Калориметр

[BauVictoria]

Мне нужно исследовать зависимость теплоты нейтрализации аммиака при его различных концентрациях. Насколько я понимаю чем выше концентрация аммиака, тем выше будет значение теплоты нейтрализации. Провожу опыт и с теорией никак не сходится. Если я беру 0,5М р-р аммиака, максимальная температура на термометре 24,7.. Беру 4М р-р аммиака, максимальная поднявшаяся температура на термометре 24,5,но ведь должна быть выше! Почему ничего не выходит? : ( помогите знающие люди)

[yatcheh]

7 минут назад, BauVictoria сказал:

Мне нужно исследовать зависимость теплоты нейтрализации аммиака при его различных концентрациях. Насколько я понимаю чем выше концентрация аммиака, тем выше будет значение теплоты нейтрализации. Провожу опыт и с теорией никак не сходится. Если я беру 0,5М р-р аммиака, максимальная температура на термометре 24,7.. Беру 4М р-р аммиака, максимальная поднявшаяся температура на термометре 24,5,но ведь должна быть выше! Почему ничего не выходит? : ( помогите знающие люди)

 

Каким образом эксперимент ставится? Опишите подробнее процедуру.

[BauVictoria]

26 минут назад, yatcheh сказал:

 

Каким образом эксперимент ставится? Опишите подробнее процедуру.

1. Во взвешенный внутренний стакан калориметра отмерила 25 мл раствора HCl(0.1 М брала во всех случаях кислоту с одинаковой концентрацией.

2. Приготовила растворы аммиака разных концентраций, каждого 25мл для того, чтобы исследовать зависимость

3. Сначала залила в калориметр 25 мл кислоты 0.1 М . Каждые 30 с измеряю температуру , если в течении 5 мин она не меняется, то начальный период(калориметрический ход системы) закончился.

4.Главный период: заливаю в калориметр 25 мл раствора аммиака определенной концентрации( так  в каждом случае для пяти концентраций) температуру измеряю каждые 15 с до максимальной. После прекращения подьема каждые 30 с 5 минут.

5. По полученным данным строю на миллиметровке строю график для определения изменения температуры в ходе реакции- дельта t. График  в осях температура- время. 

6. Далее по приложенному внизу файлу: Температурный ход начального AB и конечного CD периодов свидетельствует о наличии теплообмена между калориметрической системой и окр. средой. Определяем значение дельта t, отвечающему температурному ходу калориметрической системы, следующим образом. Прямые АВ и СD, отвечающие температурному ходу калориметрической системы в начальном и конечном периодах, продолжают вправо и влево соответственно. Затем , выделив главный период BC , делят отрезок BC, отвечающий времени главного периода опыта, пополам , находя точку F. Через эту точку проводят перпендикуляр к оси абсцисс до пересечения с прямыми AB и CD. Длина отрезка GF соответствует изменению температуры системы, вызванному реакцией , с поправкой на теплообмен 

7.По формуле Q=дельта t *C , где С-теплоемкость системы определяю теплоту, а уже по формуле дельта Н=- Q/v(вещества) определяю энтальпию нейтрализации.

8. Все это  для пяти опытов, ну энтальпия должна увеличиваться с увеличением концентрации аммиака, а по моим опытам выходит так:

концентрация 0,1 М аммиака - максимальная поднявшаяся температура 24,5

концентрация 0,5 М- температура 24,7

концентрация 2 М- 24,7

4 М- 24,5

5 М - 24,9 и как-то не видать никакой зависимости. HELP:(

28 минут назад, yatcheh сказал:

 

Каким образом эксперимент ставится? Опишите подробнее процедуру.

Вот график, по которому определяем дельта t

[yatcheh]

Ясно. Точнее - пока не ясно. Я завтра посмотрю. Поздно уже, спать пора 

[M_GM]

Вы берете аммиак в большом избытке. Но количество кислоты одно и тоже 25*0,1 = 2,5 ммоль

Поэтому каждый раз в реакцию вступает 2,5 ммоль кислоты и 2,5 ммоль аммиака.

