3.entalpia de neutralizare

5/17/2018 3.entalpia de neutralizare - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/3entalpia-de-neutralizare-55b07d8e90fed 1/3

3. Termochimie. Determinarea entalpiei de neutralizare

Principiul lucrării:

Termochimia se ocupa cu studiul efectelor termice care insotesc reactiile chimice. Prinefect termic al unei reactii chimice se intelege cantitatea de caldura degajata sau absorbita incursul reactiilor chimice. Deoarece majoritatea reactiilor chimice au loc la presiune constanta,caldura de reactie este definita prin variatia entalpiei de reactie, Q p= ∆H. Procesul chimic încare sistemul reactant cedează căldura mediului exterior se numesc reacţii exoterme ∆H< 0,iar cel în care sistemul absoarbe căldură din mediul exterior ∆H>0 se numesc reacţii

endoterme.Căldura de neutralizare a unui acid cu o bază reprezintă cantitatea de căldură degajată la

formarea unui mol de apă (H2O) dintr-un ion gram de protoni hidrataţi H3O+ şi un ion gram de

grupe hidroxil HO−

. Pentru reacţiile dintre acizii şi bazele tari, în soluţii apoase diluate, entalpiade neutralizare are aceeaşi valoare, egală cu -13,7 kcal/mol, sau – 57,3kJ/mol la 18oC (291 K)şi 1 atm, indiferent de natura acidului şi a bazei.

Aşadar, la neutralizarea acizilor tari cu baze tari în soluţie apoasă se produce practicreacţia de formare a unui mol de apă:

Haq+ + HO-

aq →H2O (1)aceasta deoarece acizii şi bazele tari, fiind electroliţi tari, sunt total disociaţi şi prin urmarereacţia de neutralizare se poate scrie ca o reacţie ionică.

Exemplu: ( ) ( )( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )H Cl Na OH Na Cl H Oaq aq aq aq aq aq+ − + − + −

+ + + → + + 2 1 (2)

în care, reducând termenii asemenea rezultă ecuaţia (1).

Când acidul, baza sau ambele sunt electroliţi slabi, deci sunt parţial disociaţi în soluţie,entalpia de neutralizare este mai mică, datorită energiei consumate pentru disocierea lor.

Scopul lucrării: este de a determina entalpa de neutralizare pentru următoarele reacţii:HCl + NaOH→ NaCl + H2O (3)

H2SO4 +2 NaOH→Na2SO4 + 2H2O (4)

HCl +NH4OH→NH4Cl + H2O (5)

Aparatură şi substanţe: Aparatură: calorimetru, cilindri gradaţi, termometru Substanţe: soluţii de HCl 1N, H2SO4 1N, NaOH 0,5N şi NH4OH 0,5NAparatul cu ajutorul căruia se măsoară efectele termice ale proceselor chimice şi fizice

în condiţii adiabatice, se numeşte calorimetru. În laboratoarele de chimie generală se va folosidrept sistem adiabat un pahar Berzelius aflat într-un vas cilindric de protecţie din polistiren,care asigură izolarea temică. În paharul de sticlă se introduc soluţiile şi termometrul, iar agitareamecanică se realizează mişcând cu grijă sistemul pentru uniformizarea temperaturii.

Modul de lucru:

• se introduc în paharul Berzelius aflat in sistemului calorimetric 25 mL soluţie de HCl1N şi se citeşte, după aproximativ 3 minute, temperatura acestei soluţii (ti) cu ajutorul

unui termometru;



• se adaugă 50 mL NaOH 0,5 N, la aceeaşi temperatură, peste soluţia aflată în paharulBerzelius din calorimetru;

• din momentul amestecării se urmăreşte variaţia temperaturii până când ea devineconstantă şi se notează valoarea ei (tf ).

Se procedează similar şi pentru celelalte reacţii de neutralizare indicate mai sus, folosindurmătoarele volume de soluţii:

25 mL soluţie H2SO4 1N şi 50 mL soluţie NaOH 0,5 N;sau 25 mL soluţie HCl 1N şi 50 mL soluţie NH4OH 0,5 N.

