Энтальпия өзгерісін өлшеу. Практикалық жұмыс № 1 «Бейтараптану реакциясының жылу тиімділігін анықтау». Химия, 10 сынып, презентация.

10.3В

Энтальпия өзгерісі өлшеу

CALORIMETRY

Күтілетін нәтиже:

Тәжірибе мәліметтері арқылы энтальпия өзгерісін өлшеуге болатын калориметриялық әдістің мәнін түсіне отырып, практикада энтальпия өзгерісін анықтау алады.

Практикалық жұмыс № 1 «Бейтараптану реакциясының жылу тиімділігін анықтау»

Есеп жаттығулар: қарапайым «бейтараптану реакция» энтальпия өзгерісі есептеу

Химиялық реакциядағы - энергетика

Химиялық өзгерістер нәтижесінде атомдардың, иондардың, молекулалардың құрылысы өзгертіліп, құрылуымен қатар жылу, жарық, электр энергиясы бөлінеді, яғни химиялық энергия басқа энергия түріне айналады.

Химиялық реакциялардың жылу эффектілерін калориметрде өлшейді.

Калориметрия энтальпия өзгерісін практикалық анықтау болатын әдіс

Әдетте судың қызуы мен сууына байланысты өлшенеді

судың реакцияда қызуы экзотермиялық

судың реакцияда салқындауы эндотермиялық болады.

Есептеу заттың температурасын өзгертуге кеткен энергияны есептеуге болады q = m x c x DT мұндағы

q = жылу энергиясы кДж

m = масса kг

C = меншікті жылу сыйымдылығы kДж K -1 kг-1 [ су 4.18 ]

DT= температура өзгерісі K

Энтальпия өзгерісін өлшеу.

q

n (моль)

∆H =

q = m c ∆T

1г суды

қажет энергия мөлшері =

4.18 J

1ºC қыздыру

= 8.36 J

1г суды

2 x 4.18 J

2ºC қыздыру

қажет энергия мөлшері

1г мысды

0.39 J

1ºC қыздыру

= 19.5 J

10г мысды

10 x 5 x 0.39

5ºC қыздыру

қажет энергия мөлшері =

қажет энергия мөлшері

Energy required / қажет энергиясы (q) =

mass heated /массасы (m)

x

energy needed to make 1 g of substance 1ºC hotter

1г заттарды 1ºC қыздыру үшін қажетті энергия

x

Температураөзгерісі (∆T)

Қажет энергия мөлшері (q) =

(c) жылу сыйымдылығы

Массасы (m)

x

x

температура өзгерісі(∆T)

Мысал 2

Оқшауланған стаканда 25 см3 2.0 М NaOH дейін 25 см3 2.0 М HCl қосылды. Екі ерітіндінің бастапқы температурасы 20°C болды. Ерітінділерді араластырған соң температурасы 33°C-қа дейін көтерілді. Бейтараптанудың реакциясының молальды энтальпия өзгерісін есептеңіз. [Судың меншікті жылу сыйымдылығы (с) - 4,18 кДж К-1 кг-1]

NaOH + HCl ——> NaCl + H2O

Температура өзгерісі (DT) = 306K – 293K = 13K

Алынған ерітіндінің көлемі = 25 + 25 = 50cm3 = 0.05 dm3

Судың эквивалентті массасы = 50g = 0.05 kg

(density is 1g per cm3)

Суды жылу сіңіреді (q) = m x c x DT = 0.05 x 4.18 x 13 = 2.717 kJ

Mоль HCl әрекеттеседі = 2 x 25/1000 = 0.05 mol

Moль NaOH әрекеттеседі = 2 x 25/1000 = 0.05 mol

Реакция нәтижесінде түзілген судың моль = 0.05 mol

Моль бойынша энтальпия өзгерісі (DH) = энергия / Судың моль саны = 2.717 / 0.05

= 54.34 kJ mol -1

Қарапайым энтальпия өзгерісі

Бейтараптану энтальпиясын анықтау

25 cm3 of 2.0 mol dm-3 азот қышқылына 25 cm3 of 2.0 mol dm-3 калий гидроксиді ерітіндісі қосылды. Температура 13.7C-ге өсті. Бейтараптану реакциясының энтальпия өзгерісін есепте. Ерітіндінің тығыздығы 1.00 g cm-3, ерітіндінің меншікті жылу сиымдылығы 4.18 Дж г-1 K-1.