какого изменения в результатах вы ожидаете и почему?

Потому результаты у вас одни и те же, мелкий разброс, объяснимый мелкими погрешностями проведения эксперимента

"ну энтальпия должна увеличиваться с увеличением концентрации аммиака"

- с чего вдруг? какие теоретические предпосылки у такой гипотезы?

Вот если вы в калориметр зальете кислоту 5М, а раствор аммиака будете брать от 0,1 до 5М тогда да, тогда все будет зависеть от концентрации аммиака (но фактически не от концентрации, а от количества добавленного аммиака).

[Иван1978]

0.1М соляной кислоты и 2М гидроксида аммония. А зачем вам брать так мало кислоты и так много гидроксида аммония? У вас ведь стехиометрически 1 моль кислоты реагирует с 1 молем гидроксида аммония. Конечно у вас температуры не будут расти.

Надо брать 0.1М и 0.1М, 0.2М и 0.2М, и так далее. Зачем вам в калориметр приливать лишнее количество реактива? Зачем вам так много опытов проводить? Достаточно пару раз взять большие концентрации.

Изменено 19 Декабря, 2018 в 20:55 пользователем Иван1978

[yatcheh]

14 часа назад, BauVictoria сказал:

концентрация 0,1 М аммиака - максимальная поднявшаяся температура 24,5

концентрация 0,5 М- температура 24,7

концентрация 2 М- 24,7

4 М- 24,5

5 М - 24,9 и как-то не видать никакой зависимости. HELP:(

Вот график, по которому определяем дельта t

 

 

12 часа назад, M_GM сказал:

"ну энтальпия должна увеличиваться с увеличением концентрации аммиака"

- с чего вдруг? какие теоретические предпосылки у такой гипотезы?

 

 

Тут, видимо, имеется в виду концепция зависимости степени диссоциации слабого электролита от концентрации. Нейтрализация слабого электролита сильным включает энтальпию реакции, собственно - нейтрализации:

H+ + OH- = H2O (константа = 56 кДж/моль)

и энтальпию диссоциации:

NH3*H2O = NH4+ + OH-

Которая может быть как положительной, так и отрицательной величиной.

В этом эксперименте последовательно измеряются теплоты нейтрализации для одного и того же объёма при разной концентрации основания. И тут есть засада. При увеличении концентрации степень диссоциации падает, но общее количество диссоциированных молекул увеличивается из-за увеличения количества вещества.

Если взять две концентрации, то получится примерно следующее (для одного литра):

Kдисс = 1.79^-5
0.1 M = 0.013 (степень диссоциации 0.1 М раствора)
[OH-] = 0.0013 (общее количество ионов гидроксила)
при нейтрализации диссоциирует ещё 0.0987 моль основания
5 M = 0.002 (степень диссоциации в 5М растворе)
[OH-] = 0.01 (общее количество ионов гидроксила)

Учтем диссоциацию избытка аммиака после нейтрализации
4.9 M = 0.0019
[OH-] = 0.0093
при нейтрализации диссоциирует ещё 0.008 + 0.0093 = 0.0173 моль основания
Если энтальпия диссоциации аммиака положительна, то более концентрированный раствор покажет большую теплоту нейтрализации (и температуру). Если отрицательна - то наоборот.

 

Есть тут ещё один немаловажный фактор - разбавление раствора аммиака, что тоже даёт вклад в энтальпию нейтрализации. 5-ти молярный раствор (по моим подсчётам) при разбавлении вдвое даст примерно 2 ккал дополнительно, а это - подъём температуры на два градуса 

 

Поскольку мы не видим существенного изменения температуры, то можно сделать два вывода:

или энтальпия диссоциации аммиака отрицательна, и тогда фактор разбавления компенсирует фактор нейтрализации,

или имеется какая-то ошибка измерения.

 

 

[BauVictoria]

16 часов назад, M_GM сказал:

Вы берете аммиак в большом избытке. Но количество кислоты одно и тоже 25*0,1 = 2,5 ммоль

Поэтому каждый раз в реакцию вступает 2,5 ммоль кислоты и 2,5 ммоль аммиака.

