高中化学选修4：中和热测定

高中化学选修4：中和热测定

实验 中和热的测定 中和热：在稀溶液中 ，酸和碱发生中和反应生成 1molH 2 O （ l ）时的反应热叫做中和热 一 实验仪器和药品 1 、实验仪器： 大烧杯（ 500 mL ）、小烧杯（ 100 mL ）温度计、量筒（ 50 mL ）两个、泡沫塑料或纸条、 泡沫塑料板或硬纸板（中心有两个小孔）、 环形玻璃搅拌 。 2 、实验药品： 0.50 mol/L 盐酸（ 50mL ） 0.55 mol/L NaOH 溶液 (50mL) 二、实验原理 2. 计算方法： Q = Cm Δ t 1. 反应原理： H + (aq) + OH - (aq)===H 2 O(l) ；△ H ＝－ 57.3kJ/mol （ 1 ） C ：反应混合液的比热容。 m : 反应混合液的质量。 △ t ：反应前后溶液温度的差值 Q : 中和反应放出的热量。 （ 2 ）因为 m = V 酸 ρ 酸 ＋ V 碱 ρ 碱 、 V 酸 = V 碱 =50mL ； 而酸的浓度是 0.50 mol/L 、碱的浓度是 0.55mol/L ； 且 ρ 酸 = ρ 碱 =1 g/ml 、 C =4.18 J/ （ g·℃ ） =4.18×10 -3 kJ/ （ g. ℃ ）。 所以 Q = 0.418 （ t 2 － t 1 ） kJ 。 （ 3 ）中和热计算公式： 三、实验步骤 1. 在大烧杯底部垫泡沫塑料（或纸条）， 使放入的小烧杯杯口与大烧杯杯口相平 。然后再在大、小烧杯之间填满碎泡沫塑料（或纸条），大烧杯上用泡沫塑料板（或硬纸板）作盖板，在板中间开两个小孔，正好使温度计和环形玻璃搅拌棒通过，如上一页图形所示。（实验装置图） 2. 用一个量筒最取 50 mL 0.50 mol/L 盐酸，倒入小烧杯中，并用温度计测量盐酸的温度，记入下表。然后把温度计上的酸用水冲洗干净。 3. 用另一个量筒量取 50 mL 0.55 mol/L NaOH 溶液，并用温度计测量 NaOH 溶液的温度，记入下表。 4. 把温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯的盐酸中，并把量筒中的 NaOH 溶液一次倒入小烧杯（注意不要洒到外面）。用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动溶液，并准确读取混合溶液的最高温度，记为终止温度，记入上表。 5. 重复实验两次，取测量所得数据的平均值作为计算依据。 6. 根据实验数据计算中和热。 四 H + (aq) + OH - (aq)=H 2 O(l) ；△ H ＝ -57.3kJ/mol （ 1 ）稀溶液中强酸和强碱反应生成可溶性盐和 1mol 液态水释放出 Q=57.3kJ （ △ H ＝ -57.3kJ/mol ） （ 2 ）稀溶液中强酸和弱碱或者弱酸和强碱反应生成可溶性盐和 1mol 液态水释放出 Q ＜ 57.3kJ （ 3 ）浓溶液中强酸和强碱反应生成可溶性盐和 1mol 液态水释放出 Q ﹥ 57.3kJ （△ H ﹥ -57.3kJ/mol ） （△ H ﹤ -57.3kJ/mol ） 例 2 、下列热化学方程式中，正确的是 ( 　　 ) A ．甲烷的燃烧热为 890.3 kJ·mol -1 ，则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为 CH 4 (g) ＋ 2O 2 (g)=CO 2 (g) ＋ 2H 2 O(g) 　 ΔH ＝－ 890.3 kJ·mol -1 B ．将 0.5 mol N 2 和 1.5 mol H 2 置于密闭容器中充分反应生成 NH 3 (g) ，放热 19.3 kJ ，其热化学方程式为 N 2 (g) ＋ 3H 2 (g)2NH 3 (g) 　 ΔH ＝－ 38.6 kJ·mol -1 C ． HCl 和 NaOH 反应的中和热为－ 57.3 kJ·mol -1 ，则 H 2 SO 4 和 Ca(OH) 2 反应的中和热 ΔH ＝ 2×( － 57.3 kJ·mol -1 ) D ．在 101 kPa 时， 2 g H 2 完全燃烧生成液态水，放出 285.8 kJ 热量，氢气燃烧的热化学方程式为 2H 2 (g) ＋ O 2 (g)=2H 2 O(l) 　 ΔH ＝－ 571.6 kJ·mol -1 D 1. 大、小烧杯放置时，为何要使两杯口相平？填碎纸条的作用是什么？对此装置，你有何更好的建议？ 四、实验过程中的疑点、难点解析 两杯口相平，可使盖板把杯口尽量盖严，从而减少热量损失；填碎纸条的作用是为了达到保温隔热、减少实验过程中热量损失的目的。若换用隔热、密封性能更好的装置（如保温杯）会使实验结果更准确。 2. 温度计上的酸为何要用水冲洗干净？冲洗后的溶液能否倒入小烧杯？为什么？ 因为该温度计还要用来测碱液的温度，若不冲洗，温度计上的酸会和碱发生中和反应而使热量散失，故要冲洗干净；冲洗后的溶液不能倒入小烧杯，若倒入，会使总溶液的质量增加，而导致实验结果误差。 3. 酸、碱混合时，为何要把量筒中的 NaOH 溶液一次倒入小烧杯而不能缓缓倒入？ 因为本实验的关键是测反应的反应热，若动作迟缓，将会使热量损失而使误差增大。 4. 实验中所用 HCl 和 NaOH 的物质的量比为何不是 1∶1 而是 NaOH 过量？若用 HCl 过量行吗？ 为了保证 0.50 mol/L 的盐酸完全被 NaOH 中和，采用 0.55 mol/L NaOH 溶液，使碱稍稍过量。若使盐酸过量，也是可以的。 实验所测得的数据若不是为 57.3 kJ/mol ，则产生误差可能原因是： 1. 量取溶液的体积有误差（测量结果是按 50 mL 的酸、碱进行计算，若实际量取时，多于 50 mL 或小于 50mL 都会造成误差）。 2. 温度计的读数有误。 3. 实验过程中有液体洒在外面。 4. 混合酸、碱溶液时，动作缓慢，导致实验误差。 5. 隔热操作不到位，致使实验过程中热量损失而导致误差。 6. 测了酸后的温度计未用水清洗而便立即去测碱的温度，致使热量损失而引起误差。 五、实验误差分析 六、学以致用 1. 本实验中若把 50 mL 0.50 mol/L 的盐酸改为 50 mL 0.50 mol/L 醋酸，所测结果是否会有所变化？为什么？ 2. 若改用 100 mL 0.50 mol/L 的盐酸和 100 mL 0.55 mol/L 的 NaOH 溶液，所测中和热的数值是否约为本实验结果的二倍（假定各步操作没有失误）？ 参考答案： 1. 会有所变化。因为醋酸为弱电解质，其电离时要吸热，故将使测得结果偏小。 2. 否。因中和热是指酸与碱发生中和反应生成 1 mol H2O 时放出的热量，其数值与反应物的量的多少无关，故所测结果应基本和本次实验结果相同