Рассчитайте массу гидроксида калия необходимого для полной нейтрализации


Рассчитайте массу гидроксида калия необходимого для полной нейтрализации раствора, содержащего 4,9 г серной кислоты

Гость:

 x г               4,9 г 2KOH     +   h3SO4  → K2SO4 + 2h3O 2 моль         1 моль 56 г/моль     98 г/моль 112 г             98 г Составим пропорцию по уравнению химической реакции: х г KOH  -  4,9 г h3SO4 112 г KOH  -  98 г h3SO4 m (KOH) = (112 г * 4,9 г)/98 г = 5,6 г Ответ: 5,6 г

Нейтрализация - Химия | Сократик

Химия
Наука
  • Анатомия и физиология
  • астрономия
  • астрофизика
  • Биология
  • Химия
  • наука о планете Земля
  • Наука об окружающей среде
  • Органическая химия
  • физика
математический
  • Алгебра
  • Исчисление
.

Энтальпия нейтрализации Учебник по химии

Ключевые концепции

  • Нейтрализация или нейтрализация - это название реакции, которая происходит между кислотой Аррениуса и основанием Аррениуса.

    H + (водн.) + OH - (водн.) → H 2 O (л)

  • При добавлении кислоты к водному раствору основания температура раствора повышается.

    Или, если к водному раствору кислоты добавляют основание, температура раствора повышается.

  • Энергия (тепло) образуется, когда кислота реагирует с основанием в реакции нейтрализации.

    ⚛ Реакции нейтрализации экзотермичны.

    ⚛ ΔH для реакции нейтрализации отрицательно.

  • Молярная теплота нейтрализации (молярная энтальпия нейтрализации) - это энергия, выделяемая на моль воды, образовавшейся во время реакции нейтрализации.

    ⚛ ΔH нейтралы - это символ молярной теплоты нейтрализации.

    ⚛ ΔH нейтралов обычно дается в кДж моль -1

  • Теплота нейтрализации может быть измерена в школьной лаборатории с помощью калориметра раствора в чашке из пенополистирола 1 :

    (i) произведенное тепло = масса реакционной смеси × удельная теплоемкость раствора × изменение температуры

    (ii) изменение энтальпии реакции = - произведенного тепла

    (iii) молярная теплота нейтрализации = изменение энтальпии ÷ моль (произведенной воды)

  • Молярная теплота нейтрализации для реакций между разбавленными водными растворами сильной кислоты и сильного основания всегда одинакова 2 , то есть

    ΔH нейтр = -55.90 кДж моль -1

    , потому что нет необходимости разрывать связи и потому что образование связей H-O в H 2 O выделяет энергию

    (разрыв связей - эндотермический процесс, образование связей - экзотермический процесс)

  • Менее 55,90 кДж · моль -1 энергии выделяется, когда:

    (а) слабая кислота нейтрализует сильное основание

    (б) сильная кислота нейтрализует слабое основание

    (c) слабая кислота нейтрализует слабое основание

    , потому что часть энергии расходуется в процессе разрыва слабых кислотных связей или слабых основных связей.

Пожалуйста, не блокируйте рекламу на этом сайте.
Нет рекламы = нет денег для нас = нет бесплатных вещей для вас!

Калориметр в чашке из полистирола для эксперимента по теплоте нейтрализации

Чашки из пенополистирола (пенополистирола или пенополистирола ™) часто используются в качестве кофейных чашек на вынос, потому что пенополистирол является хорошим изолятором, то есть ваш кофе остается горячим, но вы не обжигаете пальцы, держась за чашку!
Это же изолирующее свойство можно использовать для создания достаточно хорошего калориметра (устройства, используемого для измерения энергии или тепла, изменения во время химической реакции).
Принципиальная схема простого чашечного калориметра из пенополистирола показана ниже:

Известное количество реагента, например, разбавленный раствор основания, помещается в полистироловую чашку (изолированный сосуд на схеме).

Для этого решения записаны следующие данные:

концентрация: c 1 =? моль л -1

объем = V 1 мл

В крышке из полистирола проделано небольшое отверстие, через которое можно протолкнуть термометр.Посадка должна быть достаточно плотной, чтобы удерживать термометр на месте, подвешенной на дне чашки и погруженной в реагент.
Предполагается, что тепло не будет теряться через крышку или отверстие в крышке.

Измеряется и записывается исходная температура реагента.

