Thermochemistry — Measuring Heat in Chemical Reactions
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10 expériences
Thermochemistry experiments quantify the heat absorbed or released during chemical and physical processes. Using calorimeters ranging from simple coffee-cup designs to sophisticated bomb calorimeters, students measure enthalpy changes and verify Hess's law — that enthalpy change depends only on initial and final states, not the reaction pathway.
Learning Objectives
Determine enthalpy of neutralization, dissolution, and combustion experimentally. Verify Hess's law using multi-step reactions. Calculate specific heat capacities. Understand the difference between system and surroundings, exothermic and endothermic processes, and calorimeter calibration.
Key Techniques
Coffee-cup calorimetry: mix reactants in an insulated container, measure temperature change, and calculate q = mcDeltaT. Bomb calorimetry: combust samples in a sealed oxygen-filled vessel and measure the water temperature rise. Calibrate calorimeters with a known reaction (e.g., benzoic acid combustion). Plot temperature vs. time to extrapolate the maximum temperature change.
Equipment Overview
Required: nested polystyrene cups (coffee-cup calorimeter), thermometer or temperature probe, magnetic stirrer, graduated cylinder, analytical balance. Advanced: bomb calorimeter, oxygen cylinder, ignition wire, Parr press for pellet formation.
Calorimétrie en Gobelet de Café
Mesure de l'enthalpie de neutralisation avec un calorimètre simple
Déterminer l'enthalpie de neutralisation de HCl et NaOH en utilisant un calorimètre en gobelet de polystyrène.
Capacité Calorifique Spécifique des Métaux
Comparaison des capacités calorifiques de l'aluminium, du cuivre et du fer
Déterminer la capacité calorifique spécifique de plusieurs métaux par la méthode des mélanges et comparer avec les valeurs admises.
Chaleur de Combustion du Magnésium
Détermination de ΔH par la loi de Hess et l'oxyde de magnésium
Déterminer indirectement l'enthalpie de combustion du magnésium par la loi de Hess, la mesure directe étant impraticable.
Chimie des Poches de Froid
Étude de la dissolution endothermique du nitrate d'ammonium
Mesurer la variation de température lors de la dissolution du nitrate d'ammonium dans l'eau, démontrant un processus de dissolution endothermique …
Cristallisation Exothermique de l'Acétate de Sodium
Mesure de la chaleur dégagée lors de la cristallisation instantanée
Quantifier la chaleur dégagée lors de la cristallisation de l'acétate de sodium sursaturé par calorimétrie.
Démonstration de Réaction Endothermique
Réaction froide entre l'hydroxyde de baryum et le thiocyanate d'ammonium
Démontrer une réaction remarquablement endothermique où le mélange devient suffisamment froid pour congeler l'eau à l'extérieur du flacon.
Enthalpie de Fusion de la Glace
Mesure de l'énergie nécessaire pour faire fondre la glace
Déterminer l'enthalpie de fusion de la glace en ajoutant une masse connue de glace à de l'eau chaude et en …
La Dissolution n'Est Pas Toujours Exothermique
Comparaison des variations de température de différentes dissolutions de sels
Comparer l'enthalpie de dissolution de différents sels (NaOH, CaCl₂, NH₄NO₃, KNO₃) pour montrer que la dissolution peut être exo- ou …
Simulation de Calorimétrie en Bombe
Mesure de la teneur énergétique des aliments par calorimétrie
Mesurer la teneur énergétique (calorique) de différents aliments en les brûlant et en mesurant la chaleur transférée à l'eau.
Vérification de la Loi de Hess
Confirmation que l'enthalpie est une fonction d'état à l'aide de trois réactions
Vérifier la loi de Hess en mesurant les variations d'enthalpie de trois réactions liées et en montrant que ΔH₁ + …