q = mc∆T

m = 50

q = 50 x 4.18 x 13.7 = 2863 J

∆H = q /n

n HNO3 = с x V

∆H = –2.863 / 0.050

∆T = 13.7

c = 4.18

= -57.26 kДж мoль-1

= 2.0 x 25/1000 = 0.050

n KOH = c x V

= 2.0 x 25/1000 = 0.050

HNO3 + KOH → NaNO3 + H2O

50 мл 1,0 моль дм-3 азот қышқылына 20 мл 1,0 моль дм-3 барий гидроксиді ерітіндісін қосды. Температура 7,90С-қа өсті. Бейтараптану реакциясының энтальпиясын есептеңіз (азот қышқылы артық мөлшерде болғанда). Ерітіндінің тығыздығы 1,00 г/см-3 болса, ерітіндінің меншікті жылу сыйымдылығы 4,18 Джг-1 К-1 .

q = mc∆T

m = 70

q = 70 x 4.18 x 7.9 = 2312 J

∆H = q / n

n HNO3 = C x V

∆H = –2.312 / 0.020

∆T = 7.9

c = 4.18

= -115,6 kJ mol-1

= 1.0 x 50/1000 = 0.050

n Ba(OH)2 = C x V

= 1.0 x 20/1000 = 0.020

2 HNO3 + Ba(OH)2 → Ba(NO3)2 + 2 H2O

артық

100 см3 0,20 моль*дм-3 мыс сульфатты ерітіндісі калориметрге қойылды және 2,0г магний ұнтағы қосылды. Ерітінді температурасы 25,10С-қа дейін көтерілді. Қандай реагенттің артық мөлшерді болатындығын анықтаңыз және реакцияның энтальпия өзгерісін есептеңіз. Ерітіндінің тығыздығы 1,00 г см-3 болса, ерітіндінің меншікті жылу сыйымдылығы 4,18 Джг-1 К-1. Бұл жағдайда металлдардың меншікті жылу сыйымдылығы ескерілмейді.

q = mc∆T

m = 100

q = 100 x 4.18 x 25.1 = 10490 J

∆H = q /моль

n CuSO4 = C x V

∆H = –10.49 / 0.020

∆T = 25.1

c = 4.18

= -525 kJ mol-1

= 0.20 x 100/1000 = 0.020

n(Mg) = m/ M

= 2.0 / 24.3 = 0.0823

CuSO4 + Mg → MgSO4 + Cu

артық

25 см3 1.00 моль см-3 мыс сульфатты ерітінді калориметрге қойып, 6,0 г мырыш ұнтағын қосды. Ерітіндінің температурасы 50,00С-қа дейін көтерілді. Қандай реагенттің артық мөлшерде болатындығын анықтаңыз және реакцияның энтальпия өзгерісін есептеңіз. Ерітіндінің тығыздығы 1,00 г см-3 болса, ерітіндінің меншікті жылу сыйымдылығы 4,18 Джг-1 К-1. Металлдардың жылу сыйымдылығы ескерілмейді.

q = mc∆T

m = 25

q = 25 x 4.18 x 50.6 = 5288 J

∆H = q / n

n (CuSO4)= C x V

∆H = –5.288 / 0.025

∆T = 50.6

c = 4.18

= -212 kJ mol-1 (3 sig fig)

