль, теплота гидратации этой соли (Na₂S0₃ -«Na₂S0₃— 7Н₂0) составляет 58,16 кДж/моль.
• 3. Предскажите, не производя расчетов, знак изменения энтропии при стандартных условиях для процесса, протекающего по схеме: HF_® + N_2® —>

NF₃(_r) + H_2®.

• 4. Возможно ли протекание реакции С_(к)+ Fe₂0_3(K)—" Fe_(K4+ СО,_г) при температуре 1300 °C?
• 5. Рассчитайте изменение энтропии при стандартных условиях для реакции: С₂Н_2(Г) + 0_2(г) -> С0_2(г) + Н₂0_(г).

Вариант 5.

• 1. Рассчитайте стандартную энтальпию реакции NiO_(K) + А1_(к)—" Ni_(K)+ А1₂0₃(_К). Расставьте коэффициенты. Укажите, экзоили эндотермической является данная реакция.
• 2. Рассчитайте теплоту гидратации безводного сульфата меди (CuS0₄ —> —> CuS0₄ • 5FI₂0), если при растворении 1 моль безводного сульфата меди выделяется 66,5 кДж, а при растворении 1 моль кристаллогидрата поглощается 11,7 кДж.
• 3. Расставьте коэффициенты и, не производя расчетов, предскажите знак изменения энтропии при стандартных условиях для процесса: Fe₂0_3(K) + ⁺ Н_2([л-" FcO (k) + Н₂0_(г).
• 4. Возможно ли самопроизвольное протекание при стандартных условиях реакции H₂S_® + 0_2(|) —> H₂0_® + S0_2®? Рассчитайте температуру, выше которой реакция протекает самопроизвольно.
• 5. Значение стандартной энтропии реакции 4Na₂S0_3(K) = 3Na₂S0_4(K) + + Na₂S_(K) равно -60 Дж/К. Рассчитайте стандартную энтропию сульфита натрия.

Вариант 6.

• 1. Укажите, экзоили эндотермической является реакция Fe₃0₄(_K)+ + CO_®—> FeO_(K)+ С0_2(г). Рассчитайте, предварительно расставив коэффициенты, изменение энтальпии при стандартных условиях для этой реакции.
• 2. Вычислите теплоту образования формальдегида, горение которого протекает согласно уравнению НСОН_(г) + 0_2(г) = С ()_2(г) + Н₂0_(ж); ДЯ°_р = = -560 кДж.
• 3. Предскажите, не производя расчетов, знак изменения энтропии при стандартных условиях для процесса NO_®+ 0_2(г)—> М0_2(г).
• 4. Определите, может ли протекать реакция 3MgO,_K) + 2Сг_(к) = 3Mg_(K)+ + Сг₂0_3(к) при 298 К; при 1000 К.
• 5. Значение стандартной энтропии реакции 2Н₂0_(ж)+ 2S0_2®+ 0_2(г) = = 2H₂S0_4(jk) составляет -527 Дж/К. Рассчитайте стандартную энтропию серной кислоты.

Вариант 7.

• 1. Рассчитайте изменение энтальпии при стандартных условиях для реакции Са (ОН)_2(к) = СаО_(к) + Н₂0_(ж). Укажите, экзоили эндотермической является эта реакция.
• 2. Пользуясь термохимическим уравнением 2NH_3® + H₂0_®+ S0_3® = = (NH₄)₂S0_4(k); АН°_р = -451 кДж, рассчитайте стандартную энтальпию образования сульфата аммония.
• 3. Предскажите, не производя расчетов, знак изменения энтропии при стандартных условиях для процесса (предварительно расставьте коэффициенты в схеме реакций): КМп0_4(к) —> К₂Мп0_4(к) + Мп0_2(к) + 0₂/_г).
• 4. Возможно ли самопроизвольное протекание реакции S0₂/_r) + + NO^.) = S0_3® + NO_® при стандартных условиях и температуре 800 К?
• 5. Горение формальдегида НСОН протекает согласно уравнению НСОН_(г) + 0_2(г) = С0_2(г) + Н₂0_(ж); ДН°_р = -560 кДж. Сколько килоджоулей энергии выделится при сгорании 500 г формальдегида?

