中和熱測定實(shí)驗(yàn)中的若干問題

1、中和熱測定實(shí)驗(yàn)中的若干問題 一、中和熱測定實(shí)驗(yàn)中的問題 (1)教材有注，“為了保證0.50 mol·L-1的鹽酸完全被中和，采用0.55 mol·L-1NaOH溶液，使堿稍稍過量”，那可不可以用0.50 mol·L-1 NaOH與0.55 mol·L-1 HCl，讓酸稍稍過量呢?答案：不是“可以與不可以”而是“不宜”。原因是稀鹽酸比較穩(wěn)定，取50 mL、0.50 mol·L-1 HCl，它的物質(zhì)的量就是0.025 mol，而NaOH溶液極易吸收空氣中的CO2，如果恰好取50 mL、0.50 mol·L-1 NaOH，就很難保證有0.0

2、25 mol NaOH參與反應(yīng)去中和0.025 mol的HCl。 (2)為了確保NaOH稍稍過量，可不可以取體積稍稍過的0.50 mol·L-1 NaOH溶液呢?回答：是可以的。比如“量取51 mL(或5 2mL)0.50 mol·L-1NaOH溶液”。只是(m1+m2)再不是100 g，而是101 g或102 g。 (3)關(guān)于量HCl和NaOH溶液的起始溫度“t1/”不能以空氣的溫度去代替酸堿溶液的溫度;也不能以水的溫度去代替酸堿溶液的溫度，因?yàn)榭諝?、水和溶?這里是酸堿)的溫度是有差別的，會(huì)明顯影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。為了使NaOH和HCl溶液的溫度穩(wěn)定，最好是把配成的溶液過夜后

3、使用。最好不求HCl和NaOH兩種溶液溫度的平均值。兩者的溫度懸殊差別越大，實(shí)驗(yàn)結(jié)果越是失去意義，最好是兩種溶液的溫度相同。辦法是:用手握住燒杯使溫度低的溶液略有升高，或用自來水使溫度高的溶液略微降溫，以達(dá)到兩種溶液溫度相同的目的。讀者注意：中和熱的測定最好在20左右的環(huán)境溫度條件下進(jìn)行，不宜低于10以下，否則低溫環(huán)境容易散熱，會(huì)使中和熱的測定值明顯偏低。為什么采用環(huán)形玻璃棒攪拌混合液，可不可以用普通玻璃棒?能不能用振蕩的方法混勻溶液?環(huán)形玻璃棒的優(yōu)點(diǎn)在于:上下移動(dòng)攪拌的面積大、范圍廣(切不可把環(huán)形玻璃棒移出混合液的液面!)，混合均勻，普通玻璃棒顯然不具有這種優(yōu)點(diǎn)。金屬環(huán)形棒也不行。至于振蕩混

4、合液，一定會(huì)有部分混合液附著在燒杯壁，這樣散失的熱量會(huì)使中和熱的測定值偏低。強(qiáng)酸與弱堿，強(qiáng)堿與弱酸的中和反應(yīng)熱值如何估計(jì)?鑒于弱酸、弱堿在水溶液中只能部分電離，因此，當(dāng)強(qiáng)酸與弱堿、強(qiáng)堿與弱酸發(fā)生中和反應(yīng)時(shí)同時(shí)還有弱堿和弱酸的不斷電離(吸收熱量，即電離熱)。所以，總的熱效應(yīng)比強(qiáng)酸強(qiáng)堿中和時(shí)的熱效應(yīng)值(57.3kJ/mol)要小一些。值得注意的是，有少數(shù)弱電解質(zhì)(如氫氟酸)電離時(shí)會(huì)放熱，它與NaOH的中和熱會(huì)大于57.3 kJ/mol(實(shí)為67.7 kJ/mol)。酸堿的濃度該有個(gè)什么大小范圍?太大、太小對(duì)測定值會(huì)有什么影響?如果強(qiáng)酸強(qiáng)堿溶液的濃度太大，混合時(shí)由于體積增大，離子繼續(xù)擴(kuò)散水合產(chǎn)生熱效

5、應(yīng)。離子的水合熱大于擴(kuò)散熱，使總過程放熱，使得測得的熱值偏高。但是酸堿溶液的濃度也不可太小，否則中和反應(yīng)放出的熱太少，溫度變化不大，不易測出。經(jīng)驗(yàn)指出，測定中和熱的酸堿的濃度大小范圍以在0.10 mol·L-11.0 mol·L-1之間為宜。本測定有許多難以克服的概略因素:反應(yīng)容器(燒杯、環(huán)形玻璃棒攪拌器)要吸收一些熱量，反應(yīng)混合液的空間要散失一些熱量，以及量取溶液體積、溫度計(jì)讀數(shù)以及溫度計(jì)的精確度等都會(huì)產(chǎn)生一些誤差，所以本測定只能是近似測定強(qiáng)酸強(qiáng)堿的中和熱值 二、中和熱測定實(shí)驗(yàn)八問1、測定酸堿中和熱為什么要用稀溶液？答：中和熱是酸堿在稀溶液中發(fā)生中和反應(yīng)生成 l mol水