T i =? ° С

К раствору в чашке добавляют известное количество второго реагента, например разбавленный раствор кислоты.

Для этого второго решения записаны следующие данные:
концентрация: c 2 =? моль л -1
объем = V 2 мл

Термометр также используется для перемешивания раствора во время реакции.
Температура раствора в чашке повысится.
Достигнутая максимальная температура записывается как конечная температура.

T f =? ° С

Для расчета теплоты нейтрализации (энтальпии нейтрализации) сначала необходимо определить:

  • общая масса раствора в чашке, м
    Сначала предположим аддитивность объемов, чтобы общий объем раствора, V f , был суммой объемов двух реагентов:
    V f = V 1 + V 2

    Затем предположим, что, поскольку все растворы являются разбавленными водными растворами, плотность каждого раствора и, следовательно, плотность конечного раствора, d, такая же, как у воды, которую мы будем считать равной 1.00 г мл -1

    плотность = масса (г) ÷ объем (мл)
    Подставьте плотность воды в уравнение:
    1.00 = масса (г) ÷ V f
    Умножение обеих частей уравнения на V f
    V f × 1.00 = V f × масса (g) ÷ V f
    V f × 1,00 = масса (г) = м
  • Удельная теплоемкость, С г , раствора
    Предположим, что, поскольку все растворы являются разбавленными водными растворами, удельная теплоемкость каждого раствора и, следовательно, удельная теплоемкость конечного раствора, C г , такая же, как у воды, которая, как мы предполагаем, равна 4.18 Дж г -1 ° C -1
    C г = 4,18 Дж г -1 ° C -1
  • изменение температуры ΔT в результате реакции нейтрализации:
    ΔT = T f - T i ° C

Теперь мы можем рассчитать количество тепла, выделяемое при реакции нейтрализации, q,

q = м × C г × ΔT

Чтобы определить молярную теплоту нейтрализации (молярную энтальпию нейтрализации), нам необходимо определить, сколько молей воды, n (H 2 O (l) ), образовалось в результате реакции :

H + (водн.) + OH - (водн.) → H 2 O (л)

Итак, используя стехиометрическое соотношение (мольное соотношение), мы видим, что:

n (H + (вод.) ) = n (OH - (вод.) ) = n (H 2 O (l) )

Теперь мы можем рассчитать энергию, выделяемую на один моль воды, или молярную энтаплию нейтрализации (молярную теплоту нейтрализации), ΔH нейтрализатор :

ΔH нейтраль = -q ÷ n (H 2 O (л) )

Обратите внимание, что нейрализация - экзотермическая реакция, она выделяет тепло, поэтому ΔH нейтралитета должна быть отрицательной.

Теплота нейтрализации: сильная монопротонная кислота + сильное одноосновное основание

HCl (водн.) - сильная монопротонная кислота, она полностью диссоциирует (ионизируется) в воде с образованием ионов водорода (H + (водн.) ) и ионов хлора (Cl - (водн.) ) :

HCl → H + (водн.) + Cl - (водн.)

n (HCl (водн.) ): n (H + (водн.) ) составляет 1: 1 (то есть монопротонный)

NaOH (водн.) - сильное одноосновное основание, оно полностью диссоциирует (ионизируется) в воде с образованием ионов натрия (Na + (водн.) ) и гидроксид-ионов (OH - (водн.) ) :

NaOH → Na + (водн.) + OH - (водн.)

n (NaOH (водн.) ): n (OH - (водн.) ) составляет 1: 1 (то есть одноосновное)

Реакция нейтрализации происходит, когда HCl (водн.) добавляется к NaOH (водн.)

HCl (водн.) + NaOH (водн.) → H 2 O (л) + NaCl (водн.)

и выделяется тепловая энергия (реакция называется экзотермической)

В эксперименте по определению молярной энтальпии нейтрализации, 50.0 мл 1,0 моль л -1 NaOH (водн.) помещают в стакан из пенополистирола.

Регистрируют температуру NaOH (водн.) .

1,0 моль л -1 HCl (водн.) при той же температуре добавляют 10,0 мл за раз.

Реакционную смесь перемешивают между каждым добавлением.

Затем записывается максимальная температура, достигаемая раствором.