Вариант 8

• 1. Укажите, экзоили эндотермическим является процесс, протекающий, но схеме: СаО (_К% + Р₂0_5(К) —> Са₃(Р0₄)_2(К). Рассчитайте стандартную энтальпию этой реакции.
• 2. Не производя расчетов, предскажите знак изменения энтропии при стандартных условиях для процесса: С₂Н_2(г) + ()₂ —> С0_2(|) + Н₂0_(|).
• 3. Рассчитайте тепловой эффект сжигания 4,8 кг серы, если тепловой эффект реакции S_(K) + 0₂(_r) = S0_2® равен 297 кДж.
• 4. Рассчитайте стандартную энергию Гиббса для реакции FeO_(K) + + СО₍₁₎ = Fe_(K^+ С0₂(_Г), определите температуру, при которой равновероятно протекание прямого и обратного процессов.
• 5. Вычислите стандартную энергию Гиббса образования оксида железа (Ш) по следующим данным: l)2Fc_(K) + 0_2® = 2FcO₍,₂₉₈ (,> = = -490 кДж; 2) 4FeO_(K) + 0_2® = 2Fe₂0_3(K); AG°_{298 (II)} = -504 кДж.

Вариант 9

• 1. Рассчитайте, расставив коэффициенты, стандартную энтальпию реакции Fe₃0_4(K) + Н_2(г) —> FeO_(K) + Н₂0_(г). Укажите, экзоили эндотермической она является.
• 2. Рассчитайте тепловой эффект получения 1 кг карбида кальция по реакции СаО (_К) + ЗС_(Т) = СаС₂(_К) + СО_(г) при стандартных условиях.
• 3. Не производя расчетов, предскажите знак изменения энтропии при стандартных условиях для процесса: ВаО_(к) + С0_2(г) = ВаС ()_3(к,.
• 4. Вычислите, расставив коэффициенты, стандартную энергию Гиббса для реакции Сг₂0₃(_К) + 11_2(г) —> Сг (_К) + 11₂0_(г). Определите температуру, выше которой процесс идет самопроизвольно.
• 5. Рассчитайте стандартную энтропию нитрата свинца, если значение стандартной энтропии реакции 2РЬО_(к) + 4N0₂(_r) + 0_2® = 2Pb (N0₃)_2(K) составляет -871 Дж/К.

Вариант 10

• 1. Укажите, экзоили эндотермическим является процесс, протекающий по схеме Fe₂0_3(K) + Mg_(K) -" Fe_(K) + MgO_(K). Рассчитайте значение стандартной энтальпии реакции
• 2. Определите тепловой эффект окисления 200 л аммиака по реакции 4NH₃/_r) + 50₂(_Г) = 4NO (_r% + 6Н₂0_(г) при стандартных условиях.
• 3. Не производя расчетов, предскажите знак изменения энтропии при стандартных условиях для процесса: С₂П₄(_Г) + Н₂(_Г) —"С₂П_6(Г).
• 4. Определите, можно ли восстановить цинк по реакции ZnO_(K) + + ^Mg (K) -> Zn_(K) + MgO_(K) при 1500 К.
• 5. Рассчитайте стандартную энтропию хромата аммония, если для реакции 2(NH₄)₂Cr0_4(K) = Сг₂0_3(к) + N₂/_r) + 5Н₂0_(ж) + 2NH_3® значение стандартной энтропии реакции равно +661 Дж/К.

Вариант 11

• 1. Расставьте коэффициенты в уравнении: H₂S_(|.) + 0_2(г) —> S_(K) + + Н₂0_(ж). Рассчитайте стандартную энтальпию реакции. Укажите, экзоили эндотермической будет эта реакция.
• 2. Вычислите тепловой эффект превращения графит —" аморфный уголь на основании термохимических данных: С (графит)+ 0₂,_r) = C ()_2(j); Л= = -393,51 кДж, С (аморфный уголь) + 0_2(г) —> СО,_(г); ДН_р = -409,20 кДж.
• 3. Не производя расчетов, предскажите знак изменения энтропии при стандартных условиях для процесса: СН₄^ + 0₂₍₁₎ —> С0_2(г) + Н₂0_(?ч.
• 4. Рассчитайте стандартную энергию Гиббса для реакции СаС0_3(к) = = СаО,_к) + С0_2(г). Возможно ли протекание реакции при 1800 К?
• 5. Значение стандартной энтропии реакции 4КС1()₁,_к) = 2КСЮ₃(_к) + + 2КСЬ_к1 + 50_2(|) равно 871 Дж/К. Рассчитайте стандартную энтропию КСЮ₄.

Вариант 12

• 1. Для реакции РН^ + ()_2(г) —> Р₂0_3(к) + I Г₂0(_Ж) вычислите, расставив коэффициенты, стандартную энтальпию и укажите, экзоили эндотермической является эта реакция.
• 2. По термохимическому уравнению: КН_3(г) + 1 ICI_®=NI 1₄С1_(К); -175 кДж рассчитайте стандартную энтальпию образования хлорида аммония.
• 3. Предскажите, не производя расчетов, знак изменения энтропии при стандартных условиях для процесса: Н_2(г) + 0_2(г) —> Н₂0_(]), предварительно расставив коэффициенты.
• 4. Рассчитайте, возможно ли самопроизвольное протекание реакции PbS (_K) + 0_2® -> РЬО_(к) + S0_2® при 1200 К.
• 5. Рассчитайте стандартную энергию Гиббса образования оксида мышьяка (V) из простых веществ по следующим данным:
  • (I) 4AS (_Kj + 30₂щ = 2As₂C>3/_K); AG ₂98⁼ -1178 кДж;
  • (II) As₂0_3(k) + 0_2® = As₂0₅(_K); AG 298(ii> = ^_133 кДж.