какого изменения в результатах вы ожидаете и почему?

Потому результаты у вас одни и те же, мелкий разброс, объяснимый мелкими погрешностями проведения эксперимента

"ну энтальпия должна увеличиваться с увеличением концентрации аммиака"

- с чего вдруг? какие теоретические предпосылки у такой гипотезы?

Вот если вы в калориметр зальете кислоту 5М, а раствор аммиака будете брать от 0,1 до 5М тогда да, тогда все будет зависеть от концентрации аммиака (но фактически не от концентрации, а от количества добавленного аммиака).

Ну мне точно сказали, что по опыту должно получиться так: я из опыта нахожу дельта Н(нейтрализации) отнимаю от него дельта Н(реакции, равняется -55,9 кДж/моль) и получаю дельта Н диссоциации.т.е у меня должно быть, что с уменьшением концентрации уменьшается теплота нейтрализации, затем я отнимаю от этого значения дельта Н реакции (-55,9 ) и получаю по результатам, что у меня с уменьшением концентрации дельта Н диссоциации тоже уменьшается, такими должны быть результаты, ну вот я и брала 0,1 М кислоту и аммиак концентраций 0,1М,0,5 М,2М,3М, 5М, да и ещё , что должны заливать в калориметр всегда равные объемы , вот я и заливаю во всех случаях 25 мл и меняю лишь концентрацию аммиака

[BauVictoria]

4 часа назад, yatcheh сказал:

 

 

Тут, видимо, имеется в виду концепция зависимости степени диссоциации слабого электролита от концентрации. Нейтрализация слабого электролита сильным включает энтальпию реакции, собственно - нейтрализации:

H+ + OH- = H2O (константа = 56 кДж/моль)

и энтальпию диссоциации:

NH3*H2O = NH4+ + OH-

Которая может быть как положительной, так и отрицательной величиной.

В этом эксперименте последовательно измеряются теплоты нейтрализации для одного и того же объёма при разной концентрации основания. И тут есть засада. При увеличении концентрации степень диссоциации падает, но общее количество диссоциированных молекул увеличивается из-за увеличения количества вещества.

Если взять две концентрации, то получится примерно следующее (для одного литра):

Kдисс = 1.79^-5
0.1 M = 0.013 (степень диссоциации 0.1 М раствора)
[OH-] = 0.0013 (общее количество ионов гидроксила)
при нейтрализации диссоциирует ещё 0.0987 моль основания
5 M = 0.002 (степень диссоциации в 5М растворе)
[OH-] = 0.01 (общее количество ионов гидроксила)

Учтем диссоциацию избытка аммиака после нейтрализации
4.9 M = 0.0019
[OH-] = 0.0093
при нейтрализации диссоциирует ещё 0.008 + 0.0093 = 0.0173 моль основания
Если энтальпия диссоциации аммиака положительна, то более концентрированный раствор покажет большую теплоту нейтрализации (и температуру). Если отрицательна - то наоборот.

 

Есть тут ещё один немаловажный фактор - разбавление раствора аммиака, что тоже даёт вклад в энтальпию нейтрализации. 5-ти молярный раствор (по моим подсчётам) при разбавлении вдвое даст примерно 2 ккал дополнительно, а это - подъём температуры на два градуса 

 

Поскольку мы не видим существенного изменения температуры, то можно сделать два вывода:

или энтальпия диссоциации аммиака отрицательна, и тогда фактор разбавления компенсирует фактор нейтрализации,

или имеется какая-то ошибка измерения.