6、時(shí)所放出的熱量，為什么要指明在稀溶液中呢？因?yàn)槿绻跐馊芤褐?，即使是?qiáng)酸或強(qiáng)堿，由于得不到足夠的水分子，因此也不能完全電離為自由移動(dòng)的離子。在中和反應(yīng)過程中會(huì)伴隨著酸或堿的電離及離子的水化，電離要吸收熱量，離子的水化要放出熱量，不同濃度時(shí)這個(gè)熱量就不同，所以中和熱的值就不同，這樣就沒有一個(gè)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)了。2、為什么強(qiáng)酸強(qiáng)堿的中和熱是相同的？答：在稀溶液中，強(qiáng)酸和強(qiáng)堿完全電離，所以它們的反應(yīng)就是H+與OH-結(jié)合成H2O的反應(yīng)，每生成lmol水放出的熱量（中和熱）是相同的，均為 57.3 kJmol。3、為什么弱酸、弱堿參加的中和反應(yīng)的中和熱小于 573 kJmol？答：弱酸、弱堿在水溶液中不能完全電

7、離，存在著電離平衡。弱酸或弱堿參與中和反應(yīng)的同時(shí)，伴隨著電離，電離過程要吸收熱量，此熱量就要由H+與OH-結(jié)合成水分子放出的熱量來抵償，所以總的來說中和熱小于 57.3 kJ/mol。4、是什么原因使中和熱測定結(jié)果往往偏低？答：按照課本中所示裝置進(jìn)行中和熱測定，往往所測結(jié)果偏低，造成如此現(xiàn)象的主要原因有：（1）儀器保溫性能差。課本中用大小燒杯間的碎紙片來隔熱保溫，其效果當(dāng)然不好，免不了熱量散失，所以結(jié)果偏低，這是主要原因；（2）實(shí)驗(yàn)中忽略了小燒杯、溫度計(jì)所吸收的熱量，因此也使結(jié)果偏低；（3）計(jì)算中假定溶液比熱容為418 J（g·），密度為 1 gcm3，實(shí)際上這是水的比熱容和密度，酸

8、堿溶液的比熱容、密度均較此數(shù)大，所以也使結(jié)果偏低。5、為何說保溫效果差是造成中和熱測定值偏低的主要原因？答：實(shí)驗(yàn)中溫度升高得不多，所以燒杯、玻璃棒吸收的熱量甚小，影響不大；而酸、堿溶液是稀溶液，實(shí)際密度對(duì)比熱容與水相差甚微；所以此影響更微弱。因此說，結(jié)果偏低的主要原因是保溫性能差，若能改進(jìn)裝置，比如用保溫杯代替燒杯，使保溫性能良好，就更能接近理論值。6、離子方程式H+OH-=H2O代表了酸堿中和反應(yīng)的實(shí)質(zhì)，能否用此代表所有中和反應(yīng)的離子方程式？答：離子方程式書寫要求“將難電離或難溶的物質(zhì)以及氣體等用化學(xué)式表示”，所以弱酸、弱堿參與中和反應(yīng)時(shí)應(yīng)以分子的形式保留。例如，醋酸和氫氧化鈉的離子方程式就

9、應(yīng)當(dāng)寫為：HAC+OH-=Ac-+H2O。只有可溶性強(qiáng)酸強(qiáng)堿的離子方程式才可能如此表示。7、為什么中和熱測定中要用稍過量的堿？能不能用過量的酸？答：這是為了保證堿（或酸）能夠完全被中和。H+與OH-相互接觸碰撞才能發(fā)生反應(yīng)，如果用等量的酸、堿，隨著反應(yīng)的進(jìn)行， H+與OH-相互碰撞接觸的機(jī)會(huì)越來越少，越來越困難，可能有一部分 H+與OH-就不能反應(yīng)，而在一種微粒過量的情況下，則大大增加了另一種微粒完全反應(yīng)的機(jī)會(huì)。不能用過量的酸，因?yàn)閴A中含有雜質(zhì)碳酸鈉，酸過量就會(huì)有酸與碳酸鹽反應(yīng)導(dǎo)致中和熱測定不準(zhǔn)8 為什么 要用環(huán)形玻璃棒攪拌？若用鐵絲取代環(huán)行玻璃棒會(huì)不會(huì)有影響？答 為了使反應(yīng)充分若用鐵絲取代環(huán)