Результаты эксперимента представлены в таблице ниже:

общий объем HCl (водн.)
добавлено (мл)
0 10 20 30 40 50 60 70
температура в калориметре
(° C)
18.0 20,2 21,8 22,9 23,8 24,6 24,0 23,6

, и результаты нанесены на график, показанный ниже:

температура
° C
HCl (водн.) добавлен к NaOH (водн.)

общий объем
HCl (водн.) добавлен (мл)

Вначале температура реакционной смеси в калориметре (пенополистирол) увеличивается по мере добавления HCl (водн.) .

В результате реакции образуется энергия (тепло).
Реакция экзотермическая.

Максимальная достигнутая температура составляет 24,6 ° C, когда было добавлено 50,0 мл HCl (водн.) .

Когда было добавлено 50,0 мл кислоты, все основания нейтрализованы.

HCl (водн.) + NaOH (водн.) → NaCl (водн.) + H 2 O (л)

моль HCl (водн.) добавлено = моль NaOH (водн.) , присутствующего в калориметре

Добавление кислоты больше не увеличивает температуру в калориметре 3 .

Мы можем рассчитать молярную теплоту нейтрализации реакции, если предположим:

  • плотность каждого разбавленного водного раствора такая же, как у воды, 1 г мл -1 при 25 ° C
    Итак, масса раствора в граммах = объем раствора в мл.
  • теплоемкость каждого раствора такая же, как и для воды, 4,18 Дж ° C -1 г -1

Расчет молярной энтальпии нейтрализации с использованием данных эксперимента:

  1. Извлеките данные, необходимые для расчета молярной теплоты нейтрализации для этой реакции:
    V (NaOH) = объем NaOH (водн.) в калориметре = 50.0 мл
    V (HCl) = объем HCl (водн.) , добавленный для достижения нейтрализации = 50,0 мл
    c (NaOH) = концентрация NaOH (водн.) = 1,0 моль л -1
    c (HCl) = концентрация HCl (водн.) = 1,0 моль л -1
    T и = начальная температура растворов перед добавками = 18,0 ° C
    T f = конечная температура раствора при нейтрализации = 24,6 ° C
    d = плотность растворов = 1 г · мл -1 (предполагается)
    C г = удельная теплоемкость растворов = 4.18 Дж ° C -1 г -1 (предположительно)
    q = тепло, выделяющееся во время реакции нейтрализации =? J
  2. Проверить единицы на соответствие и при необходимости преобразовать:
    Перевести объем растворов (мл) в массу (г):
    плотность × объем = масса
    , поскольку плотность = 1 г мл -1 :
    1 × объем (мл) = масса (г)
    масса (NaOH) = 50,0 г
    масса (HCl) = 50.0 г
  3. Рассчитайте количество тепла, выделяемого во время реакции нейтрализации:
    произведенного тепла = общая масса × удельная теплоемкость × изменение температуры
    q = м всего × C г × ΔT

    м всего = масса (NaOH) + масса (HCl) = 50,0 + 50,0 = 100,0 г
    C г = 4,18 Дж ° C -1 г -1
    ΔT = T f - T i = 24.6 - 18,0 = 6,6 ° С

    q = 100,0 × 4,18 × 6,6 = 2758,8 Дж

  4. Рассчитайте количество произведенной воды в молях:
    OH - (водн.) + H + (водн.) → H 2 O (л)
    1 моль OH - (водн.) + 1 моль H + (водн.) → 1 моль H 2 O
    моль (H 2 O) = моль (OH - (водн.) )
    моль (OH - (водн.) ) = концентрация (моль л -1 ) ) × объем (л)
    = 1.0 × 50,0 / 1000 = 0,050 моль
    моль произведенной воды = 0,050 моль
  5. Рассчитайте количество тепла, выделяемого на моль произведенной воды, ΔH нейтралов :
    ΔH нейтралит будет отрицательным, потому что реакция экзотермическая
    ΔH нейтралов = количество тепла, выделяемого на моль воды
    = -1 × q ÷ моль воды
    ΔH нейтр = -1 × 2758,8 ÷ 0,050
    = -55176.0 Дж моль -1

    Мы можем преобразовать Дж в кДж, разделив на 1000:
    ΔH нейтралов = -55176,0 Дж моль -1 ÷ 1000 Дж / кДж = 55,2 кДж моль -1

Энтальпия нейтрализации: сильная дипротонная кислота и сильное одноосновное основание

Описанный выше эксперимент повторяется с использованием 50,0 мл 1,0 моль л гидроксида натрия -1 , сильного одноосновного основания и 1.0 моль л -1 серной кислоты, сильной дипротонной кислоты, вместо 1,0 моль л -1 соляной кислоты, сильной монопротонной кислоты.

