Учебно-методический комплекс дисциплины «Химия» для специальности 5В071700 — «Теплоэнергетика» (стр. 29 )

РО - давление при нормальных условиях, 101325 Па.

Рис.1. Лабораторная установка для определения эквивалентной массы металла

       

2. По закону эквивалентов рассчитать эквивалентную массу металла Э.

;  ,

где  Мэ - эквивалентная масса металла, кг/моль

m – масса навески металла, кг

Vэо - эквивалентный объем водорода, л

Vо – объем водорода, приведенный к нормальным условиям, л

3. Рассчитать относительную погрешность опыта:

относительная погрешность ,

где  Этеор.- теоретическое значение эквивалентной массы металла,

Мэтеор.=МА/В.

МА - атомная масса металла

В – валентность металла.

Таблица 1

Давление  насыщенного водяного пара.

Температура, оС	18	19	20	21	22	23	24
Давление пара, кПа	2,06	2,20	2,37	2,48	2,64	2,80	2,98

Вопросы для самопроверки:

1. Установить правильную последовательность:

Эквивалент - это …

1 моль  водород  атом  количество

замещает  которое  или  присоединяет  вещество

2. Дополнить:

1. Масса одного эквивалента вещества называется ____________________________.

2. Масса одного эквивалента магния равна ____________

3. Имея концентрированный раствор азотной кислоты и металл, стоящий в ряду напряжений между_____________и _______________, эквивалентную массу этого металла можно экспериментально определить (название) __________________методом. Для этого необходимо провести реакции:

1) взаимодействия ________________ с __________________;

2) __________________________________ образующейся соли.

4. Вычислить эквивалентную массу металла можно, используя следующее математическое выражение закона эквивалентов ____________________.

Из этого выражения следует, что для определения эквивалентной массы металла необходимо измерить следующие физические величины:

1)________________________; 2) _________________________.

5. Чтобы рассчитать эквивалент металла по его эквивалентной массе, необходимо использовать такое соотношение:________________.

Лабораторное занятие 3

Тема: «Определение энтальпий нейтрализации. Внутренняя энергия и энтальпия»

Цель занятия: Определение энтальпии реакции нейтрализации для следующих реакций:

NaOH (р) + HCl (р) → NaCl (р) + H2O (ж)

KOH (р) + HNO3 (р) → KNO3 (р) + H2O (ж)

NH4OH (р) + CH3COOH (р) → NH4CH3COO (р) + H2O (ж)

Оборудование и реактивы:

Калориметр с мешалкой Термометр Бекмана или термометр с ценой деления 0,1°С 2N растворы: NaOН, КОН, HNO3,  HC1,  NH4OH, CH3COOH Секундомер (таймер) Мерные цилиндры на 50 мл для каждого раствора Технохимические (аптечные) весы с разновесами

Ход работы:

Упрощенный калориметр состоит из двух стаканов. В большой стакан вставляют другой стакан меньшего размера. Стаканы не должны между собой соприкасаться. Во избежание потерь теплоты через стенки внутреннего стакана калориметра между ними помещают прокладки, внутренний стакан закрывают крышкой с тремя отверстиями в которые вставлены термометр {цена деления 0,1 оС} - мешалка и воронка для вливания растворов. Выполняются 2 опыта с сильными электролитами и 1 со слабыми.

Взвесить внутренний калориметрический стакан на технохимических весах и налить в него 50 мл 2 N раствора щелочи, отметить температуру раствора с точностью до 0,1 °С (t° щелочи). Вставить внутренний стакан с раствором щелочи во внешний стакан, закрыть его крышкой, в отверстие крышки поместить мешалку, термометр и воронку. Отмерить цилиндром 50 мл 2 N раствора кислоты и измерить его температуру (t°кислоты).

       При непрерывном помешивании быстро прилить через воронку раствор кислоты к раствору щелочи. Отметить самую высокую температуру раствора - t° конечную, которую показывает термометр после смешивания растворов. Вычислить среднюю температуру растворов до реакций - t° начальную (среднее арифметическое из температур растворов кислоты и щелочи), затем рассчитать разницу:  Δt°  = t° кон. – t0 нач.

Таблица 1.