Вариант 13

• 1. Вычислите стандартную энтальпию реакции FeO_(K> + H₂ = Fe (_K) + + Н₂0_(г). Укажите, экзоили эндотермической является эта реакция.
• 2. Вычислите тепловой эффект перехода гидросульфата натрия в сульфат натрия, если процессы нейтрализации серной кислоты до гидросульфата и сульфата натрия выражаются следующими термохимическими уравнениями: a) H₂S0₄ + Na0H=NaHS0₄ + 11,0; АП = -61,71 кДж;б) II₂S0₄ + + 2NaOH =Na₂S0₄ + 2Н₂0; ДЯ_р =-132,3 кДж.
• 3. Расставьте коэффициенты в уравнении (NH₄)₂Cr₂0_7(K) —> Сг₂0_3(к) + + N_2(r) + Н₂0_(г). Не производя расчетов, предскажите знак изменения энтропии при стандартных условиях для этого процесса.
• 4. Рассчитайте изменение энтропии при стандартных условиях для реакции Г/_Гр_аф_1п3 + H₂0^₄ — СО^_г^ + Н₂(_Г).
• 5. Рассчитайте энергию Гиббса при стандартных условиях для реакции ZnS (_K) + 30₂(_r)=2ZnO_(K% + 2S0₂(_r). Выше какой температуры данная реакция идет самопроизвольно?

Вариант 14.

• 1. Рассчитайте стандартную энтальпию реакции С₂Н_2(г) + Н_2(г) = = С₂Н_4(г). Укажите, экзоили эндотермической является данная реакция.
• 2. Вычислите количество тепла, выделяющееся при сгорании 100 м^[1] этилена.
• 3. Предскажите, нс производя расчетов, знак изменения энтропии при стандартных условиях для процесса: СО/_гч + F_2® = C ()F_2,
• _{4 Рассчитайте стандартную энтропию исходного вещества, если значение стандартной энтропии реакции Na2C03 • 10Н2О(к) = 2NaOH(K)+ С02(г)+ + 9Н20(Ж) составляет +1478 Дж/К.}
• 5. Рассчитайте, расставив коэффициенты, стандартную энергию Гиббса для реакции, идущей по схеме: S0_2® + H₂S_® —" S_(K) + Н₂0_(ж). Определите температуру равновесия.

Вариант 15.

• 1. Рассчитайте изменение энтальпии при стандартных условиях для реакции, протекающей по схеме: КС10_3(к) —" КС1_(к) + О_2(г).
• 2. Вычислить тепловой эффект перехода S_{(M0H0KJlllimaH)} -+ 5^_{ом6ическая)} по следующим термохимическим данным: S (_MOHOIOIHHHaH) + 0_2(г, —" S0₂/_r,; Дй! = = -296,959 кДж; S_{(p0M6ll4CCKiW)} + 0_2® = S0_2®; АЩ = -296,645 кДж.
• 3. Предскажите, не производя расчетов, знак изменения энтропии при стандартных условиях для процесса: С₂Н_6(Г, + 0₂(_Г) —" С ()_2(г, + H₂0_(rj, расставив предварительно коэффициенты.
• 4. Рассчитайте, будет ли самопроизвольно протекать реакция S0_2® + + 2H₂S_® = 3S_(K> + 211₂0_(ж) в изолированной системе при стандартных условиях.
• 5. Рассчитайте стандартную энтропию азотной кислоты, если значение стандартной энтропии реакции 4Ю_2([3 + ()_2(|л + 211₂0(_Ж) = 411Н0₃(_Ж) равно -681 Дж/К.

Тест для самоконтроля.

