КОМАНДА «3 МОЛЬ» Игровой номер 1409

1. КОМАНДА «3 МОЛЬ» Игровой номер 1409

2. Химик не такой должен быть, которыйДальше дыму и пеплу ничего не видит, а такой,Который на основании опытных данных Может делать теоретические выводы.М.В. Ломоносов. Рабочий план. Целью данной работы является изучение теплового эффекта при растворении веществ различной природы в воде как доказательства физико-химической природы растворения. Для этого необходимо: Найти информацию по данному вопросу, изучить её, обсудить, сделать обзор по теме. Подготовить необходимый для проведения эксперимента инвентарь. Провести эксперимент. Сделать выводы, объяснить результаты. Подготовить отчёт . Провести презентацию своей работы для учащихся 11 класса. Рефлексия.

3. Объектная область исследования: химическая термодинамика Объект исследования : процесс растворения веществ Предмет исследования : тепловые явления при растворении веществ в воде Цель исследования : установить, присутствует ли тепловой эффект, т.е. выделяется или поглощается теплота при растворении веществ в воде. Метод: экспериментальное исследование Гипотеза: если растворение физико – химический процесс, то при растворении должны происходить физические и химические явления.

4. В 1887 году шведский физико - химик СвантеАррениус, исследуя электропроводность водных растворов, высказал предположение, что в таких растворах вещества распадаются на заряженные частицы – ионы, которые могут передвигаться к электродам. СВАНТЕ АРРЕНИУС К числу противников Аррениуса принадлежал Д.И.Менделеев, создавший «химическую» теорию растворов, в отличие от «физической» теории Аррениуса. Менделеев считал, что в растворах происходят по сути химические взаимодействия между растворенным веществом и растворителем, тогда как теория Аррениуса представляла водные растворы как механическую смесь ионов и воды.

5. Процесс взаимодействия растворителя и растворённого вещества называется сольватацией. Если растворителем является вода - гидратацией. • Общий тепловой эффект растворения зависит от тепловых эффектов: • а) разрушения кристаллической решетки (процесс всегда идет с затратой энергии — Q1); • б) диффузии растворенного вещества в растворителе (затрата энергии - Q2); • в) гидратации (выделение теплоты +Q3, так как гидраты образуются за счет возникновения непрочной химической связи, что всегда сопровождается выделением энергии).

6. Для доказательства физико-химической природы растворения мы провели измерения температуры свежеприготовленных растворов веществ. Для эксперимента мы подготовили следующие вещества: ацетон, сахароза, хлорид натрия, карбонат натрия (безводный), гидрокарбонат натрия, лимонная кислота, глицерин, вода, снег. Оборудование: спиртовой термометр, стеклянные палочки, химические стаканы, цифровой фотоаппарат. • Ход работы: • 1.Всыпать в стакан 10 г твёрдого вещества или 10 мл жидкости, долить воды до отметки 50 мл, перемешать содержимое. • 2. Термометром измерить температуру раствора, зафиксировав температурный максимум или минимум. Дождаться стабильности показаний. • 3. Занести данные в таблицу.

7. Хлорид натрия Вода 20 С0 19.5С0

8. Гидрокарбонат натрия Лимонная кислота Карбонат натрия

9. Сахароза Глицерин Ацетон

10. Результаты проведённых опытов Интерпретация результатов . • 1.Температура при растворениикарбоната натрия повышается • из-за того, что энергии на разрушение кристаллической решетки необходимо меньше, чем выделяемая энергия гидратации образующихся ионов. Энергии выделяется больше в реакции гидратации и её избыточное количество её выделяется во внешнюю среду, раствор разогревается.

11. 2.Чтобы разъединить катионы и анионы в твёрдых соединениях ионного типа, требуется затратить немало энергии (она называется энергией кристаллической решетки). Разрушение кристаллической решетки гидрокарбоната натрия (диссоциация идёт в две стадии), хлорида натрия, лимонной кислоты и их диффузия в водевсегда идет с затратой энергии — Q, но они не образуют кристаллогидратов, стойких при обыкновенной температуре, при которой производится определение теплоты их растворения( т.е. не выделяется теплота при гидратации + Q). Поэтому, растворяясь в воде, они поглощают тепло и температура раствора понизилась. • 3. • В случае растворения в воде органических веществ тепловой эффект бывает незначителен. Сахароза, глицерин, ацетон имеют слабую молекулярную решётку и не диссоциируют при растворении в воде на ионы.При растворении сахарозы количество энергии, выделяющейся при образовании гидратов, равно количеству энергии, необходимой для разрушения кристаллической решётки, то температуры взаимно компенсируют друг друга и тепловой эффект в данном случае незаметен. Тепловой эффект растворения глицерина, ацетона состоит, главным образом, из теплоты образования гидратов, поэтому раствор слегка разогревается.

