Термохимические уравнения реакций

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 4Следующая ⇒

С помощью указанной методики можно определить тепловой эффект реакций

HNO_3(р-р) + NaOH_(р-р) = NaNO_3(р-р) + H₂O_(ж) + Q₁

HNO_3(р-р) + NH_3(р-р) = NH₄NO_3(р-р) + Q₂

2. Метод расчета теплового эффекта реакции взаимодействия NH₄NO_3(р-р) и NaOH_(р-р)

Тепловой эффект реакции: NH₄NO_3(р-р) + NaOH_(р-р) = NaNO_3(р-р) + NH_3(р-р) + H₂O + Q₃

 по закону Гесса равен Q₃ = Q₁ – Q₂

Критерии оценивания:

1) Методика определения теплового эффекта реакции – 6 баллов

2) Термохимические уравнения реакций: 2 реакции по 3 балла – 6 баллов

3) Метод расчета теплового эффекта реакции взаимодействия нитрата аммония (раствор) и гидроксида натрия (раствор) по закону Гесса – 6 баллов

4) Экспериментальное определение изменения температуры в процессе реакции в диапазоне 16–22 °С для реакции HNO₃ + NaOH и 14–18 °С для реакции HNO₃ + NH₃ – 2 балла за каждый эксперимент – 4 балла

5) Расчет теплового эффекта реакции HNO₃ + NaOH (принимаются значения 45–65 кДж/моль) – 2 балла

6) Расчет теплового эффекта реакции HNO₃ + NH₃ (принимаются значения 40–60 кДж/моль) – 2 балла

7) Расчет теплового эффекта реакции NH₄NO₃ + NaOH (принимаются значения (-1) – (-10) кДж/моль) – 4 балла

8) За несоблюдение техники безопасности полагаются штрафные баллы, (-1) балл за каждое нарушение

Альтернативное решение:

1. Методика определения теплового эффекта реакции:

1) Смешайте в термокружке 50 мл раствора NH₄OH и HNO₃ для получения раствора NH₄NO₃

2) Дождитесь охлаждения полученного раствора до комнатной температуры. Измерьте температуру раствора с помощью термометра. Запишите полученное значение начальной температуры раствора (T₀)

3) Отмерьте 50 мл раствора NaOH и быстро залейте его в мерную кружку. Перемешайте раствор стеклянной палочкой.

4) Опустите термометр в термокружку. С помощью термометра следите за температурой полученного раствора. Когда температура прекратит изменяться, запишите полученное значение конечной температуры раствора (T₁)

5) Рассчитайте количество выделившегося тепла (Q) в ходе реакции по формуле: Q = c∙m∙(T₁ – T₀), где с – удельная теплоемкость раствора, m – масса раствора (0,15 кг).

6) Тепловой эффект реакции равен количеству выделившегося тепла, деленному на количество вещества вступивших в реакцию веществ (3 моль/л∙0,05 л = 0,15 моль).

Термохимические уравнения реакций

С помощью указанной методики можно определить тепловой эффект реакций

NH₄NO_3(р-р) + NaOH_(р-р) = NaNO_{3 (р-р)} + NH_3(р-р) + H₂O_(ж) + Q

Тепловой эффект реакции, рассчитанный в пунктах 5-6 методики, соответствует тепловому эффекту реакции нитрата аммония (раствор) и гидроксида натрия (раствор).

Критерии оценивания (альтернативное решение):

1) Методика определения теплового эффекта реакции – 6 баллов (0 баллов, если не указано, что раствор нитрата аммония должен остыть до комнатной температуры)

2) Термохимическое уравнение реакции NH₄NO₃ + NaOH – 6 баллов

Уравнение реакции HNO₃ + NaOH – 6 баллов

3) Экспериментальное определение изменения температуры в процессе реакции в диапазоне (-0,5) – (-3) °С для реакции NH₄NO₃ + NaOH – 4 балла

4) Расчёт теплового эффекта NH₄NO₃ + NaOH (принимаются значения (-2) – (-13) кДж/моль) - 8 баллов

5) За несоблюдение техники безопасности полагаются штрафные баллы, (-1) балл за каждое нарушение

Класс

1. Методика определения мольных долей Cu и Ni в монетном сплаве

1) Для приготовления анализируемого раствора монету необходимо растворить в азотной кислоте, затем удалить избыток азотной кислоты с помощью карбамида:

a) M + 4HNO_3(конц.) = M(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O или

3M + 8HNO_3(разб.) = 3M(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O;

b) HNO₃ + (NH₂)₂C=O = (NH₂)₂C=OH⁺ NO₃^-.

