Пример оформления работы

Цель работы

Определить теплоту реакции нейтрализации сильной кислоты сильным основанием калориметрическим способом

Наименование	Ед. изм	Кол-во
Оборудование
Учебно-лабораторный модуль «ТЕРМОДИНАМИКА»	шт.
Сетевой кабель	шт.
Платиновый термометр сопротивления	шт.
Соединительный кабель для датчика	шт.
Магнитная мешалка	шт.
Калориметр	шт.
Реактивы
Водный раствор NaOH, 0. 15 моль/л	мл
Водный раствор HCl, 5 моль/л	мл
Посуда
Стакан на 100 мл	шт.
Пипетка мерная 5 мл,	шт.
Груша	шт.
Промывалка с дистиллированной водой	шт.
Воронка лабораторная В- 56-80	шт.

ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

Опыт №1. Определение постоянной калориметра

Постоянную калориметра берут из лабораторной работы №1 или определяют заново по методике из вышеуказанной работы.

Опыт №2. Определение теплоты нейтрализации и разведения

Выливают из стакана раствор, ополаскивают дистиллированной водой, наливают в него 100 мл раствора щелочи с концентрацией 0,15 моль/л и устанавливают в калориметр. Производят настройку режима записи данных аналогично опыту №1. Затем проводят нейтрализацию щелочи 2 мл 5 моль/л кислотой. Далее графически определяют изменение температуры и рассчитывают сумму теплот разведения и нейтрализации.

Опыт №3. Определение теплоты разведения

Снова выливают из стакана раствор, ополаскивают дистиллированной водой, наливают в него 100 мл дистиллированной воды и устанавливают в калориметр. Производят настройку режима записи данных аналогично опыту №1. Затем в стакан добавляют 3 мл 5 моль/л кислоты. Далее графически определяют изменение температуры и рассчитывают теплоту разведения.

 

 

Пример оформления работы

1. Рассчитаем массу навески для приготовления 600 мл водного раствора NaOH, 0,15 моль/л.

Так как ближайшая мерная посуда для приготовления такого количества раствора является мерная колба на 1 л, то расчет будем производить на объем 1 л.

Рассчитаем массу навески

𝑚_в= ·Мв· (2)

m_в– масса навески, г,

C_М - молярная концентрация, моль/л,

М_в – молярная масса вещества, г,

V_р – объем растворителя, л

𝑚_NaOH =0,15·40·1=6 г

 

2. Рассчитаем объем аликвоты кислоты для приготовления 15 мл водного раствора рHCl, 5 моль/л.

3.

Для удобства работы приготовим 100 мл, воспользуемся формулой 2.

 

𝑚_HCl=5·36,5·0,1=18,25 г

 

Так как соляная кислота является раствором HCl в воде, то воспользуемся таблицей зависимости плотности кислоты от содержания HCl. Плотность кислоты указана на упаковке или может быть измерена экспериментально. Возьмем для расчета При плотности соляной кислоты 1,18 г/см3, содержание HCl 427,7 г/л, значит объем кислоты, которую надо отобрать из банки для приготовления раствора заданной концентрации

 

,

Х=18,25*1000/427,7=42,7 мл.

 

Для приготовления 100 мл рHCl, 5 моль/л нужно взять 42,7 мл кислоты плотностью 1,18 г/см³, поместить в мерную колбу на 100 мл и довести до метки водой.

 

4. После сборки установки выставляем 600 измерений каждую секунду, скорость магнитной мешалки 5, помещаем в термостат раствор щелочи 100 мл 0,15 М и первые 300 измерений записываем начальный ход термограммы, далее вносим с помощью мерной пипетки 2 мл кислоты и записываем еще 300 измерений. Пример полученного графика показан на рисунке 1.

 

Рисунок 1 – Термограмма разбавления и нейтрализации

 

5. Аналогично п.3 запишем термограмму разбавления 3 мл 5 М раствора HCI. Полученная термограмма представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 – Термограмма разбавления

 

 

6. Произведем расчет теплового эффекта реакции.

 

ΔH — тепловой эффект реакции, Дж.

К — постоянная калориметра,;

ΔT — действительное изменение температуры процесса растворения

m_NaOH — масса щелочи (сравнительно равна объему), г;

m_HC— масса кислоты (сравнительно равна объему), г;

c — теплоемкость раствора (теплоемкости разбавленных растворов неорганических солей в воде практически одинаковы и незначительно отличаются от теплоемкости воды: cp = 4,18 Дж/(г·К)).

Так как К и С во всех опытах одинаковы, то запишем их отдельно

К=30 (см. лабораторную работу №1),

С=4,18 Дж/(г•К).

Приведем полученный тепловой эффект к молю вещества в недстатке, в данном случае кислоте

№ опыта	mNaOH,г	mHCI,г	СNaOH, М	СHCI, М	dT	ΔH, Дж	ΔHn, кДж/моль
Разведение и нейтрализация
			0,15		-1,37	-625,2	-62,5
			0,15		-1,4	-638,9	-63,9
			0,15		-1,42	-648,0	-64,8
	ΔHnсред	-63,7
Разведение
	mНOH,г	mHCI,г		СHCI, М	dT	ΔH, Дж	ΔHn, кДж/моль
					-0,27	-127	-8,44
					-0,24	-113	-7,50
					-0,25	-117	-7,82
	ΔHnсред	-7,9

 

 

Рассчитаем теплоту нейтрализации по формуле ниже и относительную ошибку согласно формуле 1 из ЛР №1, данные сведем в таблицу.

ΔН_{раз+нейтр} = ΔН_раз + ΔН_нейтр,

ΔН_нейтр=ΔН_{раз+нейтр}- ΔН_раз

ΔН_нейтр=-63,7-(-7,9)=55,8

При теоретической теплоте нейтрализации -55,9 кДж/моль

δ=0,18 %

Критерии оценивания лабораторной работы в зависимости от полученной относительной погрешности

 

Рекомендуемая оценка, балл
Погрешность, %	<3	3,1-5	>5