 

 

Ну вот смотрите по результатам у меня должно быть так , только здесь сделано для уксусной кислоты.

d-дельта

dH(диссоциации)=dH(нейтрализации)-dH(р-ции)

dH(реакции)=-55,9 кДж/моль

1. Для 2н раствора CH3COOH и 1н NaOH:

dH(диссоциации)=-33,3 кДж/моль-(-55,9 кДж/моль)=22,6 кДж/моль

2. Для 1н раствораCH3COOH и 1н NaOH:

dH(диссоциации)=-61,6 кДж/моль-(-55,9 кДж/моль)=-5,7 кДж/моль 

3. Для 0,5н раствора CH3COOH и 1н NaOH :

dH(диссоциации)=-67,5 кДж/моль-(-55,9 кДж/моль)=-11,6 кДж/моль 

4. Для 0,1н раствора CH3COOH и 1н NaOH: 

dH(диссоциации)=-188 кДж/ моль-(-55,9 кДж/моль)=-132,1 кДж/моль

Вот что то подобное должно выйти и для моего опыта, но судя по изменерениям температуры ничего не получается (

16 часов назад, Иван1978 сказал:

0.1М соляной кислоты и 2М гидроксида аммония. А зачем вам брать так мало кислоты и так много гидроксида аммония? У вас ведь стехиометрически 1 моль кислоты реагирует с 1 молем гидроксида аммония. Конечно у вас температуры не будут расти.

Надо брать 0.1М и 0.1М, 0.2М и 0.2М, и так далее. Зачем вам в калориметр приливать лишнее количество реактива? Зачем вам так много опытов проводить? Достаточно пару раз взять большие концентрации.

Мне сказали их как минимум должно быть пять, по поводу концентрации не слышала , просто знаю , что нужно брать постоянную концентрацию кислоты(я взяла 0,1 М) и разные концентрации раствора аммиака, я решила, что без разницы какие мы будем брать , лишь бы у кислоты была постоянная и у раствора аммиака различная(0,1М, 0,5 М, 2М, 4М,5М) это что ж теперь выходит, что по моим данным ничего не получится?

[yatcheh]

3 часа назад, BauVictoria сказал:

Ну вот смотрите по результатам у меня должно быть так , только здесь сделано для уксусной кислоты.

d-дельта

dH(диссоциации)=dH(нейтрализации)-dH(р-ции)

dH(реакции)=-55,9 кДж/моль

1. Для 2н раствора CH3COOH и 1н NaOH:

dH(диссоциации)=-33,3 кДж/моль-(-55,9 кДж/моль)=22,6 кДж/моль

2. Для 1н раствораCH3COOH и 1н NaOH:

dH(диссоциации)=-61,6 кДж/моль-(-55,9 кДж/моль)=-5,7 кДж/моль 

3. Для 0,5н раствора CH3COOH и 1н NaOH :

dH(диссоциации)=-67,5 кДж/моль-(-55,9 кДж/моль)=-11,6 кДж/моль 

4. Для 0,1н раствора CH3COOH и 1н NaOH: 

dH(диссоциации)=-188 кДж/ моль-(-55,9 кДж/моль)=-132,1 кДж/моль

Вот что то подобное должно выйти и для моего опыта, но судя по изменерениям температуры ничего не получается (

Мне сказали их как минимум должно быть пять, по поводу концентрации не слышала , просто знаю , что нужно брать постоянную концентрацию кислоты(я взяла 0,1 М) и разные концентрации раствора аммиака, я решила, что без разницы какие мы будем брать , лишь бы у кислоты была постоянная и у раствора аммиака различная(0,1М, 0,5 М, 2М, 4М,5М) это что ж теперь выходит, что по моим данным ничего не получится?

 

Воля ваша, но тут какая-то методологическая путаница. Объём неизменен, но состав жидкости разный, а значит разная конечная теплоёмкость. Нейтрализация в каждом случае идёт в разной степени, с разным избытком основания. Никак не учитывается эффект разбавления при большой концентрации основания. И что, собственно говоря - измеряется? Если теплота нейтрализации, то нейтрализация должна быть полной, а теплота отнесена к количеству нейтрализованного вещества. 

Если вы правильно обращались с калориметром, то вы получили результат, с которым не поспоришь. Другое дело, что интерпретировать этот результат весьма затруднительно. Отсюда вывод - сама постановка эксперимента страдает "гнутием ствола".

 

Что являлось целью эксперимента? Измерение чего (в конечном счёте)? Это так и осталось непонятным