= 1.0 x 25/1000 = 0.025

n Zn = m / M

= 6.0 / 65.4 = 0.0917

CuSO4 + Zn → ZnSO4 + Cu

артық

50 см3 0,10 моль дм-3 күміс нитратының ерітіндісін калориметрге қойып, 0,2 г мырыш ұнтағын қосады. Ерітіндінің температурасы 4.30С-ге көтерілді. Қандай реагент артық мөлшерде алынғанын анықтаңыз және реакция энтальпия өзгерісін есептеңіз (мырыштың бір молына). Ерітіндінің тығыздығы 1,00 г/см-3 болса, ерітіндінің меншікті жылу сыйымдылығы 4,18 Джг-1 К-1. Металлдардың жылу сыйымдылығы ескерілмейді.

q = mc∆T

m = 50

q = 50 x 4.18 x 4.3 = 898.7 J

∆H = q /n

n (AgNO3) = C x V

∆H = –0.8987 / 0.0025

∆T = 4.3

c = 4.18

= -359 kJ mol-1

= 0.1 x 50/1000 = 0.005

n (Zn) = m / M

= 0.2 / 65.4 = 0.00306

2 AgNO3 + Zn → ZnNO3 + 2 Ag

артық

Энтальпия өзгерісін практикада анықтау

Энтальпия өзгеруін (жылу эффект) лабораторияда оңай есептеуге болады. Мұны көбіне реакция шекарасын қоршап жасайды: бұл кезде энергия алмасу жүзеге асады. Егер реакция экзотермиялық болса, онда су қызады, ал егер эндотермиялық болса, онда суиды. Егер судың температура өзгеруін өлшесе және су массасы мен оның меншікті жылу сыйымдылығы белгілі болса, бұл жағдайда химиялық реакция кезінде жұтқан немесе бөліп шығарған энергия мөлшерін табуға болады.

Мысал ретінде мырыш пен мыс сульфаты арасындағы орын басу реакциясын алуға болады.

Практикалық жұмыс

Калориметрия

Практикалық жұмыс - Калориметрия

Мақсаты: калориметрдегі реакция кезіндегі температураның өзгерісі арқылы энтальпия өзгерісін өлшеу.

Қажетті құрал-жабдықтар:

3г мырыш ұнтағы, мыс сульфатының 0,500моль дм-3 , калориметр,Spark универсал құралы, магнитті араластырғыш,милиметровка қағаз.

ҚТЕ

Практикалық жұмыс - Калориметрия Әдісі:

Мырыш сульфатының 3 грамын өлшеп алыңыз;

Пластик стаканды тазалап полистиролды табақшаға орналастырыңыз;

Пипеткамен 25 мл 0,500 моль/ дм 3 мыс сульфаты ерітіндісін өлшеп алып, пластик стаканға құйыңыз;

Полистиролды табақшаның қақпағын жауып,температура датчигін саңылауына салып, магнитті араластырғышқа орналастырыңыз;

Әрбір 30 секунд сайын температура көрсеткішін жазып отыру;

Тура 3 минуттан кейін мырыш ұнтағын саңылаудағы сүзгіш арқылы салыңыз.

Температура өзгерісін әрбір 30 секунд сайын жазып, осылайша 10 минут бақылау керек.

Практикалық жұмыс - Калориметрия

Тәжірибе мәліметтері:

Ескерту: 10 минут бойында температура өзгерісін бақылайды.Мұнда кестеде тек 4,5 минутқа құрылған.

График сызу (салу):

Уақыт пен температураның тәуелділік графигі тұрғызылады. Сол графиктен температураның көтерілген жоғарғы нүктесі мен төменгі нүктелеріне экстраполяциялау арқылы температура өзгерісін анықтап алады.

Қалыптастырушы бағалау

Қолданылған әдебиеттер:

1. https://www.youtube.com/watch?v=BsYLf9m2MDs

2. http://www.chemguide.co.uk/physical/energetics/practical.html#top

3.https://bilimland.kz/kk#lesson=11304 «Бейтараптану энтальпиясының тәжірибеде анықталуы» видео тәжірибе көру

SIMPLE MEASUREMENTS OF ENTHALPY CHANGES

4.http://www.chemguide.co.uk/physical/energetics/practical.html#top

5. www.knockhardy.org.uk/sci.htm презентация