17-18版:1.1.2中和反应反应热的测定(创新设计)

第2课时 中和反应反应热的测定

[目标导航] 1. 通过对中和反应反应热的测定，初步学习化学反应反应热的测定方法，加深对中和热概念的理解。2. 熟知中和热测定的原理，实验仪器、药品，实验过程与操作。3. 能正确分析测定反应热时误差产生的原因，并能采取适当的措施减少实验误差。

一、中和反应和中和热

1．中和反应

(1)定义：中和反应是指酸和碱反应生成盐和水的反应，实质是酸电离产生的H 与碱电离产生的OH 结合成H 强酸和强碱反应生成可溶性盐和水的离子方程式为H ＋OH ===H2O 。

(2)实例：将0.01mol·L －1－＋－＋硫酸与0.02mol·L －1氢氧化钠溶液等体积混合，发生反应的化学方＋－

2．中和热

(1)

(2)注意：①酸、碱溶液必须为稀溶液。②计量标准必须是生成水。

(3)对于强酸和强碱的稀溶液反应，中和热基本上是相等的，表示为H (aq)＋OH (aq)===H2O(l)

ΔH ＝－57.3kJ·mol 1。 －＋－

【合作探究】

1．定义中的“稀溶液”是指小于或等于1mol·L －1的酸碱溶液，为什么浓度不能过大？ 答案 因为溶液浓度过大，混合时会产生溶解热效应而影响中和热的测定。 1112. 2(aq)2SO 4(aq)===BaSO 4(s)＋H 2O(l) ΔH 1 222

CH 3COOH(aq)＋NaOH(aq)===CH3COONa(aq)＋H 2O(l) ΔH 2

NH 3〃H 2O(aq)＋HCl(aq)===NH4Cl(aq)＋H 2O(l) ΔH 3

ΔH 1、ΔH 2、ΔH 3的数值均不等于57.3kJ·mol 1，为什么？ －

答案 57.3kJ 的热量是指强酸、强碱在稀溶液中发生中和反应的中和热，有弱酸或弱碱参加的中和反应，实验测出的中和热的数值要低于57.3kJ ，因为弱电解质反应时会继续电离，

电离要吸热；在Ba(OH)2和H 2SO 4反应中，除生成H 2O 外，还生成了BaSO 4，这部分反应热应不计在中和热内。即：中和热不包括离子在水溶液中的生成热，物质的溶解热，电解质电离所伴随的热效应。

二、中和热的测定

1．装置及仪器

2．实验原理

在稀溶液中，强酸跟强碱发生中和反应生成1molH 2O ，这时的反应热叫中和热。实验中通过测定酸碱中和反应过程中所放出的热量计算中和热。

3．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，以达到保温、隔热及减少实验过程中热量损失的目的。

(2)用一量筒量取50mL0.50mol·L －1盐酸，倒入小烧杯中，并用温度计测量盐酸的温度，然后把温度计上的酸用水冲洗干净。

(3)50mL0.55mol·L 1NaOH 溶液，并用温度计测量NaOH －

(4)一次性倒入小烧杯中(不要洒到外面) ，盖好盖板。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，重复(2)～(4)操作三次。

4．注意事项

(1)实验中应防止热量散失，如搅拌时应用玻璃棒，而不应用金属棒(丝) 搅拌。

(2)加过量碱液使酸完全反应，碱过量对中和热测定没有影响。

(3)数据处理时，相差较大的数据可能是偶然误差引起的，应舍去。

【合作探究】

1．在实验中，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？

答案 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。

2．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？

答案 因为该实验的关键是尽可能减少热量的损失，若动作迟缓，将会使热量损失多而使实验误差增大。

一、中和热测定实验的误差分析

【例1】 用“偏高”、“偏低”或“不变”填空。

(1)大烧杯上如不盖硬纸板，测得中和热的数值______。

(2)若将环形玻璃搅拌棒改成“铜棒”，测得中和热的数值______。

(3)在实验中用“50mL0.5mol·L 1”的盐酸与50mL0.55mol ·L 1NaOH 反应测定中和热，若－－

把50mL 的NaOH 改成60mL ，测得中和热的数值______。

(4)最后记录的温度不是最高温度，测得中和热的数值________。

(5)量取NaOH 溶液和稀盐酸时，均仰视刻度线，测得中和热的数值______。

答案 (1)偏低 (2)偏低 (3)不变 (4)偏低 (5)偏高

【反思归纳】 中和热实验误差分析

测得的数据若不是57.3kJ·mol 1，产生误差的原因可能有： －

(1)量取溶液的体积有误差(测量结果是按50mL 的酸、碱进行计算的，若实际量取时，大于50mL 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便立即去测碱的温度，会使热量损失而引起误差。 变式训练1 实验室利用如图装置进行中和热的测定，请回答下列问题：