Полученный раствор количественно переносят в мерную колбу, разбавляют до метки.

2) Для определения суммарной концентрации ионов меди и никеля отберите с помощью пипетки аликвоту раствора в колбу для титрования, разбавьте ее водой. Добавьте аммиачный буфер (примерно 5 мл) до появления синей окраски, затем – индикатор мурексид на кончике шпателя. Бюретку промойте раствором трилона Б, затем заполните её этим раствором. При постоянном перемешивании добавляйте по каплям раствор трилона Б к пробе до перехода окраски из желтой или желто-зеленой в лиловую. Для проверки повторите эксперимент еще 2 раза – результаты должны сойтись в пределах 0,1 мл.

3) Для определения концентрации ионов меди отберите с помощью пипетки аликвоту раствора в колбу для титрования, разбавьте ее водой и добавьте 10-15 мл раствора иодида калия. Поставьте колбу в темное место (или оберните ее фольгой) на 5 минут. Бюретку промойте раствором тиосульфата натрия, затем заполните её этим раствором. При постоянном перемешивании добавляйте по каплям раствор тиосульфата натрия к пробе до постепенного исчезновения выделившегося иода. Вблизи точки эквивалентности добавьте 5 капель раствора крахмала и продолжите добавление раствора тиосульфата натрия до исчезновения синей окраски. Для проверки повторите эксперимент еще 2 раза – результаты должны сойтись в пределах 0,1 мл.

4) На основании полученных данных определите концентрации ионов меди и никеля в приготовленном растворе и мольные доли этих металлов в монетном сплаве.

2. Уравнения реакций, о которых идёт речь в задаче:

1) M + 4HNO_3(конц.) = M(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O или

3M + 8HNO_3(разб.) = 3M(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O

2) HNO₃ + (NH₂)₂C=O = (NH₂)₂C=OH⁺ NO₃^-

3) M²⁺ + H₂(C₁₀H₁₂O₈N₂)^2– = M(C₁₀H₁₂O₈N₂)^2– + 2H⁺

4) 2Cu(NO₃)₂ + 4KI = I₂ + 2CuI + 4KNO₃

5) I₂ + 2Na₂S₂O₃ = 2NaI + Na₂S₄O₆

3. Далее приведены расчётные формулы.

1) Общее количество ионов меди и никеля в аликвоте:

2) Количество ионов меди в аликвоте:

3) Соотношение количеств ионов металлов в аликвоте пропорционально соотношению их количеств в объеме мерной колбы, а также соотношению в исходной монете. Тогда мольные доли металлов можно выразить следующим образом:

%

4. Восстановление иода, связанного в иод-крахмальный комплекс, протекает слишком медленно, что может привести к перетитрованности раствора. Поэтому крахмал следует добавлять только в конце титрования.

Рекомендации к оцениванию:

Класс

1. Методика определения концентрации I₂ в ходе реакции.

Внесите в колбу на 100 мл 60 мл раствора хлорида железа и 40 мл раствора иодида калия и закройте колбу пробкой. Подготовьте колбы для титрования, налейте в них по 100 мл воды (примерно) и поместите в охлаждающую смесь. Бюретку промойте раствором тиосульфата натрия, затем заполните её эти раствором. Через 20 минут с помощью пипетки отберите аликвоту исследуемого раствора в колбу для титрования и определите концентрацию иода. В ходе титрования при постоянном перемешивании добавляйте по каплям раствор тиосульфата натрия к реакционной смеси, по достижении светло-желтой окраски добавьте 5 капель крахмала и быстро оттитруйте до исчезновения синей окраски. Повторяйте отбор пробы и титрование каждые 20 минут до достижения равновесия.

2. Уравнения реакций восстановления Fe(III) иодидом без избытка KI (уравнение (1)) и с избытком KI (уравнение (2)):

3. Выражения констант равновесия для этих двух процессов:

4. Далее приведены расчётные формулы.[3]

1) ;

2) ;

3) ;

4) ;

5) ;

6) , K_теор = 4200

5. Причины расхождения константы, найденной в ходе эксперимента К_равн и рассчитанной теоретически К_теор: гидролиз ионов железа (стандартные потенциалы относятся к рН = 1); образование комплексов ионов железа с хлорид-ионами.

6. Уравнение реакции иода с тиосульфатом натрия:

I₂ + 2Na₂S₂O₃ = 2NaI + Na₂S₄O₆

7. Доказательством достижения равновесия служит неизменность концентрации иода во времени.

Рекомендации к оцениванию:

Познавательные статьи:



Техника прыжка в длину с разбега

Тактические действия в защите

История Олимпийских игр

История развития права интеллектуальной собственности