Теоретическое введение

Естественнонаучный факультет

Кафедра «Химии»

ДИСЦИПЛИНА ХИМИЯ

Отчет по лабораторной работе

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОВОГО ЭФФЕКТА РЕАКЦИИ НЕЙТРАЛИЗАЦИИ

Братск 2012 г.

Цель работы – определение теплового эффекта реакции нейтрализации при взаимодействии сильной кислоты с сильным основанием.

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ВВЕДЕНИЕ

Химические реакции сопровождаются выделением или поглощением энергии (теплоты). Первые называются экзотермическими, вторые – эндотермическими.

Количество выделенной или поглощенной теплоты называют тепловым эффектом процесса (Q). Последний зависит от природы веществ, их количества, агрегатного состояния и температуры процесса. Изучением тепловых эффектов химических процессов занимается термохимия.

Большинство химических процессов протекают при постоянном давлении (р=const), т.е. является изобарными. Для изобарных процессов тепловой эффект равен разности энтальпий () конечного и исходного состояния системы, характеризующей «теплоспособность» системы:

Величина () – энтальпия химической реакции - измеряется в кДж. Для экзотермических реакций () < 0, для эндотермических - () > 0. Изменение энтальпии (тепловой эффект химической реакции), а также агрегатное состояние каждого из исходных веществ и продуктов реакции указывают в термохимических уравнениях. Кроме этого, в них допускается применение дробных коэффициентов, так как тепловой эффект рассчитывается на один моль вещества.

Пример термохимического уравнения:

(NH₄)₂Cr₂O_7(к) = N_2(г) + Cr₂O_3(к) + 4H₂O_(ж); = -477 кДж.

В данной записи (к), (г), (ж) означают соответственно кристаллическое, газообразное и жидкое состояния.

Для термохимических расчетов важна стандартная энтальпия образования соединений ΔН^о_обр – это тепловой эффект реакции образования 1 моля этого соединения из простых веществ, устойчивых при стандартных условиях (температура 298 К и давление 101,3 кПа).

Основным законом термохимии является закон Г.И.Гесса, согласно которому изменение энтальпии (внутренней энергии) в химической реакции определяется только видом и состоянием исходных веществ и продуктов реакции и не зависит от пути перехода от начальных веществ к конечным.

Следствием из закона Гесса является соотношение:

Где – энтальпия химической реакции.

Первый член в правой части уравнения – сумма энтальпий образования продуктов реакции, взятых с учетом стехиометрических коэффициентов в уравнении реакции;

Второй член – аналогичная сумма для исходных веществ.

Известно, что нейтрализация 1 эквивалента любой сильной кислоты любым сильным основанием в разбавленных водных растворах сопровождается экзотермическим эффектом, при 298 К равным – 57,22 кДж/моль.

Это объясняется тем, что изменение энтальпии таких реакций не зависят от исходных веществ, и определяется при взаимодействии любых сильных кислот и щелочей реакцией:

Н⁺_(р) + ОН ^- _(р) = Н₂О _(ж); = -57,22 кДж/моль

Этот факт подтверждает полную диссоциацию сильных электролитов в водных растворах. Например, нейтрализация азотной кислоты гидроксидом калия в разбавленных водных растворах сводится к образованию 1 моля жидкой воды, что следует из ионно-молекулярного уравнения реакции:

НNO₃ + KOH = KNO₃ + H₂O _(ж)

Н⁺з _(р) + NO^-_{3 (р)} + K⁺ _(р) + OH^- = K⁺_(p) + NO^-_{3 (p)} + H₂O _(ж)

Н⁺ + ОН^- = Н₂О _(ж)