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化学反应能量变化测定

2018/06/19102 作者:佚名
导读: 实验目的1.掌握中和热的测定方法;2.通过中和热的测定,计算弱酸的离解热。二、实验原理一摩尔的一元强酸溶液与一摩尔的一元强碱溶液混合时,所产生的热效应是不随着酸或碱的种类而改变的,因为这里所研究的体系中各组分是全部电离的。因此,热化学方程式可用离子方程式表示:H+OH=H20 ΔH中和=一57.36kJ·mol上式可作为强酸与强碱中和反应的通式的的的。由此还可以看出,这一类中和反应与酸的阴离

实验目的

1.掌握中和热的测定方法;

2.通过中和热的测定,计算弱酸的离解热。

二、实验原理

一摩尔的一元强酸溶液与一摩尔的一元强碱溶液混合时,所产生的热效应是不随着酸或碱的种类而改变的,因为这里所研究的体系中各组分是全部电离的。因此,热化学方程式可用离子方程式表示:

H+OH=H20 ΔH中和=一57.36kJ·mol

上式可作为强酸与强碱中和反应的通式的的的。由此还可以看出,这一类中和反应与酸的阴离子或碱的阳离子并无关系。

若以强碱(NaOH)中和弱酸(CH3COOH)时,则与上述强酸、强碱的中和反应不同。因为在中和反应之前,首先是弱酸进行解离,其反应为:

CH3COOH =H+CH3COOΔH解离

H+OH=H20 ΔH中和

总反应:CH3COOH+OH=H20+CH3COO ΔH

由此可见,ΔH是弱酸与强碱中和反应总的热效应,它包括中和热和解离热两部分。根据盖斯定律可知,如果测得这一反应中的热效应ΔH以及ΔH中和,就可以通过计算求出弱酸的解离热ΔH解离。

仪器试剂

数字式贝克曼温度计; 杜瓦瓶; 量筒; 秒表; 双路可跟踪直流稳定电源; 浓度各为1.0mol的NaOH、HCI和CH3COOH溶液。

操作步骤

1、实验准备

清洗仪器。打开数字式贝克曼温度计,预热5分钟。调节基温选择按钮至20~C,按下温度/温差按键,使表盘显示温差读数(精确至0.001℃)。打开直流稳压电源,调节电压10.0V。连接稳压直流电源与量热计。

2.量热计常数的测定

用量筒量取500ml蒸馏水注入用净布或滤纸擦净的杜瓦瓶中,轻轻塞紧瓶塞。接通电源,调节旋钮记下10.0V时电流读数。均匀搅拌4分钟。然后,切断电源,每分钟记录一次贝克曼温度计的读数,记录10分钟。读第10个数的同时,接通电源,并连续记录温度。在通电过程中,电流、电压必须保持恒定(随时观察电流表与电压表,若有变化必须马上调节到原来指定值)。记录电流、电压值。通电4分钟后,停止通电。继续搅拌及每隔一分钟记录一次水温,测量10分钟为止。用作图法确定由通电而引起的温度变化ΔT1。按上述操作方法重复两次,取其平均值。

3、中和热的测定

取50ml 1mol.lNaOH溶液注入碱贮存器中。用量筒量取400ml蒸馏水注入用净布或滤纸擦挣的杜瓦瓶中,然后加入50ml 1mol.lHCl溶液。轻轻塞紧瓶塞,用搅拌器均匀搅拌,并记录温度(每分钟一次)。计10个数后,将碱贮存器稍稍提起,用玻璃棒将胶塞捅掉(不要用力过猛,以免玻璃棒碰破杜瓦瓶之内壁而损害仪器)。捅掉胶塞后,即将碱贮存器上下移动两次,使碱液全部流出。此后不断搅拌,并继续每隔一分钟记录一次温度。待温度变化缓慢后,再记录10分钟就停止测定。用作图法确定ΔT2。按上述方法重复两次,取其平均值。

4.表观中和热的测定

用CH3COOH代替HCI,重复上述操作,求ΔT3。

5.实验结束

断水、断电,清洗仪器,清理实验桌。

五、数据记录和处理

1.温度变化的校正一雷诺曲线法

图中凸点相当于开始通电加热或开始反

应之点,c点为观察到的最高温度读数

点,由于杜瓦瓶和外界的热量交换,曲

线ab及cd经常发生倾斜。EE'表示环境

辐射进来的热量所造成量热计温度的升

高,必须扣除。FF'表示量热计向环境辐

射出热量而造成量热计温度的降低,必

须加入。因此作图确定出ΔT1、ΔT2、ΔT3

注意:此法校正时,体系温度与外界温度最好不超过2~3℃,否则会引进误差。

2.量热计常数的计算

由实验可知,通电所产生的热量使量热计温度上升ΔT1,由焦耳一楞次定律可得:

Q=UIt=KΔT1。

式中:Q为通电所产生的热量(J):I为电流强度(A):U为电压(V):t为通电时间(s);ΔT1为通电使温度升高的数值(℃);K为量热计常数其物理意义是量热计每升高1℃所需之热量。它是由杜瓦瓶以及其中仪器和试剂的质量和比热所决定的。当使用某一固定量热计时,K为常数。由上式可得: K=UIt/ΔT1(平均值)代入上式,求出量热计常数K。

3.中和热的计算

反应的摩尔热效应可表示为:ΔH =-KΔT×1000/cV

式中:c为溶液的浓度:V为溶液的体积(mL): ΔT为体系的温度升高值。

利用上式,将K及ΔT2及ΔT3(平均值)代入,分别求出强酸、弱酸与强碱中和反应的摩尔热效应ΔH中和和ΔH。利用盖斯定律求出弱酸分子的摩尔离解热ΔH解离,即:

ΔH解离=ΔH-ΔH中和

*文章为作者独立观点,不代表造价通立场,除来源是“造价通”外。
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