Изучение тепловых процессов при растворении солей Работу выполнила ученица 10 а класса Степанова Мария.

Растворение перманганата калия

Целью данной работы является: разобраться в сущности процесса растворения, выяснить от чего он зависит; изучить тепловые эффекты растворения выяснить, как знания о растворении солей можно использовать на практике; сравнить полученные на практике результаты с теоретическими и данными, приведенными в справочных материалах.

Исходные веществаПродукты реакции -Q-Q +Q+Q Экзотермические Эндотермические Исходные веществаПродукты реакции

реакция горения углерода экзотермическая С (тв) + O 2 (г) = СO 2 (г) ΔΗ = -393 кДж, реакция разложения воды эндотермическая Н 2 0 (г) = Н 2 (г) + 1/20 2 (г) ΔΗ = 241 кДж

Если p=const, тепловой эффект = энтальпии(ΔΗ ).

Закон Гесса «Тепловой эффект химической реакции, проводимой в изобарно-изотермических или изохорно-изотермических условиях, зависит только от вида и состояния исходных веществ и продуктов реакции и не зависит от пути её протекания.» фундаментальный закон термохимии

Рассмотрим процесс растворения более подробно на примере растворения хлорида натрия в воде, где температура получаемого раствора несколько меньше температуры исходных компонентов.

1.Первая стадия - хлорид натрия испаряетсяв вакууме. NaCl ТВ = NaCl газ 2. Получающийся газообразный хлорид натрия затем диссоциирует на атомы натрия и хлора NaCl газ = Na газ + Cl газ 3. Далее атомы натрия и хлора превращаются в ионы: Na газ + Сl газ = Na + газ + Cl - газ 4. Ионизированные частицы переносятся из газовой фазы в растворитель, где происходит взаимодействие ионов с диполями растворителя Na + газ + Cl - газ + aq = Na + aq + Cl - aq

*Энтальпи́я, также тепловая функция и теплосодержание термодинамический потенциал, характеризующий состояние системы в термодинамическом равновесии при выборе в качестве независимых переменных давления, энтропии и числа частиц. Растворение и энтальпия растворения определяются природой растворенного вещества и растворителя.

Na + (газ) + e - (газ) + Cl (газ) Na + (газ) + Cl (газ) ΔН° раст NaCl(aq) ΔН сольв ΔН NaCl (крист.) Na(газ) + Cl (газ) Na(крист.) + Cl (газ) Na(крист.) + Cl 2 (газ) ΔН субл D(Cl 2 ) -Нf-Нf I EAEA цикл Борна-Габера Где I – потенциальная ионизация, E A – сродство к электрону, ΔH субл –энтальпия сублимации, D(Cl 2 ) – энтальпия диссоциации химической связи, ΔН f – энтальпия образования, ΔН° раст – энтальпия растворения для расчета энтальпии кристаллической решётки и энтальпии сольватации хлорида натрия

Экспериментальная часть

бихромат калия

хромат калия

бромид калия

хлорид калия

иодид калия

нитрат калия KNO 3

сульфат натрия

хлорид натрия

нитрат аммония

сульфат калия

нитрат натрия

сульфат меди

K 2 Cr 2 O 7 K 2 CrO 4 KBr KCL KI KNO 3 Na 2 SO 4 NaCl NH 4 NO 3 CuSO 4 K 2 SO 4 NaNO ,67г - 10,78г - 6,61г - 4,14г - 9,22г - 5,61г - 7,89г - 3,25г - 4,44г - 8,89г - 9,67г - 4,72г

схема калориметра термометр Бекмана

ΔH=K кал ·ΔT K кал =Σm·C ч (m 1 C 1 +m 2 C 2 +m 3 C 3 +m 4 C 4 )MT a Hm=Hm=

Соли Соотношение числа моль соли и воды ( 1:400) ΔT,°C ΔН m (эксп.), кДж/моль ΔН m (спр.), кДж/моль знак ΔН m Прим. K 2 Cr 2 O 7 1:4000,9167,10268,650>0эндо K 2 CrO 4 1:4000,7521,93422,186>0эндо KBr1:4000,6520,43221,594>0эндо KCL1:4000,5818,06518,4>0эндо KI1:4000,6921,53621,9>0эндо KNO 3 1:4001,0734,66735,665>0эндо Na 2 SO 4 1:4000,12- 0,997- 1,10эндо NH 4 NO 3 1:4000,8426,30426,456>0эндо CuSO 4 1:4001,91- 72, ,10эндо NaNO 3 1:4000,6921,55521,056>0эндо

Соотношение числа моль соли и воды ΔTΔT ΔН m (эксп.), кДж/моль Прим. NaNO 3 1: : : K 2 CrO 4 1: : :

Выводы. 1.В ходе работы я убедилась, что растворение - это сложный физико- химический процесс. 2.Мною были получены экспериментальные значения энтальпий растворения ряда солей. Растворение большинства солей - это эндотермический процесс. Полученные мною значения близки к справочным данным. Мною были приобретены навыки экспериментальной работы. 3.Экспериментальные и справочные данные показали, что ΔН m - это величина, которая зависит от природы соли и концентрации, полученного раствора. На этом исследования в данном направлении я не заканчиваю, т.к. хочу продолжить эту работу в теоретическом направлении, используя цикл Борна-Габера для расчета различных энтальпий (ΔН сольв, ΔН кр.реш и т.д.).