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(2013-10-24 09:27:23)
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一轮明月复习中理论文化 |
中和热测定实验中的八个问题
1、测定酸碱中和热为什么要用稀溶液？
答：中和热是酸碱在稀溶液中发生中和反应生成 lmol水时所放出的热量，为什么要指明在稀溶液中呢？
因为如果在浓溶液中，即使是强酸或强碱，由于得不到足够的水分子，因此也不能完全电离为自由移动的离子。在中和反应过程中会伴随着酸或碱的电离及离子的水化，电离要吸收热量，离子的水化要放出热量，不同浓度时这个热量就不同，所以中和热的值就不同，这样就没有一个统一标准了。
2、为什么强酸强碱的中和热是相同的？
答：在稀溶液中，强酸和强碱完全电离，所以它们的反应就是H+与OH-结合成H2O的反应，每生成lmol水放出的热量（中和热）是相同的，均为 57．3 kJ／mol。
3、为什么弱酸、弱碱参加的中和反应的中和热小于
答：弱酸、弱碱在水溶液中不能完全电离，存在着电离平衡。弱酸或弱碱参与中和反应的同时，伴随着电离，电离过程要吸收热量，此热量就要由H+与OH-结合成水分子放出的热量来抵偿，所以总的来说中和热小于 57．3 kJ/mol。
4、是什么原因使中和热测定结果往往偏低？
答：按照课本中所示装置进行中和热测定，往往所测结果偏低，造成如此现象的主要原因有：
（1）仪器保温性能差。课本中用大小烧杯间的碎纸片来隔热保温，其效果当然不好，免不了热量散失，所以结果偏低，这是主要原因；
（2）实验中忽略了小烧杯、温度计所吸收的热量，因此也使结果偏低；
（3）计算中假定溶液比热容为4．18 J／（g·℃），密度为1g／cm3，实际上这是水的比热容和密度，酸碱溶液的比热容、密度均较此数大，所以也使结果偏低。
5、为何说保温效果差是造成中和热测定值偏低的主要原因？
答：实验中温度升高得不多，所以烧杯、玻璃棒吸收的热量甚小，影响不大；而酸、碱溶液是稀溶液，实际密度对比热容与水相差甚微；所以此影响更微弱。因此说，结果偏低的主要原因是保温性能差，若能改进装置，比如用保温杯代替烧杯，使保温性能良好，就更能接近理论值。
6、离子方程式H+＋OH-=H2O代表了酸碱中和反应的实质，能否用此代表所有中和反应的离子方程式？
答：离子方程式书写要求“将难电离或难溶的物质以及气体等用化学式表示”，所以弱酸、弱碱参与中和反应时应以分子的形式保留。例如，醋酸和氢氧化钠的离子方程式就应当写为：
HAC+OH-=Ac-+H2O
只有可溶性强酸强碱的离子方程式才可能如此表示。
7、为什么中和热测定中要用稍过量的碱？能不能用过量的酸？
答：这是为了保证碱（或酸）能够完全被中和。H+与OH-相互接触碰撞才能发生反应，如果用等量的酸、碱，随着反应的进行， H+与OH-相互碰撞接触的机会越来越少，越来越困难，可能有一部分 H+与OH-就不能反应，而在一种微粒过量的情况下，则大大增加了另一种微粒完全反应的机会。不能用过量的酸，因为碱中含有杂质碳酸钠，酸过量就会有酸与碳酸盐反应导致中和热测定不准．
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答 为了使反应充分．若用铁丝取代环行玻璃棒会使铁与酸反应放出热量而且铁丝传热快，使测量值偏低。
其它问题
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那可不可以用0.50mol·L-1NaOH与0.55mol·L-1HCl，让酸稍稍过量呢? 答案不是“可以与不可以”而是“不宜”。原因是稀盐酸比较稳定，取50mL、0.50mol·L-1HCl，它的物质的量 就是0.025mol，而NaOH溶液极易吸收空气中的CO2，如果恰好取50mL、0.50mol·L-1NaOH，就很难保证有 0.025molNaOH参与反应去中和0.025mol的HCl。 (2)为了确保NaOH稍稍过量，可不可以取体积稍稍过的0.50mol·L-1NaOH溶液呢? 回答是可以的。比如“量取51mL(或52mL)0.50mol·L-1NaOH溶液”。只是(m1+m2)再不是100g，而是101g或102g。 (3)关于量HCl和NaOH溶液的起始温度“t1/℃” ①不能以空气的温度去代替酸碱溶液的温度;也不能以水的温度去代替酸碱溶液的温度，因为空气、水和溶液 (这里是酸碱)的温度是有差别的，会明显影响实验结果。 ②为了使NaOH和HCl溶液的温度稳定，最好是把配成的溶液过夜后使用。 ③最好不求HCl和NaOH两种溶液温度的平均值。两者的温度悬殊差别越大，实验结果越是失去意义，最好是两种 溶液的温度相同。办法是:用手握住烧杯使温度低的溶液略有升高，或用自来水使温度高的溶液略微降温，以达 到两种溶液温度相同的目的。 读者注意，中和热的测定最好在20℃左右的环境温度条件下进行，不宜低于10℃以下，否则低温环境容易散热， 会使中和热的测定值明显偏低。 ④为什么采用环形玻璃棒搅拌混合液，可不可以用普通玻璃棒?能不能用振荡的方法混匀溶液? 环形玻璃棒的优点在于:上下移动搅拌的面积大、范围广(切不可把环形玻璃棒移出混合液的液面!)，混合均匀， 普通玻璃棒显然不具有这种优点。 至于振荡混合液，一定会有部分混合液附着在烧杯壁，这样散失的热量会使中和热的测定值偏低。 ⑤强酸与弱碱，强碱与弱酸的中和反应热值如何估计? 鉴于弱酸、弱碱在水溶液中只能部分电离，因此，当强酸与弱碱、强碱与弱酸发生中和反应时同时还有弱碱和 弱酸的不断电离(吸收热量，即电离热)。 所以，总的热效应比强酸强碱中和时的热效应值(57.3KJ/mol)要小一些。 值得注意的是，有少数弱电解质(如氢氟酸)电离时会放热， 它与NaOH的中和热会大于57.3KJ/mol(实为67.7KJ/mol)。 ⑥酸碱的浓度该有个什么大小范围?太大、太小对测定值会有什么影响? 如果强酸强碱溶液的浓度太大，混合时由于体积增大，离子继续扩散水合产生热效应。离子的水合热大于扩散热，使总过程放热，使得测得的热值偏高。但是酸碱溶液的浓度也不可太小，否则中和反应放出的热太少，温度变化不大，不易测出。经验指出，测定中和热的酸碱的浓度大小范围以在0.10mol·L-1～1.0mol·L-1之间为宜。 ⑦本测定有许多难以克服的概略因素:反应容器(烧杯、环形玻璃棒搅拌器)要吸收一些热量， 反应混合液的空间要散失一些热量，以及量取溶液体积、温度计读数以及温度计的精确度等都会产生一些误差， 所以本测定只能是近似测定强酸强碱的中和热值 |
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