10、行玻璃棒會(huì)使鐵與酸反應(yīng)放出熱量而且鐵絲傳熱快，使測量值偏低三、儀器和試劑：大燒杯(500 mL)、小燒杯(100 mL)、溫度計(jì)、量筒(50 mL)兩個(gè)、泡沫塑料或紙條、泡沫塑料板或硬紙板(中心有兩個(gè)小孔)、環(huán)形玻璃攪拌棒。 0.50 mol/L 鹽酸、0.55 mol/L NaOH溶液。四、步驟：1在大燒杯底墊泡沫塑料(或紙條)，使放入的小燒杯杯口與大燒杯杯口相平。然后再在大、小燒杯之間填滿碎泡沫塑料(或紙條)，大燒杯上用泡沫塑料板(或硬紙板)作蓋板，在板中間開兩個(gè)小孔，正好使溫度計(jì)和環(huán)形玻璃攪拌棒通過，以達(dá)到保溫、隔熱、減少實(shí)驗(yàn)過程中熱量損失的目的，如圖所示。該實(shí)驗(yàn)也可在保溫杯中進(jìn)行。 2

11、用一個(gè)量筒量取50 mL 0.50 mol/L鹽酸，倒入小燒杯中，并用溫度計(jì)測量鹽酸的溫度，記入下表。然后把溫度計(jì)上的酸用水沖洗干凈。3用另一個(gè)量筒量取50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液，并用溫度計(jì)測量NaOH溶液的溫度，記入下表。4把溫度計(jì)和環(huán)形玻璃攪拌棒放入小燒杯的鹽酸中，并把量筒中的NaOH溶液一次倒入小燒杯(注意不要灑到外面)。用環(huán)形玻璃攪拌棒輕輕攪動(dòng)溶液，并準(zhǔn)確讀取混合溶液的最高溫度，記為終止溫度，記入下表。5重復(fù)實(shí)驗(yàn)兩次，取測量所得數(shù)據(jù)的平均值作為計(jì)算依據(jù)。6根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算中和熱。為了使計(jì)算簡便一些，我們近似地認(rèn)為：(1)0.50 mol/L鹽酸和0.55 mol/L

12、NaOH溶液的密度都是1 g/cm3，所以50 mL 0.50 mol/L鹽酸的質(zhì)量m1=50 g，50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液的質(zhì)量m2=50 g。(2)中和后生成的溶液的比熱容c=4.18 J/(g·)，由此可以計(jì)算出，50 mL 0.50 mol/L鹽酸與50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液發(fā)生中和反應(yīng)時(shí)放出的熱量為：(m1+m2)·c·(t2-t1)=0.418(t2-t1) kJ，又因 50 mL O.50 mol/L鹽酸中含有0.025 mol的 HCl，0.025 mol的HCl與0.025 mol NaOH發(fā)生中和反應(yīng)，

13、生成0.025 mol H2O，放出的熱量是0.418(t2-t1) kJ，所以，生成1 mol H2O時(shí)放出的熱量即中和熱為：16.72(t2-t1) kJ/mol.五、注意事項(xiàng) 1作為量熱器的儀器裝置，其保溫隔熱的效果一定要好。因此，可以用保溫杯來做，也可用塊狀聚苯乙烯泡沫塑料制成與小燒杯外徑相近的絕熱外套來做，以保證實(shí)驗(yàn)時(shí)的保溫隔熱效果。如果按教材中的方法做，一定要使小燒杯杯口與大燒杯杯口相平，這樣可以減少熱量損失。2鹽酸和NaOH溶液濃度的配制須準(zhǔn)確，且NaOH溶液的濃度須稍大于鹽酸的濃度。為使測得的中和熱更準(zhǔn)確，所用鹽酸和NaOH溶液的濃度宜小不宜大，如果濃度偏大，則溶液中陰、陽離子