• 1. Энергия движения и взаимодействия всех частиц системы, за исключением кинетической энергии движения системы и потенциальной энергии ее в поле тяготения — это:
• 1) энтальпия;
• 2) внутренняя энергия;
• 3) потенциал Гиббса.
• 2. Функция состояния, характеризующая изменение энергии системы при р = const, — это:
• 1) энтальпия;
• 2) энергия Гиббса;
• 3) энтропия.
• 2) второй закон термодинамики;
• 3) третий закон термодинамики.
• 4. Каково изменение энтропии при стандартных условиях для реакций: a) 2S0_2(r, + 0_2(г) = 2S0₃,_r). б) NII_3® + IIBr_® =NII₃Br_(K)?
• 1) a) AS > 0; б) Д5<0;
• 2) а) Д5> 0; б) Д5>0;
• 3) а) Д5 < 0; б) Д5<0.
• 5. Чему равна температура равновесия для обратимой реакции при ДН° = = 260,3 кДж, Д5! = 282 Дж/К?
• 1) 0,92 К;
• 2) 923 К;
• 3) 1,08 К.
• 6. Какие реакции протекают с выделением тепла?
• 1) гетерогенные;
• 2) экзотермические;
• 3) эндотермические.
• 7. Подводимая к системе энергия расходуется на увеличение внутренней энергии и совершение работы против сил внешнего давления — это:
• 1) первый закон термодинамики;
• 2) второй закон термодинамики;
• 3) третий закон термодинамики.
• 8. Критерий самопроизвольного протекания реакции при постоянном давлении — это:
• 1) энтальпия;
• 2) энергия Гиббса;
• 3) энтропия.
• 9. Функция состояния, характеризующая степень неупорядоченности системы, — это:
• 1) энтальпия;
• 2) энергия Гиббса;
• 3) энтропия.
• 10. Какова стандартная энтальпия образования оксида бария ВаО (в кДж/моль), если при окислении 0,2 моль бария выделилось 111,62 кДж тепла?
• 1) 1116,2;
• 2) 2232,4;
• 3) 558,1.

Ответы к тесту

Лабораторная работа № 4

Определение теплового эффекта реакции нейтрализации

Цель работы: экспериментально определить тепловой эффект реакции нейтрализации сильной кислоты сильным основанием, определить относительную ошибку опыта.

Реактивы: растворы HNO₃(0,2 и), NaOH (6 и).

Оборудование: калориметрический стакан с крышкой, воронка, мешалка, термометр, мерные цилиндры (на 10 и 100 мл).

Тепловые эффекты рассчитываются по теплоте образования или теплоте сгорания веществ и определяются экспериментально в специальных приборах — калориметрах (рис. 5.2).

Рис. 5.2. Схема простейшего калориметра:

• 1 — калориметрический стакан из фторпласта; 2 — фторпластовая крышка;
• 3 — термометр; 4 — воронка; 5 — стеклянная мешалка

В работе рассматривается реакция нейтрализации раствора сильной кислоты (HN0₃) раствором щелочи (NaOH). Суть реакции между растворами сильной кислоты и сильного основания сводится к образованию воды из ионов Н⁺ и ОН .

Количество теплоты, выделяющееся в калориметре в ходе опыта, определяется по формуле.

где К — удельная теплоемкость калориметрической жидкости, 1 кал/г • град; т — масса калориметрической жидкости, г, рассчитанная по формуле.

где V (IINO_:j) и K (NaOH) — объем кислоты и щелочи, мл; p (HN0₃) и p (NaOH) — плотность кислоты и щелочи, г/см³; At — изменение температуры в ходе опыта (определяется по графику).

где C (HN0₃) — молярная концентрация эквивалентов раствора азотной кислоты, моль/л (и), 4,1484 — коэффициент пересчета К в Дж/г • град.

Ход работы

Мерным цилиндром отмерьте 100 мл 0,2 н раствора IIN0₃. Раствор кислоты перелейте в калориметрический стакан, закройте стакан крышкой, установите термометр, мешалку, воронку. Для определения температурного хода калориметрической системы дождитесь выравнивания температуры калориметра и окружающей среды. Выждав 3 мин, записывайте показания термометра в течение 5 мин с интервалом в 1 мин при непрерывном перемешивании.

По истечении 5 мин влейте 4 мл 6 н раствора NaOH в калориметр через воронку и, помешивая мешалкой, непрерывно следите за показаниями термометра, производя замеры температуры через каждые 30 с в течение 2 мин и затем через каждую минуту еще в течение 5 мин. Полученные результаты измерения температуры по ходу опыта занесите в таблицу.

Постройте график изменения температуры во времени (рис. 5.3). По графику определите необходимую для расчетов величину At. Для этого проводится экстраполяция линейного хода температуры к моменту начала реакции (точки b и с), так определяется температура раствора до и в момент реакции с учетом теплообмена калориметра с окружающей средой. Разность ординат точки с (полученной экстраполяцией) и точки b (до реакции) дает нам величину At, необходимую для проведения расчетов.

Рис. 53. Зависимость температуры процесса от времени.

Все полученные результаты эксперимента по определению теплового эффекта реакции нейтрализации, но расчетам запишите в сводную таблицу.

Сравните значение теплоты нейтрализации, полученное в опыте, с табличным значением, определите относительную ошибку эксперимента по формуле.

Сделайте вывод о причинах несовпадении полученного вами в эксперименте результата со справочным значением.

• [1] При абсолютном нуле энтропия всех тел равна нулю — это: 1) первый закон термодинамики;