(1)该图中有两处未画出，它们是________，________。

(2)在操作正确的前提下，提高中和热测定准确性的关键是________。

(3)如用0.5mol·L －1的盐酸与NaOH 固体进行实验，则实验中测得的“中和

热”数值将________(填“偏大”、“偏小”、“不变”) ；原因是________________________________________________________________________。

答案 (1)环形玻璃搅拌棒 泡沫塑料板或硬纸板

(2)提高装置的保温效果

(3)偏大 氢氧化钠固体溶于水放热

二、中和热测定实验的数据记录与处理

【例2】 利用如图所示装置测定中和热的实验步骤如下：

①用量筒量取50mL0.50mol·L －1盐酸倒入小烧杯中，测出盐酸的温度，

然后把温度计上的酸用水冲洗干净；②用另一量筒量取

50mL0.55mol ·L 1NaOH 溶液，并用同一温度计测出其温度；③将－

NaOH 溶液倒入小烧杯中，设法使之混合均匀，测得混合液最高温度。回答下列问题：

(1)使盐酸与NaOH 溶液混合均匀的正确操作是________(填字母) 。

A ．用温度计小心搅拌

B ．揭开硬纸片用玻璃棒搅拌

C ．轻轻地振荡烧杯

D ．用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒轻轻地搅动

(2)假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1g·cm 3，又知中和反应后生成溶液的比热容c ＝－

4.18J·g 1·℃1。为了计算中和热，某学生实验记录数据如下：

－－

依据该学生的实验数据计算，该实验测得的中和热ΔH ＝________(结果保留一位小数) 。

(3)________(填“能”或“不能”) 用Ba(OH)2溶液和硫酸代替氢氧化钠溶液和盐酸，理由是________________________________________________________________________。

解析 (1)使盐酸与NaOH 溶液混合均匀的正确操作：用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒轻轻地搅动。

(2)取三次实验的平均值代入公式计算即可。

20.1＋20.020.2＋20.420.6＋20.5222即：t 1＝20.3℃ 3

23.2＋23.4＋23.6t 2＝23.4℃ 3

所以ΔH ＝

100mL ×1g ·mL 1×4.18J ·g 1·℃1×103kJ ·J 1×（23.4－20.3）℃－0.025mol －－－－－

≈－51.8kJ·mol 1 －

(3)因为硫酸与Ba(OH)2溶液反应时生成BaSO 4沉淀的生成热会影响反应的反应热，故不能用Ba(OH)2溶液和硫酸代替氢氧化钠溶液和盐酸。

答案 (1)D (2)－51.8kJ·mol 1 (3)不能 H 2SO 4与Ba(OH)2反应时生成BaSO 4沉淀的生成－

热会影响反应的中和热

变式训练2 实验室用50mL0.50mol·L －1盐酸、50mL0.55mol ·L 1NaOH 溶液和下图所示装－

置进行测定中和热的实验，得到表中的数据：

完成下列问题：

(1)实验时用环形玻璃搅拌棒搅拌溶液的方法是________________，不能用铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒的理由是________________________________________________________ ______________________________________________________________________________。

(2)经数据处理，t 2－t 1＝3.4℃。则该实验测得的中和热ΔH ＝________[盐酸和NaOH 溶液的密度按1g·cm －3计算，反应后混合溶液的比热容(c ) 按4.18J·g 1·℃－－1计算]。

(3)若将NaOH 溶液改为相同体积、相同浓度的氨水，测得中和热为ΔH 1，则ΔH 1与ΔH 的关系为ΔH 1____(填“＜”“＞”或“＝”) ΔH ，理由是_______________________________。 答案 (1)上下搅动(或轻轻搅动) Cu 传热快，热量损失多 (2)－56.8kJ·mol NH 3·H 2O 电离吸热 －1 (3)＞

解析 (1)对于本实验，让NaOH 和HCl 尽可能快地完全反应是减小误差的一个方面，所以实验时用环形玻璃搅拌棒上下搅动，做好保温工作是减小误差的另一个重要方面。由于铜丝传热快，热量损失多，所以选用环形玻璃搅拌棒，而不用铜丝搅拌棒。(2) ΔH ＝