При нанесении на график, как показано ниже, результаты второго эксперимента выглядят иначе, чем результаты первого эксперимента :

температура
° C
График

Общий объем добавленной кислоты (мл)

Первоначально температура реакционной смеси в обоих экспериментах увеличивается по мере добавления кислоты.
В результате реакции образуется энергия (тепло). Реакция экзотермическая.

Максимальная температура, достигнутая для реакции с H 2 SO 4 (водн.) , выше максимальной температуры, достигаемой для реакции с HCl (водн.) .

Объем H 2 SO (водн.) , добавленный для достижения максимальной температуры, меньше объема HCl (водн.) , необходимого для достижения максимальной температуры.

Для реакции HCl (водн.) + NaOH (водн.) → NaCl (водн.) + H 2 O (л)
было найдено, что ΔH = -55,2 кДж моль -1 ( на моль образовавшейся воды)
So, H + (водн.) + OH - → H 2 O (л) ΔH нейтр = -55,2 кДж моль -1

Для реакции H 2 SO 4 (водн.) + 2NaOH (водн.) → Na 2 SO 4 (водн.) + 2H 2 O (л)
2H + (водн.) + 2OH - (водн.) → 2H 2 O (л)
так, H + (водн.) + OH - (водн.) → H 2 O (л)
Мы прогнозируем, что ΔH нейтр = -55.2 кДж моль -1

Мы можем использовать результаты второго эксперимента, чтобы вычислить значение молярной теплоты нейтрализации (ΔH нейтрализатор ) и посмотреть, согласуются ли они с нашим предсказанием.

Рассчитайте молярную теплоту нейтрализации реакции:

H 2 SO 4 (водн.) + 2NaOH (водн.) → Na 2 SO 4 (водн.) + 2H 2 O (л)

  1. Извлеките данные, необходимые для расчета молярной теплоты нейтрализации для этой реакции:
    V (NaOH) = объем NaOH (водн.) в калориметре = 50.0 мл
    V (H 2 SO 4 ) = объем H 2 SO 4 (водн.) , добавленный для достижения нейтрализации = 25,0 мл
    c (NaOH) = концентрация NaOH (водн.) = 1,0 моль л -1
    c (H 2 SO 4 ) = концентрация H 2 SO 4 (водн. ) = 1,0 моль л -1
    T i = начальная температура растворов перед добавлением = 18,0 ° C
    T f = конечная температура раствора при нейтрализации = 26.9 ° С
    d = плотность растворов = 1 г · мл -1 (предполагается)
    C г = удельная теплоемкость растворов = 4,18 Дж ° C -1 г -1 (предполагается)
    q = тепло, выделяющееся во время реакции нейтрализации =? J
  2. Проверить единицы на соответствие и при необходимости преобразовать:
    Перевести объем растворов (мл) в массу (г):
    плотность × объем = масса
    , поскольку плотность = 1 г мл -1 :
    1 × объем (мл) = масса (г)
    масса (NaOH) = 50.0 г
    масса (H 2 SO 4 ) = 25,0 г
  3. Рассчитайте количество тепла, выделяемого во время реакции нейтрализации:
    произведенного тепла = общая масса × удельная теплоемкость × изменение температуры
    q = м всего × C г × ΔT

    м всего = масса (NaOH) + масса (H 2 SO 4 () = 50,0 + 25,0 = 75,0 г
    C г = 4.18 Дж ° C -1 г -1
    ΔT = T f - T i = 26,9 - 18,0 = 8,9 ° C

    q = 75,0 × 4,18 × 8,9 = 2790,2 Дж

  4. Рассчитайте количество произведенной воды в молях:

    OH - (водн.) + H + (водн.) → H 2 O (л)

    1 моль OH - (водн.) + 1 моль H + (водн.) → 1 моль H 2 O

    моль (H 2 O) = моль (OH - (водн.) )
    моль (OH - (водн.) ) = концентрация (моль л -1 ) × объем (л)
    = 1.0 × 50,0 / 1000
    = 0,050 моль
    моль произведенной воды = 0,050 моль

