Тепловой эффект реакции слабой к-ты со слабым основанием

[himik]

Уважаемые физхимики!

Подсобите синтетику (временно пребывающему в вынужденном бездействии а по сему лишенному и калориметра и реактивов) в таком вопросе:
каков тепловой эффект двух нижеприведенных реакций:

NH4OH + H3PO4 = NH4H2PO4 + H20

2NH4OH + H3PO4 = (NH4)2HPO4 + 2H20

ПРИ УСЛОВИИ ЧТО ОРТОФОСФОРНАЯ К-ТА ИМЕЕТ КОНЦЕНТРАЦИЮ 85% А АММИАЧНАЯ ВОДА 25%

Заранее премного благодарен за помощь!

[Iskander]

Вообще-то, реакции неправильные, так как NH4OH не существует.

Рассчитать полный тепловой эффект достаточно тяжело, так как нужно учесть и кристаллизацию солей (а в фосфорке они будут малорастворимы) и тепловой эффект смешения фосфорки и воды.
Проще мерять.
Да, и вообще, какие соотношения реагентов?

[upd]

Да тут и померять вряд ли возможно, по-моему. Например, вторая реакция будет включать первую как промежуточную стадию. Будет ли реакция идти по второму уравнению без других продуктов (другой степени замещения водорода в кислоте)?

[himik]

спасибо за комментарии...
но задача стоит чисто практическая.
так что ежели кто сможет слить в калориметре соответствующие реагенты и зафиксировать изменение т-ры - бросьте данные в форум. а я ужо подсчитаю ну нет у меня сейчас ни калориметра ни термометра

[Maryna]

Прошу меня извинить, но, во-первых, как Вы гипотетически планируете контролировать в калориметре, какая именно соль образовалась? По-моему, это задача не "смешал-получил-записал". Тут надо изобретать какие-то термодинамические циклы, например, по очереди растворять всех участников, скажем, в воде, но при этом непонятно, что делать с аммиаком и т.д.
Во-вторых, не проще ли рассчитать из энтальпий образования веществ? Специально посмотрела - (NH4)2HPO4 есть, фосфорная и аммиак будут наверняка. Теплоты растворения и плавления тоже можно поискать хотя бы в "Справочнике химика"

[himik]

Прошу меня извинить, но, во-первых, как Вы гипотетически планируете контролировать в калориметре, какая именно соль образовалась?

такая задача не ставится... нужно узнать энерговыделение при смешении одного моля ортофосфорной кислоты (в виде 85% раствора) с водным раствором аммиака в котором содержится один моль аммиака (как вариант 68 г 25% раствора)

[upd]

При смешении моля аммиака и моля кислоты будет выделяться разное к-во теплоты в зависимости от исходных концентраций того и другого, Вы это знаете? В любом случае будут измеряться не тепловые эффекты вышеприведенных реакций, а неопределенная совокупность теплот никому-не-известно-чего.

[Maryna]

Я думаю, топикстартер это понимает. himik, постараюсь Вам помочь, к сожалению, не экспериментально, но хоть теоретически

[Maryna]

Итак, берем два раствора, указанной Вами концентрации, в каждом из которых содержится по 1 моль аммиака и фосфорной кислоты. Смешиваем. Считаем, что реакция прошла полностью до образования 1. 0.5 моль (NH4)2HPO4 или 2. 1 моль NH4H2PO4 и не учитываем гидролиз соли.
Итак, теплота процесса 1. -49.4 кДж; процесса 2. -88.5 кДж.
Одна проблема - нашла только теплоты растворения обеих солей в 660 моль воды, что намного больше, чем в Вашей системе. Если найдете при другой концентрации - могу пересчитать

[himik]

Итак, берем два раствора...

Спасибо уважаемая Maryna!

[upd]

Итак, берем два раствора, указанной Вами концентрации, в каждом из которых содержится по 1 моль аммиака и фосфорной кислоты

Позвольте узнать, а какие величины были взяты в качестве исходных для расчета (теплоты чего)? С теплотой растворения солей понятно, а теплоты образования исходных растворов? Тоже были использованы или как?

[Maryna]

Теплоты растворения аммиака и фосфорной кислоты доступны в широком интервале концентраций, теплоты образования их самих как индивидуальных веществ тоже есть
(Энтальпии. Не люблю термин "теплота" - с ним часто возникает недопонимание)

[Alex K]

Теплоты растворения аммиака и фосфорной кислоты доступны в широком интервале концентраций, теплоты образования их самих как индивидуальных веществ тоже есть
(Энтальпии. Не люблю термин "теплота" - с ним часто возникает недопонимание)

И Вы можете в данном случае обеспечить постоянство объема? )))

[upd]

Ну вроде правильно, хоть и приблизительно, а в калориметре реакции не будут идти в таком виде, чтобы их тепловой эффект можно было измерить, особенно это касается второй. А предел растворимости солей не достигается, не проверяли? У Вас там посчитано количество воды, Maryna. Растворимость NH4H2PO4 в 100 г воды при 20 град. приблизительно 40 г, (NH4)2HPO4 - примерно 70 г.

UPD: прикинула: в случае первой реакции в осадок выпадет 80% образовавшейся соли - это без учета гидролиза и ступенчатой нейтрализации.

Вообще, чтобы говорить на эту тему, нужно знать, что необходимо: 1) тепловые эффекты указанных реакций или 2) тупо количество теплоты, которое выделяется при смешении указанных исходных растворов.

Если 1), то это довольно непростая задача, требующая как расчетов и думания, так и эксперимента, с наскоку не решить. Если 2), то мне не понятно, зачем это может быть нужно.

[Maryna]

И Вы можете в данном случае обеспечить постоянство объема? )))

Это не нужно. Все расчеты делаются на моль.

upd, гидролиз я тоже не учитывала. Про экспериментальные трудности этой задачи уже страницу написали, могу добавить только то, что в калориметре совершенно непонятно, когда процесс взаимодействия двух растворов считать закончившимся. К сожалению, я не нашла и последнюю теплоту растворения обеих солей (скажем, не слишком настойчиво искала), о чем честно предупредила, так что частичную растворимость учла только приблизительно. Но если мне дадут цифры, с удовольствием пересчитаю. Вообще, каков запрос, таков и ответ, но раз цель свою топикстартер не пояснил, считаю как есть, по формально составленному термодинамическому циклу.

[upd]

Про экспериментальные трудности этой задачи уже страницу написали

Тут и теоретические трудности тоже. Например, константы ступенчатой нейтрализации и гидролиза все-таки надо учесть и посмотреть, насколько сильно это влияет, а они при высоких концентрациях уже не константы. И цикл здесь другой, поскольку почти вся соль в осадке. Все это сильно меняет результаты расчета, может быть, даже вплоть до изменения знака на противоположный. Так что это все неоднозначно.

[himik]

спасибо всем откликнувшимся!