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 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 mc t 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 t 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 t 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 酸 V碱 碱 c t2 t1 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 酸 碱 1 g cm3 c 4 18 J g 师 请大家把以上数据代入式 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 思考 式表示的是不是该反应的反应热 是中和热吗 为什么 答案 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 H 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 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 H kJ mol 25 0 0418 12 tt 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 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 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 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 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 L 1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 1盐酸跟 50 mL 0 55 mol L 1NaOH 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 L 1NaOH 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 mc t 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 t 反应前后溶液温度的差值 Q V酸 酸 V碱 碱 c t2 t1 V酸 V碱 50 mL c酸 0 50 mol L c碱 0 55 mol L 酸 碱 1 g cm3 c 4 18 J g Q 0 418 t2 t1 kJ H kJ mol 25 0 418 0 12 tt 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