  5. Рассчитайте количество тепла, выделяемого на моль произведенной воды, ΔH нейтралов :
    ΔH нейтралит будет отрицательным, потому что реакция экзотермическая
    ΔH нейтралов = количество тепла, выделяемого на моль воды
    = -1 × q ÷ моль воды
    ΔH нейтр = -1 × 2790,2 ÷ 0,050
    = -55803 Дж моль -1 (произведенной воды)
    Мы можем разделить Дж на 1000, чтобы преобразовать это изменение энтальпии в кДж на моль:
    ΔH нейтр = 55803 Дж моль -1 ÷ 1000 Дж / кДж
    = 55.8 кДж моль -1 (произведенной воды)
  6. Сравните молярную теплоту нейтрализации для:
    HCl (водн.) + NaOH (водн.) → NaCl (водн.) + H 2 O (л) ΔH нейтралы = -55,2 кДж моль -1 ( воды)
    H 2 SO 4 (водн.) + 2NaOH (водн.) → Na 2 SO 4 (водн.) + 2H 2 O (л) ΔH нейтралов = -55.8 кДж моль -1 (воды)

    Между двумя значениями молярной теплоты нейтрализации существует близкое соответствие, поэтому мы можем обобщить и сказать, что молярная теплота нейтрализации для реакции между сильной кислотой и сильным основанием является постоянной.

Молярная энтальпия нейтрализации: слабая кислота + сильное основание

Описанный выше эксперимент повторяется с использованием 50,0 мл 1,0 моль л-1 гидроксида натрия, сильного одноосновного основания и 1.0 моль цианида водорода L-1 (HCN), слабая монопротонная кислота (K a ≈ 6 × 10 -10 ), вместо 1,0 моль соляной кислоты L-1, сильная монопротонная кислота.

Результаты этих экспериментов показаны на графике ниже:

температура
° C
График

Общий объем добавленной кислоты (мл)

Первоначально температура реакционной смеси в обоих экспериментах увеличивается по мере добавления кислоты.
В результате реакции образуется энергия (тепло). Реакция экзотермическая.

Максимальная температура, достигнутая для реакции с HCN (водн.) , намного меньше максимальной температуры, достигаемой для реакции с HCl (водн.) .

Объем HCN (водн.) , добавленный для достижения максимальной температуры, такой же, как объем HCl (водн.) , необходимый для достижения максимальной температуры (оба объема составляют 50,0 мл).

Для реакции HCl (водн.) + NaOH (водн.) → NaCl (водн.) + H 2 O (л)
было найдено, что ΔH = -55,2 кДж моль -1 ( на моль образовавшейся воды)
So, H + (водн.) + OH - → H 2 O (л) ΔH нейтр = -55,2 кДж моль -1

Для реакции HCN (водн.) + NaOH (водн.) → NaCN (водн.) + H 2 O (л)
Будет ли ΔH для этой реакции одинаковым (-55.2 кДж моль -1 )?

Мы можем использовать результаты эксперимента HCN, чтобы вычислить значение молярной теплоты нейтрализации (ΔH , нейтраль ), и увидеть.

  1. Извлеките данные, необходимые для расчета молярной теплоты нейтрализации для этой реакции:
    V (NaOH) = объем NaOH (водн.) в калориметре = 50,0 мл
    V (HCN) = объем HCN (водн.) , добавленный для достижения нейтрализации = 50.0 мл
    c (NaOH) = концентрация NaOH (водн.) = 1,0 моль л -1
    c (HCN) = концентрация HCN (водн.) = 1,0 моль л -1
    T и = начальная температура растворов перед добавками = 18,0 ° C
    T f = конечная температура раствора при нейтрализации = 19,2 ° C
    d = плотность растворов = 1 г · мл -1 (предполагается)
    C г = удельная теплоемкость растворов = 4.18 Дж ° C -1 г -1 (предположительно)
    q = тепло, выделяющееся во время реакции нейтрализации =? J
  2. Проверить единицы на соответствие и при необходимости преобразовать:
    Перевести объем растворов (мл) в массу (г):
    плотность × объем = масса
    , поскольку плотность = 1 г · мл -1 (предполагается):
    1 × объем (мл) = масса (г)
    масса (NaOH) = 50,0 г
    масса (HCN) = 50.0 г
  3. Рассчитайте количество тепла, выделяемого во время реакции нейтрализации:
    произведенного тепла = общая масса × удельная теплоемкость × изменение температуры
    q = м всего × C г × ΔT