12. Исследование температуры плавления водно-солевой смеси Гипотеза: предполагаем, что температура плавления водно-солевой смеси зависит от концентрации соли. Объект исследования: зависимость между температурой плавления водно-солевых смесей и их концентрацией. Предмет: взаимосвязь между температурой плавления водно-солевой смеси и её концентрацией. Цель исследования : установить, изменяется ли тепловой эффект при увеличении концентрации соли. Метод: экспериментальное исследование Чистый снег

13. При смешивании одновременно происходят процессы растворения соли с образованием рассола и плавления снега с образованием воды и дальнейшим растворением соли. На плавление снега и растворение соли затрачивается теплота смеси, вследствие чего температура ее понижается.

14. Выводы • 1) Смесь снега и поваренной соли в соотношении 1/3 плавится принаиболее низкой температуре: - 16.50С . • 2) Скорость плавления этой смеси самаявысокая. • 3)Дальнейшее увеличение количества соли неэффективно для снижения температуры. • 4)Чтобы сохранить искусственный холод, сосуд нужно хорошо изолировать непроводниками теплоты, а смешивание производится как можно быстрее; для этого все твердые вещества должны быть хорошо измельчены. В неизолированном стакане N 3 температура смеси снега и соли через 30 минут (конец урока) составила - 100С при температуре воздуха +20 0С.

15. Почему тает снег и лед на морозе? • Чтобы расплавить кристаллы снега или льда, нужно огромное количество энергии, которая берется из окружающей среды, в том числе и из самой смеси. В результате температура ее резко падает. • Почему в опыте N 4 температура не понизилась? • В последнее время в химической механике стала употребляться иногда другая величина, теплота растворения до насыщения, соответствующая теплоте растворения вещества в таком количестве растворителя, чтобы образовался насыщенный раствор. • В четвёртом опыте с солью образовался насыщенный раствор(после опыта на дне стакана остался избыток соли), поэтому температура смеси не понизилась по сравнению с предыдущим случаем, а даже повысилась на 1.5 0 С.

16. Хотя Менделеев, критикуя Аррениуса, во многом был не прав, в его рассуждениях была значительная доля истины. Как это часто бывает в науке, в ожесточенном споре между приверженцами физической и химической теории правыми оказались обе стороны. Все эти опыты наглядно показывают, что процесс растворения - это не только простое физическое перемешивание молекул растворённого вещества и растворителя, но и химическое взаимодействие между ними. На основании этих опытов приходят к выводу о том, что • процесс растворения носит физико-химический характер.

17. Наша школа небольшая. В 11 классе всего 7 человек .Мы предложили несложный тест нашим ребятам. В вопросе N 2 некоторые ребята перепутали тип реакции, а в N 4 запутались с диметилкетоном и гидросульфатом натрия. • Наша работа была оценена учителем на оценку « хорошо».

18. Значение исследований теплового эффекта реакции в химии очень велико. Знание тепловой эффект реакции необходимо для расчетов тепловых балансов технологических процессов. Теплоты сгорания применяют при подборе оптимальных топлив, расчетах удельной тяги ракетных двигателей, оценке калорийности продуктов. С помощью теплового эффекта реакции определяют энергии химических связей, рассчитывают термодинамическую функции образования молекул и ионов в конкретных состояниях.. ПРИМЕР ПРАКТИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ ТЕПЛОВОГО ЭФФЕКТА РАСТВОРА СОЛИ: «РУССКАЯ ПЕЧКА» САМОНАГРЕВАЮЩАЯСЯ, МНОГОКРАТНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ • солевая грелка - эффективное профилактическое и лечебное средство. При нажатии на мембрану образуется центр кристаллизации, вызывая фазовый переход раствора из жидкого состояния в твёрдое с выделением тепла и разогревом до +54°С.

19. ПРИМЕР ПРАКТИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ ТЕПЛОВОГО ЭФФЕКТА смеси снега или льда с солью : 1.Льдосоляное охлаждение позволяет получить более низкие температуры по сравнению с охлаждением чистым льдом. При температуре таяния льда 0°С температура воздуха в охлаждаемых устройствах поддерживается обычно около 6°С. Такая температура достаточна для охлаждения и кратковременного хранения пива, вод, соков и прочих напитков, хранения некоторых овощей и зелени. При льдосоляном охлаждении чаще всего используют смесь дробленого льда и хлорида натрия. • 2. Дорожные службы в целях борьбы с гололедицей посыпают дороги солью. Чистый снег тает, образуя ледяную скользкую корку, а соль разрыхляет её. Главных преимущество соли - быстро растоплять лед. Но техническая соль способна эффективно работать в качестве противогололёдного материала в низком диапазоне температуры до - 16.50С . Кроме того, происходит засаливание почвы. Соль вызывает коррозию металлических элементов, портит обувь и одежду, разъедает лапы животных. Но использование других солей может вызывать аллергию, астму, дерматиты и другие заболевания.

20. Нам понравилась работа. В процессе подготовки и выполнения мы нашли много информации и узнали интересные факты о тепловых эффектах химических реакций. Надеемся, что это пригодится нам для сдачи ЕГЭ по химии. Хотим поблагодарить учеников 9 класса нашей школы Карлена и Ярослава за помощь в фото- и видеосъёмке.