－(100g×4.18×103kJ 〃g 1〃℃1×3.4℃)÷0.025mol ＝－56.8kJ·mol 1。(3)因弱电解质的电－－－－

离过程是吸热的，将NaOH 溶液改为相同体积、相同浓度的氨水反应后放出的热量少，所以ΔH 1＞ΔH 。

1．下列关于中和热的说法中正确的是( )

A ．10L0.1mol ·L 1NaOH 溶液与10L0.1mol·L －

－－1盐酸反应时的反应热是中和热 B ．1molHCl 气体通入1L0.01mol·L 1NaOH 溶液中反应时的反应热是中和热

C ．1molCH 3COOH 与2molNaOH 溶液反应时的反应热是中和热

D ．只要强酸与强碱在稀溶液中反应生成1mol 水时的反应热就是中和热

答案 A

解析 B 中1molHCl 气体通入1L0.01mol·L 1NaOH 溶液中反应的热效应除了中和热外还有－

HCl 气体的溶解热和电离热效应，错误；C 中醋酸溶液和NaOH 溶液不一定是稀溶液，错误；D 中如果是硫酸与氢氧化钡反应，它们反应除生成水外还会生成硫酸钡沉淀，会放出更多热量。

2．在测定中和热的实验中，下列说法正确的是( )

A ．使用环形玻璃搅拌棒是为了加快反应速率，减小实验误差

B ．为了准确测定反应混合溶液的温度，实验中温度计水银球应与小烧杯底部接触

C ．用0.5mol·L 1NaOH 溶液分别与0.5mol·L －－1的盐酸、醋酸溶液反应，如所取的溶液体积相等，则测得的中和热数值相同

D ．在测定中和热实验中需要使用的仪器有天平、量筒、烧杯、滴定管、温度计 答案 A

解析 在中和热的测定中，使用环形玻璃搅拌棒，目的是使反应物混合均匀，加快反应，减小误差，A 正确；B 项中温度计水银球不能接触烧杯底部，B 错；C 项中CH 3COOH 为弱酸，电离时吸热，故测得的中和热比用盐酸时数值小，C 错；D 项中实验仪器中不需要天平、滴定管，D 错。

3．在进行中和热的测定中，下列操作错误的是( )

A ．反应前酸、碱溶液的温度要相同

B ．测量溶液的温度计要一直插在溶液中

C ．为了使反应均匀进行，可以向酸(碱) 中分次加入碱(酸)

D ．为了使反应更完全，可以使酸或碱适当过量

答案 C

解析 分次加入混合时，容易造成热量损失，使测试结果不准确。

4．含有11.2gKOH 的稀溶液与1L0.1mol ·L

示该反应的中和热的热化学方程式为( )

11－A ．KOH(aq)＋2SO 42SO 4(aq)＋H 2O(l) ΔH ＝－11.46kJ·mol 1 22

B ．2KOH(aq)＋H 2SO 4(aq)===K2SO 4(aq)＋2H 2O(l)

ΔH ＝－11.46kJ·mol 1 －－1的H 2SO 4溶液反应，放出11.46kJ 的热量，表

C ．2KOH(aq)＋H 2SO 4(aq)===K2SO 4(aq)＋2H 2O(l)

ΔH ＝－114.6kJ·mol 1 －

11－D ．KOH(aq)＋2SO 42SO 4(aq)＋H 2O(l) ΔH ＝－57.3kJ·mol 1 22

答案 D

解析 中和热是以生成1molH 2O(l)所放出的热量来衡量的，故书写中和热的热化学方程式时，应以生成1molH 2O(l)为标准来配平其余物质的化学计量数，故答案为D 。

5．用50mL0.50mol/L的盐酸与50mL0.55mol/L的氢氧化钠溶液在如图所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)环形玻璃搅拌棒能否用环形铁质搅拌棒代替？________(填“能”或“不能”) ，其原因是_____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________。

(2)已知在稀溶液中，强酸和强碱发生中和反应生成1molH 2O 时，放出57.3kJ 的热量，则题述反应的热化学方程式

为

_____________________________________________________________________________________________________________________________________。

答案 (1)不能 铁会和盐酸反应；铁导热性好，热量损失较大

(2)NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H 2O(l) ΔH ＝－57.3kJ·mol 1 －

解析 (1)环形铁质搅拌棒一是能导热，造成热量损失，二是可以与盐酸反应，故不能用其代替环形玻璃搅拌棒。(2)因为在稀溶液中，强酸和强碱发生中和反应生成1molH 2O 时，放出57.3kJ 的热量，所以题述反应的热化学方程式为NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H 2O(l) ΔH ＝－57.3kJ·mol 1。 －