    м всего = масса (NaOH) + масса (HCN) = 50,0 + 50,0 = 100,0 г
    C г = 4,18 Дж ° C -1 г -1
    ΔT = T f - T i = 19.2 - 18,0 = 1,2 ° С

    q = 100,0 × 4,18 × 1,2 = 501,6 Дж

  4. Рассчитайте количество произведенной воды в молях:
    NaOH (водн.) + HCN (водн.) → NaCN (водн.) + H 2 O (л)
    моль (H 2 O) = моль (NaOH)
    моль (NaOH (водн.) ) = концентрация (моль л -1 ) × объем (л)
    = 1.0 × 50,0 / 1000 = 0,050 моль
    моль произведенной воды = 0,050 моль
  5. Рассчитайте количество тепла, выделяемого на моль произведенной воды, ΔH нейтралов :
    ΔH нейтралит будет отрицательным, потому что реакция экзотермическая
    ΔH нейтралов = количество тепла, выделяемого на моль воды
    = -1 × q ÷ моль воды
    ΔH нейтр = -1 × 501,6 ÷ 0,050
    = -10032 Дж / моль -1

    Мы можем преобразовать Дж в кДж, разделив на 1000:
    ΔH нейтраль = -10032 Дж моль -1 ÷ 1000 Дж / кДж
    = -10.0 кДж моль -1

  6. Сравните молярную теплоту нейтрализации для нейрализации NaOH (водн.) как HCl (водн.) , так и HCN (водн.) :
    HCl (водн.) + NaOH (водн.) → NaCl (водн.) + H 2 O (л) ΔH нейтралов = -55,2 кДж моль -1 ( воды)
    HCN (водн.) + NaOH (водн.) → NaCN (водн.) + H 2 O (л) ΔH нейтр. = -10.0 кДж моль -1 (воды)

    Теплота, выделяемая на моль воды для реакции с цианистым водородом, намного меньше тепла, выделяемого на моль воды для реакции с соляной кислотой.

Разница в молярных теплотах нейтрализации обусловлена ​​типом протекающей реакции:

  • Сильная кислота + сильное основание Реакция:

    ⚛ Сильное основание, NaOH, полностью диссоциирует в воде.Реагирующий компонент - OH - (водн.)

    ⚛ Сильная кислота, HCl, полностью диссоциирует в воде. Реагирующий компонент: H + (водн.)

    ⚛ Таким образом, реакция является реакцией нейтрализации Аррениуса:

    H + (водн.) + OH - (водн.) → H 2 O (л)

    ⚛ Нет необходимости разрывать связи в сильной кислоте или сильном основании, энергия не теряется при разрыве связей.

    ⚛ Энергия образуется, когда связи H-O образуются в продукте H 2 O.

  • Слабая кислота + сильное основание

    ⚛ Сильное основание, NaOH, полностью диссоциирует в воде. Реагирующий компонент - OH - (водн.)

    ⚛ Слабая кислота, HCN, лишь частично диссоциирует в воде.
    Большинство кислот в растворе представляют собой недиссоциированные молекулы HCN.

    ⚛ Таким образом, реакция является реакцией переноса протона Бренстеда-Лоури:

    HCN (водн.) + OH - (водн.) → CN - (водн.) + H 2 O (л)

    ⚛ Для того, чтобы эта реакция произошла, связи H-C в молекулах HCN должны быть разорваны до того, как могут образоваться молекулы H 2 O.
    Для разрыва ковалентных связей требуется энергия.

    ⚛ Таким образом, даже если мы можем ожидать, что в реакциях HCl и HCN будет произведено одинаковое количество энергии, потому что обе реакции производят одинаковое количество молей H 2 O, мы видим, что энергия будет затрачена на разрушение связей в HCN, поэтому общее количество энергии будет меньше, чем при реакции HCl + NaOH.

Тепло, выделяемое на моль, когда слабая кислота нейтрализует сильное основание, меньше количества тепла, выделяемого на моль, когда сильная кислота нейтрализует сильное основание.


Сноски

1. Лучшим методом измерения теплоты нейтрализации является использование адиабатического калориметра, снабженного электронагревателем. Описание этого типа калориметра можно найти в руководстве по калориметрии.

2. Вы найдете несколько иные значения, указанные для молярной теплоты нейтрализации, в основном потому, что реакция нейтрализации зависит от температуры, при которой происходит реакция.Как правило, указанные вами значения будут находиться в диапазоне от 55 кДж моль -1 до 58 кДж моль -1 и относятся к реакциям, протекающим при температуре окружающей среды в лаборатории.

