对中学实验中和热测定的探讨

创新教育

２０１０　　ＮＯ．３２

科技创新导报

对中学实验中和热测定的探讨①

孙良顺 李宪 王黎涛 刘存芳

（陕西理工学院 化学与环境科学学院 陕西汉中 723000）

摘 要:探讨中和热实验中酸碱加入顺序的不同对结果的影响, 多次重复实验进行验证, 发现实验值小于理论值, 相同条件下将NaOH 溶液加入到HCl 溶液中测得中和热值略大于HCl 加入NaOH 溶液的中和热值, 该实验要将准确浓度的酸液加入到碱液中, 并利用酸溶液浓度计算中和热值, 能减少误差, 测量结果和实际相符。关键词:实验 中和热 温差 酸液 碱液中图分类号:G 64文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2010)11(b)-0131-01

中和热是酸碱在稀溶液中发生中和反应生成1mol 水时所放出的热量, 稀溶液一般要求酸溶液中的H +≤1mol/L或碱溶液中的OH -≤1moL/L[1]。中和热测定实验作为高中化学教材中的一个必修的学生实验, 在原人教版第三册教材和新人教版、苏教版、鲁科版三套教材中均有被列为学生需做实验[2], 对于训练学生的实验技能和创新能力, 完成教学目标[3], 有非常重要的作用。

1 中和热实验测定中应注意的问题

选择合适浓度的酸溶液和碱溶液进行反应, 一般使一种反应物稍过量, 通常用0. 50m o l /L 的H C l 溶液和0.55mol/L的NaOH 溶液, 等体积混合, 使酸完全反应。选择合适的酸和碱, 考虑到浓硫酸遇水放热, 而弱酸、弱碱电离时要吸热, 以防止其他因素的影响, 常以0.50mol/L的HCl 溶液和0.55mol/L的NaOH 溶液进行实验。测定要准确, 记录温度要及时, 中和热是通过测定温度的变化来计算的, 要知道每一阶段溶液的准确温度, 需做好温度数据的记录。注意仪器使用, 在测定盐酸溶液的温度后, 要用水洗净温度计上的少量酸液, 带入到碱溶液中会由于反应放热而影响到碱溶液温度的变化, 还应选用两支不同的吸量管分别量取盐酸与氢氧化钠溶液。注意保温, 温度的变化对实验结果会造成较大的误差, 测量必须在相对隔热的装置中进行, 保证装置的隔热效果, 在测量温度时, 应该选取混合液的最高温度作为测定值。

在相同条件下用吸量管准确量取50mL 的HCl 溶液和50mL 的NaOH 溶液, 分别测定将HCl 溶液加入到NaOH 溶液中和将NaOH 溶液加入到HCl 溶液中所达到的最高温度, 求出温度差△T, 计算出中和热。实验发现:将50mLHCl 溶液加入到50mLNaOH 溶液中产生的温差与将50mLNaOH 溶液加入到50mLHCl 溶液中所形成的温差略有不同。重复实验发现, 相同条件下将HCl 溶液加入到NaOH 溶液中所测得的温差略小于将NaOH 溶液加入到HCl 溶液中的温差。酸液和碱液不同的加入方法对实验的影响列于表1。

溶液, 此时体系内局部温度略高于溶液平均温度, 当完全反应后恰好达到2体积, 此时温度达平均值, 比刚加入时的局部温度略低, 但其最高温度并非实验所要测定温度, 将碱溶液加入酸溶液的实验操作是不科学的。（3）测定值与理论值有差距, 中和热理论值约为57.3kJ/mol,是指酸和碱反应生成1mol 水时放出的热量, 这里不考虑环境散热等因素; 实际操作中不可避免地要损失热量如:烧杯升温、向外界散热等。