14、間的相互牽制作用就大，表觀電離度就會(huì)減小，這樣酸堿中和時(shí)產(chǎn)生的熱量勢必要用去一部分來補(bǔ)償未電離分子的離解熱，造成較大誤差(偏低)。3宜用有0.1分刻度的溫度計(jì)，且測量時(shí)應(yīng)盡可能讀準(zhǔn)，并估讀到小數(shù)點(diǎn)后第二位。溫度計(jì)的水銀球部分要完全浸沒在溶液中，而且要穩(wěn)定一段時(shí)間后再讀數(shù)，以提高所測溫度的精度。4實(shí)驗(yàn)操作時(shí)動(dòng)作要快，以盡量減少熱量的散失。一選擇題（共4小題）1（2016蘆溪縣三模）已知H+OHH2O生成1mol H2O放出57.3kJ熱量，下列過程中放出熱量為57.3kJ的是（）A1mol H2SO4與足量的NaOH溶液反應(yīng)B稀鹽酸與氨水反應(yīng)生成1mol H2OC稀鹽酸與Ba（OH）2溶液反應(yīng)生

15、成1mol H2OD稀NaOH與98%濃硫酸反應(yīng)生成1mol H2O2（2016春福建校級(jí)期中）下列中和反應(yīng)中放出熱量最多的是（）A100 mL 0.3 mol/L 的HCl 和50 mL 0.3 mol/L 的NaOH相混合B80mL 0.3 mol/L 的HCl 和80 mL 0.3 mol/L 的NaOH溶液相混合C80mL 0.3 mol/L 的H2SO4 和80 mL 0.3 mol/L 的NaOH溶液相混合D50mL 0.3 mol/L 的H2SO4 和50 mL 0.6 mol/L 的NaOH溶液相混合3（2016春松原校級(jí)期中）已知反應(yīng)：2C（s）+O2（g）=2CO（g）H=

16、221kJ/mol稀溶液中，H+（aq）+OH（aq）=H2O（l）H=57.3kJ/mol下列結(jié)論正確的是（）A碳的燃燒熱為H=110.5 kJ/molB1molC（s）所具有的能量一定高于1molCO（g）所具有的能量C稀硫酸與稀NaOH溶液反應(yīng)的中和熱為H=57.3 kJ/molD稀醋酸與稀NaOH溶液反應(yīng)生成1 mol水，也放出57.3 kJ 熱量4（2016春新鄉(xiāng)校級(jí)月考）已知H+（aq）+OH（aq）=H2O（l）H=57.3kJ/mol，向50mL 2mol/L的NaOH溶液中加入1mol/L的某種酸恰好完全反應(yīng)，測得加入酸的體積與反應(yīng)放出熱量的關(guān)系如下圖所示（不考慮熱量的散失）

17、，則該酸可能是（）A醋酸（CH3COOH）B鹽酸C草酸（HOOCCOOH）D硫酸二填空題（共8小題）5（2015秋肇慶校級(jí)月考）0.50L 2.00mol/L H2SO4與2.00L 1.00mol/L KOH溶液完全反應(yīng)，放出114.6kJ的熱量，該反應(yīng)的中和熱為，其表示中和熱的熱化學(xué)方程式為6（2009秋和平區(qū)校級(jí)月考）I強(qiáng)酸與強(qiáng)堿的稀溶液發(fā)生中和反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：H+（aq）+OH（aq）H2O（1）H=57.3kJmol11L 0.5molL1的NaOH溶液中加入稀醋酸、濃硫酸、稀硝酸，恰好完全反應(yīng)時(shí)的熱效應(yīng)分別為H1、H2、H3則三者關(guān)系為（用、或=表示）II在飽和Mg（OH）2溶

18、液中c（OH）=1.0×104mol/L，若往該溶液中加入NaOH溶液，使溶液中的c（OH）變?yōu)樵瓉淼?0倍，則Mg（OH）2在此溶液中的溶解度在理論上將變?yōu)樵瓉淼谋?（2012秋蘇仙區(qū)校級(jí)期中）1.00L 1.00molL1 H2SO4溶液與2.00L 1.00molL1 NaOH溶液完全反應(yīng)，放出114.6kJ的熱量，由此可推知H2SO4與NaOH發(fā)生中和反應(yīng)的中和熱為，表示該中和熱的熱化學(xué)方程式為（溶液狀態(tài)用aq表示）8（2016春南寧校級(jí)期中）用50mL 0.50mol/L鹽酸與50mL 0.55mol/L NaOH溶液在如圖所示的裝置中進(jìn)行中和反應(yīng)通過測定反應(yīng)過程中所放出的