3. Температура, вероятно, будет снижаться по мере добавления кислоты, поскольку тепло, которое было произведено в результате завершенной реакции, рассеивается в большей массе раствора.

,

Что такое энтальпия нейтрализации?

Какова энтальпия (теплота) нейтрализации?

Люди также спрашивают

Определение теплоты нейтрализации сильной кислоты и сильного основания

Определение теплоты нейтрализации:

Теплоты нейтрализации между сильными кислотами и сильными щелочами всегда одно и то же.

Эксперимент с теплотой нейтрализации

Цель: Определить теплоту нейтрализации.
Материалы: 2,0 ​​моль дм -3 соляная кислота, 2,0 моль дм -3 раствор гидроксида натрия, 2,0 моль дм -3 азотная кислота, 2,0 моль дм -3 раствор гидроксида калия.
Аппарат: 50 см 3 мерные цилиндры, термометр, пластиковые стаканчики с крышками.
Мера безопасности:
Обращайтесь с химическими веществами осторожно.
Пользоваться защитными очками.
Осторожно: Перемешивайте смесь в течение всего эксперимента.
Процедура:

  1. 50 см 3 2,0 моль дм -3 гидроксид натрия кислоту отмеряют с помощью другого мерного цилиндра и выливают в пластиковый стакан. Начальная температура раствора измеряется через несколько минут.
  2. 50 см 3 2,0 моль дм -3 соляной кислоты отмеряют с помощью другого мерного цилиндра и переливают в пластиковый стаканчик. Начальная температура раствора измеряется через несколько минут.
  3. Затем соляную кислоту быстро и осторожно вливают в раствор гидроксида натрия.
  4. Смесь перемешивают с помощью термометра и регистрируют наивысшую достигнутую температуру.
  5. Шаги с 1 по 4 повторяются с использованием азотной кислоты и раствора гидроксида калия для замены соляной кислоты и раствора гидроксида натрия, при этом другие факторы остаются без изменений.

Результаты:

Интерпретация данных:
1.Взаимодействие раствора гидроксида натрия и соляной кислоты



2. Взаимодействие раствора гидроксида калия и азотной кислоты

Обсуждение:
  1. Обнаружено, что теплота нейтрализации гидроксида натрия и соляной кислоты кислота и теплота нейтрализации гидроксида калия и азотной кислоты одинаковы. Это потому, что обе реакции происходят между сильной монопротоновой кислотой и сильной щелочью.
    H + (водн.) + OH - (водн.) → H 2 O (l) ΔH = -57,3 кДж
  2. Установлено, что величина теплоты нейтрализации, полученная в эксперименте, меньше, чем Теоретическое значение, ΔH = -57,3 кДж моль -1 . Это связано с тем, что часть тепла теряется в окружающую среду.
  3. Необходимо быстро смешать кислоту и щелочь, чтобы уменьшить потери тепла в окружающую среду.
  4. Пластиковый стаканчик используется для уменьшения потерь тепла в окружающую среду.

Заключение:
Теплота нейтрализации между сильной монопротоновой кислотой и сильной щелочью составляет -57.3 кДж моль -1 .

Эксперимент по определению теплоты нейтрализации кислот и щелочей

Цель: Определение и сравнение теплоты нейтрализации между кислотами и щелочами разной силы.
Материалы: 2,0 ​​моль дм -3 соляная кислота, 2,0 моль дм -3 раствор гидроксида натрия, 2,0 моль дм -3 этановая кислота, 2,0 моль дм -3 раствор аммиака.
Аппарат: 50 см 3 мерные цилиндры, термометр, пластиковые стаканчики с крышками.
Процедура:

  1. 50 см 3 2,0 моль-дм -3 Раствор гидроксида натрия отмеряют с помощью мерного цилиндра и переливают в пластиковый стаканчик. Начальная температура раствора измеряется через несколько минут.
  2. 50 см 3 2,0 моль дм -3 соляной кислоты отмеряют с помощью другого мерного цилиндра и переливают в пластиковый стаканчик. Начальная температура раствора измеряется через несколько минут.
  3. Затем соляную кислоту быстро и осторожно вливают в раствор гидроксида натрия.
  4. Смесь перемешивают с помощью термометра и регистрируют наивысшую достигнутую температуру.
  5. Шаги с 1 по 4 повторяются с использованием
    • раствора гидроксида натрия и этановой кислоты
    • раствора аммиака и соляной кислоты
    • раствора аммиака и этановой кислоты

Результаты:

1. Результаты эксперимента показано в таблице ниже.


