Teplota, teplo, entalpie, co? Jméno:.............................. Jméno spolupracovníka: Úvod Třída: .. Datum: Při chemických reakcí často dochází k tepelným změnám. Tyto změny tepla ale nelze měřit přímo. Musíme využít alternativní či nepřímé metody měření tepelného zabarvení chemických reakcí. Proto váš výzkumný tým dostal za úkol prozkoumat neutralizaci oxidu vápenatého kyselinou chlorovodíkovou. Cíle Určete množství tepla, které se uvolní při neutralizaci oxidu vápenatého kyselinou chlorovodíkovou a hydroxidu vápenatého kyselinou chlorovodíkovou. Najděte vztah, který existuje mezi tepelným zabarvením jednotlivých neutralizací. Než začneme s laborováním Na neutralizaci oxidu vápenatého kyselinou chlorovodíkovou se lze dívat dvěma způsoby. Buď jako na přímou neutralizaci, či nejdříve na hydrataci oxidu vápenatého a poté až na jeho neutralizaci: úplná neutralizace: reakce oxidu vápenatého s kyselinou chlorovodíkovou: hydratace (1. dílčí reakce): reakce oxidu vápenatého s vodou: neutralizace (2. dílčí reakce): reakce hydroxidu vápenatého s kyselinou chlorovodíkovou: CaO + 2 HCl -> CaO + H20 Ca(OH)2 + 2 HCl 2. Navrhněte hypotézu (vyber): Změna tepla při obou dílčích reakcí bude stejná/jiná. Změna tepla při úplné neutralizaci je stejná jako/jiná než součet tepel dílčích reakcí. Postup práce Pomůcky odměrný válec, 3x plastový kelímek, magnetická míchačka, teflonové míchadlo, Vernier teploměr, předvážky, 2 větší kádinky, lžička Chemikálie kyselina chlorovodíková (1 mol dm-3), hydroxid vápenatý, oxid vápenatý 1. Sestavte si aparaturu dle nákresu Obr. 1: 2. Jednu kádinku si popište a odlijte do ní zásobní roztok HCI. Do druhé si odlijte destilovanou vodu a opět popište. Změřte teplotu těchto roztoků. Pozor, po každém měření musíte teploměr opláchnout destilovanou vodou, abyste si roztoky navzájem nekontaminovali! teploměr Roztok Teplota / °C kyselina chlorovodíková (c= 1 mol dm-3) destilovaná voda kelímek míchačka s míchadlem Obr. 1 Nákres aparatury 3. Na předvážkách si do plastového kelímku navažte 0,5 g CaO. Vložte míchadlo a dejte míchat na magnetickou míchačku. Pomocí odměrného válce odměřte 100 ml roztoku HCI a přilijte do kelímku. Změřte teplotu (vyčkejte, dokud teplota roztoku nepřestane stoupat). 4. Na předvážkách si do plastového kelímku navažte 0,5 g Ca(OH)2. Vložte míchadlo a dejte míchat na magnetickou míchačku. Pomocí odměrného válce odměřte 100 ml roztoku HCI a přilijte do kelímku. Změřte teplotu (vyčkejte, dokud teplota roztoku nepřestane stoupat). 5. Na předvážkách si do plastového kelímku navažte 0,2 g CaO. Vložte míchadlo a dejte míchat na magnetickou míchačku. Pomocí odměrného válce odměřte 100 ml destilované vody a přilijte do kelímku. Změřte teplotu (vyčkejte, dokud teplota roztoku nepřestane stoupat). 6. Nasdílejte si výsledky s jinými skupinami a porovnejte. hmotnost látky objem roztoku hmotnost roztoku / kg teplota na začátku / °C teplota po reakci / °C rozdíl teplot A77°C změna tepla AQ/J 0,5 g CaO 100 ml HCI 0,5 g CaO 100 ml HCI 0,5gCa(OH)2 100 ml HCI 0,5gCa(OH)2 100 ml HCI 0,2 g CaO 100 ml H20 0,2 g CaO 100 ml H20 Vztah pro výpočet změny tepla: p(roztoků) = lgcm3 Q = m - c ■ AT c = 4180 J K 1 kg Vyhodnocení Vypočítejte průměrnou hodnotu změny tepla, látkové množství látky a molárníentalpii: hmotnost látky objem roztoku n(látka) / mol průměrná změna tepla AQ/J změna entalpie AHr / kJ molární entalpie AHneu / kJ mol 1 0,5 g CaO 100 ml HCI 0,5gCa(OH)2 100 ml HCI 0,2 g CaO 100 ml H20 Vzorečky: M(CaO) = 56,1 g mol"1 AHr = -AQ _ Afí M(Ca(OH)2) = 74,1 g mol"1 neu ~ n Zaver Na základě vašich výsledků se pokuste vytvořit diagram, který by znázornil změnu molární entalpie u úplné neutralizace a u jejich dílčích reakcí. Touto úlohou jste si odvodili jeden důležitý zákon z termochemie. Dokážete uvést, jak se tento zákon označuje? 2 Příloha: Připojení čidla a nastavení měření 1. Čidlo zapněte delším stiskem vypínače. Zapnutí je indikováno blikáním červené diody. 2. Na počítači spusťte program Graphical Analysis. Na úvodním okně kliknete na „Měření pomocí senzoru". GRAPHICAL ANALYSIS NOVY EXPERIMENT (MERENI) OTEVŘÍT ULOŽENY SOUBOR Měření pomocí senzorů Zahájit měření pomocí senzorů Vernier Sdílení dat ' Připojit přes WiFi k LabQuestu 2 nebo Logger Ruční zadávání 190 I ^ « Zadejte hodnoty pomocí klá' kopírováním a vložením VYBERTE SOUBOR Z VERNIER.COM B Uživatelský manuál B Go Direct čidla B Ukázky měření ^Vernier Další funkce získáte aktivováním licence (musíte mít licenční klíč)© napr. 23TplPds 3. Program vyhledá dostupná čidla a zobrazí jejich seznam, případně také automaticky připojí naposledy použité čidlo. Připojte čidlo k počítači. Senzory Připojená zařízení * GDX-EA 065020X8 © ► KANÁLY pH Připojte se k bezdrátovému zařízení níže nebo přes USB. Odpojit Nalezená bezdrátová zařízení \ PŘIPOJIT NEJBLIŽŠÍ ČIDLO Filtrovat seznam čidel Například 007 nebo TMP % QDX-TMP 0F4014Z6 Připojit Identifikační číslo konkrétního čidla najdete na jeho štítku. 4. V pravém spodním rohu sledujte aktuální teplotu roztoku. Případně můžete i zahájit měření a sledovat průběh změny teplota graficky. VELMI PRESNY TEPLOMĚR © LabQuest Jednotky °C Teplota: 20,