Тема «Тепловой эффект химической реакции» изучается учащимися, обучающимися по УМК О. С. Габриеляна в 11 классе, в разделе 2. «Строение веществ и их свойства» (Приложение 3).

Опыт № 1. Эндотермические реакции. Понижение температуры раствора при растворении некоторых солей в воде [39]

Цель работы: Проследить за изменением температуры при растворении ряда солей в воде. Отметить, какая соль даст наибольшее понижение температуры.

Форма работы: фронтальная (демонстрационный эксперимент).

Оборудование и реактивы: химический стакан на 250 мл, ёмкость из пенопласта (без дна), крышка к стакану из пенопласта, нитрат калия, нитрат аммония, тиосульфат натрия, дистиллированная вода, датчик температуры, цифровая лаборатория «Архимед».

Настройка параметров измерения:

1) частота измерений – каждую секунду;

2) число замеров – 500

Ход опыта: Налейте в химический стакан, погружённый в емкость (без дна) из пенопласта 50 мл воды и поставьте на магнитную мешалку. Закройте ёмкость крышкой, с вставленной воронкой и датчиком температуры (рис.2). Включите магнитную мешалку, начинайте растворять в воде 20-25 г соли, включив при этом регистратор данных. Опыт с каждой солью повторяют 3 раза. Отметьте, какая соль даст наибольшее понижение температуры.

Результаты измерений: зарисовать полученные графики зависимости температуры от времени при растворении нитрата аммония в воде в тетрадь.

Опыт № 2. Аддитивность теплоты реакции. Закон Гесса [38]

Цель работы: Проверить на практике выполнение закона Гесса (Формулировка закона: сумма энтальпий отдельных этапов реакции должна равняться полному изменению энтальпии всей реакции), используя возможности цифровой лаборатории «Архимед».

Форма работы: фронтальная (демонстрационный эксперимент).

Оборудование и реактивы: химический стакан на 250 мл, ёмкость из пенопласта (без дна), крышка к стакану из пенопласта, магнитная мешалка, 1 М раствор едкого натра, 1 М раствор соляной кислоты, 0,5 М раствор соляной кислоты, дистиллированная вода, датчик температуры, цифровая лаборатория «Архимед».

Настройка параметров измерения:

1) частота измерений – каждую секунду;

2) число замеров – 500

Ход опыта: Налейте в химический стакан, погружённый в емкость (без дна) из пенопласта 100 мл воды и поставьте на магнитную мешалку. Закройте ёмкость крышкой, с вставленной воронкой и датчиком температуры (рис. 2). Включите магнитную мешалку и перемешивайте воду до тех пор, пока во всём объёме химического стакана не установится температура, приблизительно равная комнатной. Начинайте регистрацию данных.

Реакция №1. Добавьте в химический стакан 2 г кристаллического гидроксида натрия и сразу закройте крышкой. Включите магнитную мешалку. Следите на экране за температурой до прекращения её изменения. Остановите регистрацию, нажав кнопку «Стоп» на панели инструментов. Повторите эксперимент 3 раза. Высчитайте среднее. Полученный результат (температура в конце опыта) занесите в тетрадь.

Реакция №2. Повторите реакция растворения, используя вместо воды 100 мл 0,5 М раствора соляной кислоты. Повторите эксперимент 3 раза. Высчитайте среднее. Полученный результат (температура в конце опыта) занесите в тетрадь.

Реакция №3. Налейте в химический стакан, погружённый в емкость (без дна) из пенопласта 50 мл 1 М раствора соляной кислоты и поставьте на магнитную мешалку. Закройте ёмкость крышкой, с вставленной воронкой и датчиком температуры (рис.2). Включите мешалку и перемешивайте 1 М раствор соляной кислоты до тех пор, пока во всём объёме химического стакана не установится температура, приблизительно равная комнатной. Начинайте регистрацию данных. Добавьте в химический стакан 50 мл 1 М раствора едкого натра. Включите магнитную мешалку. Следите на экране за температурой до прекращения её изменения. Остановите регистрацию, нажав кнопку «Стоп» на панели инструментов. Повторите эксперимент 3 раза. Высчитайте среднее. Полученный результат (температура в конце опыта) занесите в тетрадь.

Результаты измерений: высчитайте тепловой эффект каждой из трёх реакций и проверьте соответствие полученного вами результата закону Гесса (сумма энтальпий отдельных этапов реакции должна равняться полному изменению энтальпии всей реакции)

Опыт № 3. Теплота сгорания [38]

Цель работы: Определить теплоту сгорания магниевой стружки.

Форма работы: фронтальная (демонстрационный эксперимент).

Оборудование и реактивы: химический стакан на 250 мл, ёмкость из пенопласта (без дна), крышка к стакану из пенопласта, магниевая стружка (1,5 г), оксид магния (3 г), 1М раствор соляной кислоты (500 мл ), магнитная мешалка, датчик температуры, цифровая лаборатория «Архимед».

Настройка параметров измерения:

1) частота измерений – каждую секунду;

2) число замеров – 500

Ход опыта: Налейте в химический стакан, погружённый в емкость (без дна) из пенопласта 100 мл 1 М раствора соляной кислоты и поставьте на магнитную мешалку. Закройте ёмкость крышкой, с вставленной воронкой и датчиком температуры (рис. 2). Начинайте регистрацию данных.

Реакция №1: начните перемешивать в чашке раствор соляной кислоты (до достижения постоянной температуры). Добавьте в химический стакан 1 г порошка оксида магния. Следите по графику за температурой до прекращения её изменения. Остановите регистрацию, нажав кнопку «Стоп», на панели инструментов. Повторите эксперимент 3 раза. Высчитайте среднее. Полученный результат (температура в конце опыта) занесите в тетрадь.

Реакция №2: повторите предыдущее исследование, используя 0,5 г магниевой стружки вместо порошка оксида магния. Повторите эксперимент 3 раза. Высчитайте среднее. Полученный результат (температура в конце опыта) занесите в тетрадь.

Опыт № 4. Тепловой эффект сгорания топлива [38]

Цель работы: Определить и сравнить между собой тепловые эффекты сгорания различных видов топлива: парафин и этанол, используя возможности цифровой лаборатории «Архимед».

Форма работы: фронтальная (демонстрационный эксперимент).

Оборудование и реактивы: химический стакан из термостойкого стекла, весы, мерный цилиндр, вода, стеклянная палочка для перемешивания, свеча, спиртовка, спички, датчик температуры, цифровая лаборатория «Архимед».

Настройка параметров измерения:

1) частота измерений – каждую секунду;

2) число замеров – 200

Ход опыта: Определите массу химического стакана для воды. Добавьте в него 100 мл воды. Определите массу свечи до начала эксперимента. Закрепите сосуд с водой в кольцевом кронштейне. Поместите температурный датчик в воду так, чтобы он не касался дна сосуда. Перемешайте воду в сосуде и добейтесь постоянной температуры во всём объёме сосуда. Начинайте регистрацию данных. Зажгите свечу. В процессе нагревания воды продолжайте её перемешивать. Погасите свечу, когда температура достигнет 40 ⁰С. После того, как температура перестанет расти, остановите регистрацию. По окончании эксперимента определите массу свечи. Замените свечу спиртовкой и повторите эксперимент с 200 мл воды. Не забудьте определить массу спиртовки до её заполнения этанолом. Закройте спиртовку металлической пластинкой перед тем, как потушить её, и остудите её до комнатной температуры. Определите массу горелки с остатками этанола. Эксперимент повторяют 3 раза.