2. Температура всех образующихся смесей повышается.
3. Повышение температуры реагирующей смеси происходит в следующем порядке: θ 1 > θ 2 > θ 3 > θ 4 .

Обсуждение:

  1. Теплота нейтрализации для реакции между сильной кислотой и сильной щелочью самая высокая, тогда как теплота нейтрализации для реакции между слабой кислотой и слабой щелочью самая низкая.
  2. Теплота нейтрализации для реакций между кислотами и щелочами уменьшается в следующем порядке:
  3. Этановая кислота - слабая кислота, а раствор аммиака - слабая щелочь, они оба частично диссоциируют при растворении в воде. Большая часть этановой кислоты и раствора аммиака все еще существует в виде молекул.
  4. Часть тепла, выделяемого во время реакции нейтрализации, используется для полной диссоциации слабой кислоты или слабой щелочи в воде.
  5. Для реакции между этановой кислотой и раствором аммиака теплота нейтрализации самая низкая.Это связано с тем, что требуется гораздо больше энергии для полной диссоциации как слабой кислоты, так и слабой щелочи с образованием ионов водорода и гидроксид-ионов, которые затем взаимодействуют вместе с образованием одного моля воды.
  6. Уравнения реакций нейтрализации следующие.
  7. Необходимо быстро смешать кислоту и щелочь, чтобы уменьшить потери тепла в окружающую среду.
  8. В этом эксперименте используется пластиковый стакан, чтобы уменьшить потери тепла в окружающую среду.

Заключение:
Теплота нейтрализации самая высокая для реакции между сильной кислотой и сильной щелочью и самая низкая для реакции между слабой кислотой и слабой щелочью.

Как рассчитать теплоту нейтрализации с помощью растворов

1. В эксперименте для определения теплоты нейтрализации добавляется 50 см 3 1,0 моль дм -3 серной кислоты при 28,5 ° C до 50 см 3 2,0 моль дм -3 раствор гидроксида калия, который также находится при 28,5 ° C в пластиковом стакане с крышкой. Затем смесь перемешивают, и максимальная температура достигает 41,5 ° C. Рассчитайте теплоту нейтрализации.
[Удельная теплоемкость раствора: 4,2 Дж · г -1 ° C -1 ; плотность раствора: 1 г · см. -3 ]
Раствор:


Теплота нейтрализации между серной кислотой и раствором гидроксида калия составляет -54,6 кДж моль -1 .

2. Студент провел эксперимент по исследованию изменения температуры во время титрования раствора гидроксида натрия и соляной кислоты.
5,0 см 3 из м моль дм -3 соляная кислота добавляется к 50.0 см 3 2,0 моль дм -3 раствор гидроксида натрия. Смесь перемешивают и затем записывают наивысшую температуру. Быстро добавляют еще 5,0 см 3 соляной кислоты и процесс повторяют до тех пор, пока не будет добавлено всего 50,0 см 3 кислоты. Результаты эксперимента представлены на рисунке.


(a) (i) Какова начальная температура раствора гидроксида натрия?
(ii) Какая самая высокая температура смеси?
(b) Каков объем соляной кислоты в конечной точке?
(c) Какова стоимость м ?
(d) Что такое теплота нейтрализации?
[Удельная теплоемкость раствора: 4.2 Дж г -1 ° C -1 ; плотность раствора: 1 г см. -3 ]
Раствор:

Теплота нейтрализации между соляной кислотой и раствором гидроксида натрия составляет -49,98 кДж моль -1 .

3. Термохимическое уравнение реакции между азотной кислотой и раствором гидроксида натрия показано ниже.
HNO 3 , (водн.) + NaOH (водн.) → NaNO 3 (водн.) + H 2 O (л) ΔH = -57,3 кДж
При 250 см 3 из 1.0 моль дм -3 азотная кислота добавлена ​​к 200 см 3 2,0 моль дм -3 раствор гидроксида натрия, каково изменение температуры?
[Удельная теплоемкость раствора: 4,2 Дж · г -1 ° C -1 ; плотность раствора: 1 г / см -3 ]
Раствор:

.

Смотрите также