Система	Масса калориметрического стакана, m1,г	Масса раствора, m2, г	t0нач.,оС=1/2 (t°щел.+t° кисл.)	t° кон., оС	Δt°  = t° кон. – t0 нач.	g=Δt°Cc, кДж	ΔН нейтрализации
Дж/моль	кДж/моль
NaOH (р) + HCl (р)
KOH (р) + HNO3 (р)
NH4OH (р) + CH3COOH (р)

       Вычислить g, выделяющуюся в калориметре по формуле:

g = Δt° ∙ Cc(1),

где Cc – теплоемкость системы; вычисляется как сумма теплоемкостей материала из которого изготовлены

Вопросы для самопроверки:

1. Дополнить:

1. Тепловой эффект реакции - это _________________________

___________________________________________________________________________________________________________, а энтальпия - это _____________________________________________________________

_____________________________________________________________.

2. Термохимическое уравнение реакции нейтрализации уксусной кислоты раствором аммиака можно записать следующим образом:_____________________________________________________.

Изменение энтальпии данной реакции в стандартных условиях, рассчитанное по соотношению __________________________________, равно __________кДж/моль.

3. Растворение в воде соли сопровождается _________________ энергии (_____________________ энтальпии системы), необходимой для ________________________ кристаллической решетки, и ____________________ энергии (___________________ энтальпии системы) за счет процесса ______________________________________. Таким образом, значение энтальпии растворения при стандартных условиях может быть __________________ и ______________________.

4. Энтальпией растворения называется_____________________

__________________________________________________________________________________________________________________________, она выражается в ____________________________.

5. Если растворимость соли в воде с ростом температуры уменьшается, значит процесс растворения ее сопровождается __________________________ теплоты, т. е. ________________________ значением энтальпии растворения.

Установить правильную последовательность и дополнить:

6. Экспериментально энтальпию растворения медного купороса можно определить так:

  рассчитать изменение температуры системы

  навеску медного купороса высыпать в воду и тщательно перемешать

  налить определенный объем воды в химический стакан и измерить ее температуру

  вычислить теплоту, поглощенную при растворении, по формуле _____________________________________________

  измерить температуру полученного раствора сульфата меди

вычислить энтальпию растворения медного купороса по формуле ____________________________________.

3. Дополнить:

7. Чтобы рассчитать энтальпию гидратации сульфата меди, необходимо экспериментально определить энтальпию растворения ___________________________ и ________________________________. Для расчета энтальпии гидратации необходимо воспользоваться законом ________________, который применительно к данному случаю следует записать так: ___________________________________.

8. Так как при растворении 10 г CaCl2 в 200 мл воды температура раствора повысилась на 7,7К, следовательно, энтальпия растворения его равна_________кДж/моль (удельную теплоемкость раствора принять равной 4,18 Дж/г К).

Тестовые вопросы для самоконтроля:

1.В изолированных системах самопроизвольные процессы протекают в направлении:

А.  уменьшения энтропии

В.  увеличения энтропии

С.  стремления энтропии к нулю

D.  немонотонного изменения энтропии

Е.  в изменении энтропии нет закономерности.

2.В реакции Fе2О3 + 2 Аl = Аl2О3 + 2 Fе выделилось 213,37 кДж теплоты  и получилось 25,49 г. оксида алюминия. ( ДНобрFe2О3 = - 816,72 кДж/моль). Определить ДНобрАl2О3,кДж/моль?

А.  -1670,2

В.  -1285,4

С.  -1080,8

D.  -267,9

Е.  -15,0

3.Тепловой эффект реакции FeОk.+ H2 г. = Feк. + H2Oг. ,если известно что  ДНобр. н2ог.= -241,8 кДж/моль, ДНобр. FеО к. = -264,8 кДж/моль.

А.  -23,0

В.  -506,6

С.  + 23,0

D.  + 506,6

Е.  -48,8.

4.Количество теплоты, выделившееся при взрыве 8,4 л гремучего газа,

если ДНобр. Н2о г.= -241,8 кДж/моль.

А.  60,5

В.  68,0

С.  76,4

D.  84,3

Е.  88,6.

5.Исходя из значений стандартных энтальпий образования, укажите наиболее устойчивое соединение:

A. Δ Н0AgCl=-127,1 кДж/моль

B. Δ Н0Н2О=- -285,8 кДж/моль

C. Δ Н0НCl=-92,3 кДж/моль

D. Δ Н0AL2O3=-1676 кДж/моль

Е. Δ Н0Al=0 кДж/моль

Лабораторное занятие 4-5

Тема: «Химическая кинетика и химическое равновесие»

Цель занятия: формирование понятий о скорости химической реакции, изучение влияния концентрации, температуры, катализатора на скорость химических реакций.

Методические рекомендации по проведению работы и обработке экспериментальных данных:

ОПЫТ 1. Влияние концентрации реагирующих веществ на скорость химических реакций.

Зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих веществ можно изучить на примере реакции взаимодействия тиосульфата натрияNa2S203и серной кислоты  концентрациях тиосульфата натрия.