实验二中和热的测定
实验二 中和热的测定
●实验目的
1.测定强酸、强碱反应的中和热，加深理解中和反应是放热反应。
2.培养学生设计实验的能力。
3.提高学生的思维能力和分析问题的能力。
4.培养学生严谨求实的科学作风。
●教学重点
1.中和热的测定原理和方法。
2.培养学生分析问题的能力。
●教学方法
启发、引导、讨论、实践等。
●教学用具
投影仪
●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
●教学过程
［引言］上节课我们刚刚认识了中和热，本节课我们就来亲自测一下强酸强碱反应的中和热。
［板书］ 实验二 中和热的测定
●实验目的
测定强酸、强碱反应的中和热。
［设问］我们利用什么原理来测定酸、碱反应的中和热呢？
［板书］实验原理
［问］中和热与反应热是否相同？它们之间有什么区别和联系？
［学生回答］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。
［师］回答得很好！
本节课，我们取一定量的盐酸和氢氧化钠溶液发生中和反应，哪些数据可以帮助我们测出它们的反应热呢？请大家讨论回答。
［学生讨论后回答］
［教师板书］
Q=mcΔt ①
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。
［问］我们如何得到上述数据呢？
［生］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。
［问］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？
［生］量出它们的体积，再乘以它们的密度即可。
［师］如此说来，上述计算Q的式子可表示为
［板书］Q=（V酸ρ酸＋V碱ρ碱）·c·（t2－t1） ②
［讲解］本实验中，我们所用一元酸、一元碱的体积均为50 mL，它们的浓度分别为 0.50 mol/L和0.55 mol/L。由于是稀溶液，且为了计算简便，我们近似地认为，所用酸、碱溶液的密度均为1 g/cm3，且中和后所得溶液的比热容为 4.18 J/（g·℃)
［板书］V酸=V碱=50 mL。
c酸=0.50 mol/L c碱=0.55 mol/L。
ρ酸=ρ碱=1 g/cm3
c=4.18 J/（g·℃）
［师］请大家把以上数据代入式②,得出Q的表示式。其中热量的单位用kJ。
［学生得出结果后回答］
［教师板书］Q=0.418（t2－t1）kJ ③
思考：③式表示的是不是该反应的反应热？是中和热吗？为什么？
答案：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。
［设问］该反应的中和热应怎样表示呢？
请大家表示出来。
［请一位同学上黑板写出］
［学生板书］ΔH=0418(t2t1)kJ/mol 0.25
［过渡］下面，我们便根据以上原理，利用实验台上已有的仪器和药品设计出测定
酸、碱反应中和热的实验步骤。
［板书］实验步骤
［师］请大家四人一组，设计出一个完整的实验步骤来。
［学生设计，教师巡视，并找出具有代表性的设计投影展示］
［投影］
1.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。
中和热的测定
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.的最高温度，记为终止温度，记入下表。
5.重复实验两次，取测量所得数据的平均值作为计算依据。
说明：学生进行设计时，容易忽略划线部分的细节，对此，教师要予以讲明或投影出以下思考题让学生回答。
［投影思考题］
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？
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？
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？
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？
答案：1.两杯口相平，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.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.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.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。
［请学生按以上操作步骤及注意事项进行实验，教师巡视指导］
［学生实验完毕后，请学生根据实验数据计算各自所测得的中和热，并与其他同学交
流实验结果］
［议一议］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。
［板书］误差分析。
［学生分析后进行回答交流］
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。
［总结］以上产生误差的原因，也是大家提高中和热测定的准确性而需注意的问题。
请大家根据已有知识，讨论下列问题：
［投影］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）？
［学生讨论，并回答讨论结果］
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（若所有操作都准确无误，且无热量损失，则二者结果相同）。
－－［投影练习］50 mL 0.50 mol·L1盐酸与50 mL 0.55 mol·L1NaOH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·L1盐酸跟50 mL 0.55 mol·L1NaOH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 0.50 mol·L1NaOH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”）
分析：要掌握实验操作要点。
解答：（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
［小结］本节课我们重点学习了中和热的测定原理及方法。
［布置作业］
完成本次实验的实验报告。
［板书设计］
实验二 中和热的测定
实验目的
测定强酸、强碱反应的中和热。
实验原理：
Q=mcΔt ①
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。
Q=（V酸ρ酸＋V碱ρ碱）·c·（t2－t1） ②
V酸=V碱=50 mL。
c酸=0.50 mol/L c碱=0.55 mol/L
ρ酸=ρ碱=1 g/cm3
c=4.18 J/（g·℃）
Q=0.418（t2－t1）kJ ③
ΔH=－0.418(t2t1)kJ/mol 0.25
实验步骤
误差分析
●教学说明
本实验的实验操作并不复杂，难就难在学生对中和热测定原理的理解上，学生只有理解了“为什么要这样做”的原理，才能对中和热这个概念有较深的认识，同时在进行操作时能做到胸有成竹。为此，本节课的教学重点放在了引导学生理解测定中和热的原理和对实验过程及结论的分析上。并把一些在实际运用过程中易出现的错误（如中和热与反应热的关系、中和热与反应物用量的关系等）让学生分析、思考和讨论。这样做一来可使学生对所学知识得以巩固并提高认识，二来可提高学生分析问题和解决问题的能力。