Почему не совпадает теплота нейтрализации аммиака?

[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]

  В 19.12.2018 в 17:41, 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)

Показать  

 

Каким образом эксперимент ставится? Опишите подробнее процедуру.

[BauVictoria]

  В 19.12.2018 в 17:48, yatcheh сказал:

 

Каким образом эксперимент ставится? Опишите подробнее процедуру.

Показать  

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:(

  В 19.12.2018 в 17:48, yatcheh сказал:

 

Каким образом эксперимент ставится? Опишите подробнее процедуру.

Показать  

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]

  В 19.12.2018 в 18:43, 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

 

Показать  

 

  В 19.12.2018 в 20:19, M_GM сказал:

"ну энтальпия должна увеличиваться с увеличением концентрации аммиака"

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

 

Показать  

 

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]

  В 19.12.2018 в 20:19, 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).

Показать  

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]

  В 20.12.2018 в 09:03, 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.

 

 

Показать  

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 (

  В 19.12.2018 в 20:30, 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.

Показать  

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]

  В 20.12.2018 в 13:27, 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?

Показать  

 

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