19、熱量可計(jì)算中和熱回答下列問題：（1）從實(shí)驗(yàn)裝置上看，圖中尚缺少的一種玻璃用品是（2）燒杯間填滿碎紙條的作用是（3）大燒杯上如不蓋硬紙板，求得的中和熱數(shù)值（填“偏大、偏小、無影響”）（4）如果用60mL0.50mol/L鹽酸與50mL 0.55mol/L NaOH溶液進(jìn)行反應(yīng)，與上述實(shí)驗(yàn)相比，所放出的熱量（填“相等、不相等”），所求中和熱（填“相等、不相等”）簡述理由9（2016春沈陽校級(jí)期中）實(shí)驗(yàn)室用50mL 0.50molL1鹽酸、50mL 0.55molL1NaOH溶液利用上圖裝置，進(jìn)行測定中和熱的實(shí)驗(yàn)假設(shè)鹽酸和氫氧化鈉溶液的密度都是1g/cm3，又知中和后生成溶液的比熱容c=4.18J/

20、（g）為了計(jì)算中和熱，實(shí)驗(yàn)時(shí)還需測量的數(shù)據(jù)有（填序號(hào)）A反應(yīng)前鹽酸的溫度B反應(yīng)前鹽酸的質(zhì)量C反應(yīng)前氫氧化鈉溶液的溫度D反應(yīng)前氫氧化鈉溶液的質(zhì)量E反應(yīng)后混合溶液的最高溫度F反應(yīng)后混合溶液的質(zhì)量10（2016春沈陽校級(jí)期中）如圖所示A為泡沫塑料板，上面有兩個(gè)小孔，分別插入溫度計(jì)和環(huán)形玻璃攪拌棒，兩個(gè)小孔不能開得過大，其目的是； 若實(shí)驗(yàn)中不加蓋泡沫塑料板，則求得的中和熱數(shù)值（填偏大、偏小、無影響）11（2015春長春校級(jí)期末）用50mL0.50mol/L鹽酸與50mL0.55mol/LNaOH溶液在如圖所示的裝置中進(jìn)行中和反應(yīng)通過測定反應(yīng)過程中所放出的熱量可計(jì)算中和熱回答下列問題：（1）從實(shí)驗(yàn)裝置上

21、看，圖中尚缺少的一種玻璃用品是，除此之外還有一處錯(cuò)誤的是（2）大燒杯上如不蓋硬紙板，求得的中和熱數(shù)值（絕對(duì)值）（填“偏大、偏小、無影響”）12（2015秋景洪市校級(jí)期末）用50mL0.50mol/L鹽酸與50mL0.55mol/LNaOH溶液在如圖所示的裝置中進(jìn)行中和反應(yīng)通過測定反應(yīng)過程中所放出的熱量回答下列問題：（1）從實(shí)驗(yàn)裝置上看，圖中尚缺少的一種玻璃用品是（2）燒杯間填滿碎紙條的作用是（3）大燒杯上如不蓋硬紙板，測得反應(yīng)熱數(shù)值（填“偏大、偏小、無影響”）（4）如果用60mL0.50mol/L鹽酸與50mL0.55mol/LNaOH溶液進(jìn)行反應(yīng)，與上述實(shí)驗(yàn)相比，測得中和熱數(shù)值與上述實(shí)驗(yàn)相比

22、（填“相等、不相等”），簡述理由（5）實(shí)驗(yàn)中，鹽酸與NaOH溶液是快速混合好還是慢速混合好？；（填“快速”或“慢速”）理由是三解答題（共4小題）13（2016春高安市校級(jí)期中）某實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)，以檢驗(yàn)化學(xué)反應(yīng)中的能量變化請(qǐng)回答下列問題：（1）實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)后中的溫度升高；中的溫度降低由此判斷鋁條與鹽酸的反應(yīng)是熱反應(yīng)，Ba（OH）28H2O與NH4Cl的反應(yīng)是 熱反應(yīng)反應(yīng)過程 （填“”或“”）的能量變化可用圖2表示（2）現(xiàn)有如下兩個(gè)反應(yīng)：（A）NaOH+HClNaCl+H2O （B）2FeCl3+Cu2FeCl2+CuCl2（1）以上兩個(gè)反應(yīng)能設(shè)計(jì)成原電池的是（2）寫出設(shè)計(jì)原電池正、負(fù)極電極反應(yīng)式14（2016春鶴崗校級(jí)期中）50mL 0.50mol/L鹽酸跟50mL 0.55mol/L NaOH溶液在圖所示的裝置 中進(jìn)行中和反應(yīng)，通過測定反應(yīng)過程中所放出的熱量可計(jì)算反應(yīng)熱（1）燒杯間填滿泡沫塑料的作用是；（2）大燒杯上若不蓋硬紙板，求得的中和熱數(shù)值（填“偏大”、“偏小”、“無影響”）（3）如下圖所示，儀器A的名稱是；在實(shí)驗(yàn)過程中，如果不把溫度計(jì)上的酸用水沖洗干凈直接測量NaOH溶液的溫度，則測得的H57.3KJ/mol（填“”、“”或“