选修4P4实践活动问题与解答

邓继红

广东省惠州市龙门县龙门中学

一、实验准备阶段

1、 填表

实验目的	测定强酸、强碱反应的中和热
学习重点	中和热的测定原理和方法。
实验用品	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）、环形玻璃搅拌棒。 0.50 mol/L 盐酸、0.55 mol/L NaOH溶液

2.中和热与反应热是否相同？它们之间有什么区别和联系？

答：不同;它们都是指化学反应放出的能量，但中和热仅指在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应而生成1 mol水时的反应热。任何一个化学反应发生所放出的热量都叫反应热，但却不一定是中和热。

3、Q =m c Δt   ①

上式每个字母指什么含义？

答：Q:中和反应放出的热量。

m：反应混合液的质量。

c：反应混合液的比热容。

Δt：反应前后溶液温度的差值。

4、我们如何得到上述数据呢？

答：m的质量为所用酸、碱的质量和，测出参加反应的酸、碱质量相加即可；c 需要查阅，Δt可用温度计测出反应前后的温度相减得到。

5、酸、碱反应时，我们用的是它的稀溶液，它们的质量应怎样得到？

答：量出它们的体积，再乘以它们的密度即可。 

6、本实验为稀溶液，为了计算简便，我们近似地认为，所用酸、碱溶液的密度均为1 g/cm3，

若已知中和后所得溶液的比热容为 4.18 J/（g·℃)，则中和热的公式可以表示为？

答：Q =m c Δt =（V酸ρ酸＋V碱ρ碱）·c·（t2－t1）   ②

Q =  0.418（t2－t1）kJ         ③

7、③式表示的是不是该反应的反应热？是中和热吗？为什么？

答：③式不是该反应的反应热，因为反应热是有正负的，中和反应放热，故其ΔH为“－”。中和热是稀的酸、碱中和生成 1 mol水的反应热，而50 mL 0.50 mol/L的盐酸与50 mL 0.55 mol/L 氢氧化钠反应后生成的水只有0.025 mol，故③式表示的也不是中和热。 

8、该反应的中和热应怎样表示呢？

答：ΔH=-0.418（t2-t1）/0.025KJ/mol.

二、实验过程与结果分析

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，如下图所示。

大、小烧杯放置时，为何要使两杯口相平？填碎泡沫的作用是什么？对此装置，你有何更好的建议？

答：.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、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。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？ 

答：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？

答：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、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，记入下表。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？

答：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，亦可。

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.你所测得的数据是否为57.3 kJ/mol，若不是，分析产生误差的原因。

答：可能的原因有：

（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50 mL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。 

7、如果实验室找不到环形玻璃棒搅拌棒，用铜丝替代，对于结果有影响吗？

答：铜丝导热性好，会产生误差。

8、 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？

答：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。

9、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）？

答：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（若所有操作都准确无误，且无热量损失，则二者结果相同）。

三、习题

1、50 mL 0.50 mol/L盐酸与50 mL 0.55 mol/L －1NaOH溶液在图示的装置中进行中和反应。通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热。回答下列问题：

（1）从实验装置上看，图中尚缺少的一种玻璃用品是                     。

（2）烧杯间填满碎纸条的作用是                                       。

（3）大烧杯上如不盖硬纸板，求得的中和热数值               （填“偏大”“偏小”“无影响”）。

（4）实验中改用60 mL 0.50 mol/L盐酸跟50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液进行反应，与上述实验相比，所放出的热量                     （填“相等”“不相等”），所求中和热            （填“相等”“不相等”），简述理由：                               。

（5）用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行上述实验，测得的中和热的数值会              ；用50 mL 0.50mol/L NaOH溶液进行上述实验，测得的中和热的数值会                     。（均填“偏大”“偏小”“无影响”）

 

答：（1）环形玻璃搅拌棒；（2）减少实验过程中的热量损失；（3）偏小；（4）不等；相等 ；因为中和热是指酸跟碱发生中和反应生成1 mol H2O所放出的能量，与酸碱的用量无关；（5）

偏小；偏小。

2、在做中和热的测定实验中，使用下列用品不是为了减少实验误差的是（     ）                                                                           A.碎泡沫塑料     B.环行玻璃棒     

C.底部垫纸条    D. 两个量筒

答：D.

3．在做中和热实验测定中和热时，应使用的仪器正确的组合是

①天平　②量筒　③烧杯　④滴定管　⑤温度计　⑥试管　⑦酒精灯

A．①②④⑤ B．②③⑤     C．②③④⑦ D．全部

答：B。

4．为了测其酸碱反应的中和热，计算时至少需要的数据是

①酸的浓度和体积　②碱的浓度和体积　③比热容　④反应后溶液的质量　⑤生成水的物质的量　⑥反应前后浓度变化　⑦操作所需的时间

A．①②③⑥ B．①③④⑤     C．③④⑤⑥ D．全部

答：C。

5．用0．5 mol·L－1 NaOH溶液分别与0．5 mol·L－1的盐酸、醋酸溶液反应，且所取的溶液体积均相等，测出的中和热数值分别为ΔH1和ΔH2，则ΔH1和ΔH2两者的关系正确的是

A．ΔH1＞ΔH2 B．ΔH1=ΔH2    C．ΔH1＜ΔH2 D．无法比较

答：A.

6．中和热的测定实验的关键是要比较准确地配制一定的物质的量浓度的溶液，量热器要尽量做到绝热；在量热的过程中要尽量避免热量的散失，要求比较准确地测量出反应前后溶液温度的变化。回答下列问题：

（1）中学化学实验中的中和热的测定所需的玻璃仪器有：____________________，在大小烧杯之间填满碎泡沫（或纸条）其作用是____________________。结合日常生活的实际该实验改在___________中进行效果会更好。

（2）该实验常用0．50 mol·L－1 HCl和0．55 mol·L－1的NaOH溶液各50 mL。NaOH的浓度大于HCl的浓度作用是___________。当室温低于10℃时进行，对实验结果会造成较大的误差其原因是___________。

（3）若上述HCl、NaOH溶液的密度都近似为1 g/cm3，中和后生成的溶液的比热容C=4．18 J/（g·℃），则该中和反应放出热量为____________________kJ（填表达式），ΔH=___________ kJ/mol（填表达式）。

答：（1）大烧杯、小烧杯、温度计、量筒　保温、隔热、减少实验过程中热量的损失　保温杯

（2）保证盐酸完全被中和　散热太快

（3）0．418（t2－t1） －

7．在量热计中（见下图）。将100 cm3、0．500 mol·L－1CH3COOH溶液与100 cm3、0．500 mol·L－1 NaOH溶液混合，温度从298．16 K升高到300．71 K。已知量热计的热容常数（量热计各部件每升高1 K所需的热量）是150．5 J·K－1，0．250 mol·L－1CH3COONa溶液比热容为4．03 J·g－1·K－1，溶液的密度为0．963 g·cm－3。

（1）试求CH3COOH的中和热（中和反应生成1 mol水时放出的热量）。

 

（2）CH3COOH中和热的文献值为56．1 kJ·mol－1，你认为（1）中测得的实验值偏差可能是什么原因造成的？

（3）你认为CH3COOH的中和热与HCl的中和热相比，哪个大？为什么？

答：（1）47．3 kJ/mol　（2）实验值比文献值小；保温效果差或测温不准。（3）盐酸大，因CH3COOH电离中要吸热。