4 结语

实验环境和材料等因素不可避免地造成一些热量的损失, 实际测得的温度存在偏差, 导致计算的中和热数值小于理论值。实验表明:在相同条件下将准确浓度为0.50mol/L的HCl 溶液加入到浓度约为0.55mol/L的NaOH 溶液中计算得到的中和热略小于NaOH 溶液加入到HCl 溶液中的中和热数值。尽管NaOH 溶液加入到HCl 溶液测得的中和热更接近理论值, 实验中不用这一操作, 这才能真实的反映出实验结果。在中学阶段学习中和热测定实验教学活动中, 要注意加入顺序的问题, 要用准确浓度的酸加入到相同体积且过量的碱溶液中, 并通过准确浓度的酸溶液来计算中和热值。

3 分析与讨论

由于实验条件无法达到反应体系完全绝热, 实验中不可避免的造成一定热量的散失, 使的实验测定值小于理论值, 存在误差。实验发现, 将等体积过量的NaOH 溶液加入到HCl 溶液所得的中和热数值比HCl 溶液加入到NaOH 溶液的计算值更加贴近理论值57.3kJ/mol,很容易使学生们误认为该实验中将NaOH 溶液加入到HCl 溶液来测定反应中的温度差更合理。但事实并非如此, 其原因有以下3点（:1）实验中试剂浓度存在差异,NaOH 溶液浓度约为0.55mol/L,相对盐酸是过量的, 而HCl 溶液浓度为0.50mol/L（精确值）被完全反应, 因此计算中和热要以HCl 的物质的量为标准。（2）加入顺序不同, 由实验原理可知, 该实验中盐酸浓度为0.50mol/L,而氢氧化钠浓度约为0.55mol/L （相对过量）, 由于酸碱反应以及热量扩散均需要一定的时间。若将酸加入碱溶液中, 开始酸与碱溶液反应, 反应掉1单位体积酸溶液所放出的热要给略大于2体积的溶液加热, 部分酸溶液还未混合均匀, 当全部反应完成后恰好达到1体积酸溶液反应放出的热量作用于2体积溶液, 此时体系达到最高温度, 由于体系热量的损失, 实验值要小于理论值; 若将碱溶液加入酸溶液, 碱浓度略大于酸的浓度, 开始一体积酸溶液只需要小于一体积的碱溶液来反应, 反应掉一体积酸所放出的热量作用于小于2体积的表1 NaOH 溶液与HCl 溶液互滴对反应热的影响

参考文献

[1]谭贤凤, 田宗学. 中和热测定实验释疑

[J].实验教学研究,2007,17(91):12～13. [2]李忠元. 测定中和反应的反应热实验的

教学设计[J].实验教学与仪器,2009:23～24.

[3]刘存芳. 新课程标准下化学教学目标的

叙写[J].教学与管理,2008,7(3):58～59.

[4]张正昱, 杨维松. 新课程标准下初中化

学教学策略探讨[J].科技创新导报,2008(36).

[5]铉昌萍. 运用新课程理念, 提高化学教

学质量[J].科技创新导报,2008(18).

2 实验中问题探究

通过测定50mL0.50mol/LHCl溶液的温度为T1, 测定50mLNaOH(0.55mol/L)溶液的温度T2, 求得T1与T2平均值T0,T0作为实验的起始温度, 再通过测定酸碱中和反应过程中达到的最高温度Tt,Tt 作为实验的最终温度, 计算出反应前后温度差△T, 从而根据公式Q=C・m ・△T, 求得该实验过程中放出的总热量, 根据中和热的定义, 总热量Q 除以生成水的物质的量即可以求出中和热。

①基金项目:中国化学会化学教育委员会基础教育“十一五”规划课题(HJ2009-0024);陕西省教育科学“十一五”规划课题(SGH0902179); 陕西理工学院教改项目(XJG0930)。

作者简介:孙良顺(1987-),男, 黑龙江省穆棱市人, 化学专业08级, 主要研究方向为化学教学法。

刘存芳

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陕西理工学院副教授。

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