Calcule şi rezultate:

Caldura mediului in care a avut loc fiecare reactie se calculeaza cu ecuaţiea

calorimetrica:

Q=(mcalorimetru ∙ ccalorimetru + msol.acidă ∙ cacid + msol.bază ∙ cbază) ∙ (tf -ti) (6)

în care se cunosc:mcalorimetru ∙ ccalorimetru = 20 cal/grad şi reprezintă capacitatea calorică a

calorimetrului (Cvas);mcalorimetru – masa calorimetrului; ccalorimetru – caldura specifica a calorimetruluimsol.acidă – masa solutiei acide: msol.acid = Vsol.acid ∙ ρ sol.acid (grame) unde Vsol.acid este

volumul de acid exprimat in mL si ρ sol.acid este densitatea solutiei acide exprimata in g/cm3

msol.bază – masa solutiei de baza: msol.bază = Vsol. bază ∙ ρ sol. bază (grame) unde Vsol. bază este

volumul de baza exprimat in mL si ρ sol. bază este densitatea solutiei bazice exprimata in g/cm3

ρ acid = ρ bază = 1,06 g/cm3

cacid = c bază = 0,931 cal/g.grad

Se calculeaza entalpia de neutralizare (∆Hneutralizare) cu relatia:

∆Hneutralizare = -Q/n (7)unde:n - numărul de echivalenţi din volumul de 25 mL, respectiv 50 de mL, de acid sau bază folosiţi,care se calculează astfel:25 mL sol.HCl 1N..................................n echivalenţi HCl1000 mL sol.HCl 1N...........................1 E

gHCl ⇒n = 0,025echivalenţi HCl

sau50 mL sol.NaOH 0,5N........................n echivalenţi NaOH1000 mL .......................................1 Eg NaOH ⇒n = 0,025 echivalenţi NaOH

Se alcătuieşte tabelul urmator:



Reacţia studiată ti

(oC)

tf

(oC)

∆t

(oC)

Q(cal)

∆ H (cal/echiv)

∆ H (KJ/echiv)

HCl+NaOH→ NaCl+H2O

H2SO4+2NaOH→ Na2SO4+2H2O

HCl +NH4OH→ NH4Cl +H2O

1 cal = 4,18 J

Interpretarea rezultatelor : Se stabileşte natura endotermă sau exotermă a procesului studiat.

Exercitii:

1. Să se scrie ionic reacţia de neutralizare KOH + HNO3 şi LiOH + H2SO4

2. La neutralizarea a 30 cm3

HCl 1N cu 60 cm3

NaOH 0,5 N s-a observat o diferenţă detemperatură de aproximativ 2,2

oC. Să se calculeze entalpia de reacţie dacă Cvas= 100 cal/grad.

3. Ce volum de HCl 1N trebuie introdus în vasul calorimetric, ştiind că la neutralizare au fost

folosiţi 60 mL NaOH, iar Cvas =100 cal/grad şi ΔH = - 13.5 Kcal/mol.4. Sa se calculeze volumul de soluţie acidă necesar neutralizării unui volum de 40 mL soluţie

NaOH 1N ştiind că entalpia de reacţie este egală cu 1100 cal/mol Variatia de temperaturăînregistrată de-a lungul reacţie a fost de 3 grade.5. Să se determine capacitatea calorică a calorimetrului (Cvas), ştiind că la neutralizarea unuivolum de 100 mL de NaOH 0,1 N cu 50 mL H2SO4 0,1 N, s-a înregistrat o variaţie atemperaturii de 4 oC.

Entalpia de reacţie este de - 18,5 Kcal/mol.6. Să se determine variaţia de temperatură care are loc la neutralizarea unui volum de 50 mL

NH4OH 0,5 N cu 25 mL H2SO4 0,1 N ştiind că Cvas= 100 cal/grad, iar entalpia de neutralizare

este – 9,5 Kcal/mol.

3.entalpia de neutralizare

Documents

Transcript of 3.entalpia de neutralizare