高中化学第一章化学反应与能量重难点八中和热的测定含解析新人教版选修

重难点八中和热的测定
一、实验原理
在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应生成1 mol水时的反应热叫做中和热
1．反应原理：
H+(aq)+OH-(aq)═H2O(l)；ΔH=-57.3kJ/mol
2．计算方法：(强酸和强碱反应) Q=mCΔt
（1）其中 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
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．
（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，记入上表．
（5）重复实验两次，取测量所得数据的平均值作为计算依据．
（6）根据实验数据计算中和热
4．注意事项
（1）大小烧杯杯口相平，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）温度计上的酸要用水冲洗干净，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）酸、碱混合时，要把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯而不能缓缓倒入，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）实验中所用HCl和NaOH的物质的量比不是1：1而是NaOH过量，是为了保证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，也是可以的．
5．误差分析：
实验所测得的数据若不是为57.3 kJ/mol，则产生误差可能的原因是：
（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而便立即去测碱的温度，致使热量损失而引起误差．【重难点指数】★★★★
【重难点考向一】中和滴定操作仪器
【例1】在测定中和热时，应使用的仪器正确的组合是( )
①天平②量筒③烧杯④蒸发皿⑤温度计⑥试管⑦酒精灯⑧环形玻璃搅
拌棒
A．①②④⑤ B．②③⑤⑧ C．②③④⑦ D．全部
【答案】B
【解析】中和热测定的实验装置如图，需要温度计测定溶液温度、烧杯盛放溶液，环形玻璃搅拌棒搅拌使溶液混合均匀，还需要量筒量取一定量的酸、碱溶液，所以应使用的仪器正确的组合是②量筒③烧杯⑤温度计⑧环形玻璃搅拌棒，故选B。

【重难点点睛】考查中和热的测定，明确实验需要的仪器及仪器的作用即可解答，根据中和热测定的实验原理知，在做中和热实验测定中和热时，应需要量筒、烧杯、温度计、环形玻璃搅拌棒，以此来解答。

【重难点考向二】中和滴定原理与操作
【例2】下列有关叙述正确的是( )
A．如图所示，测定中和热时，大小两烧杯间填满碎纸条或泡沫塑料的目的是固定小烧杯B．若用50 mL 0.55 mol•L-1的氢氧化钠溶液，分别与50 mL 0.50 mol•L-1的盐酸和
50 mL 0.50 mol•L-1的硫酸充分反应，两反应测定的中和热不相等
C．中和热测定实验也可以用稀硫酸与氢氧化钠溶液反应
D．为了简化装置，中和热测定实验中的环形玻璃搅拌棒可以由温度计代替
【答案】C
【解析】A．中和热测定实验成败的关键是保温工作，大小烧杯之间填满碎纸条的作用是减少实验过程中的热量损失，故A错误；B．中和热是稀的强酸溶液和强碱溶液反应生成1mol水时放出的热量，与酸碱的用量无关，所以两反应测定的中和热相等，故B错误；C．用稀硫酸与氢氧化钠溶液反应测定反应热，符合中和热的概念，故C正确；D．温度计不能用于搅拌溶液，所以实验中环形玻璃搅拌棒不能由温度计代替，故D错误；故选C。

【名师点睛】考查有关中和热的测定，掌握中和热的测定原理、过程是解题的关键，中和热测定实验成败的关键是保温工作，烧杯间填满碎纸条的作用是保温；中和热是稀的强酸溶液和强碱溶液反应生成1mol水时放出的热量，与酸碱的用量无关；应用环形玻璃棒搅拌溶液，而不能用温度计代替。

【重难点考向三】中和热的计算
【例3】实验室用50mL 0.50mol•L-1盐酸、50mL 0.55mol•L-1NaOH溶液和如图所示装置，进行测定中和热的实验，得到表中的数据：完成下列问题：
（1）实验时不能用铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒的理由是_________________________；
（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）根据上表中所测数据进行计算，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计算]．如用0.5mol/L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”)．其理由是_________________________；
（4）若某同学利用上述装置做实验，有些操作不规范，造成测得中和热的数值偏低，请你分析可能的原因是_________________________；
A．测量盐酸的温度后，温度计没有用水冲洗干净
B．把量筒中的氢氧化钠溶液倒入小烧杯时动作迟缓
C．做本实验的当天室温较高
D．将50mL0.55mol/L氢氧化钠溶液取成了50mL0.55mol/L的氨水
E．在量取盐酸时仰视计数
F．大烧杯的盖板中间小孔太大．
【答案】（1）Cu传热快，热量损失大（2）提高装置的保温效果
（3）-56.8kJ/mol 偏大氢氧化钠固体溶于水放热（4）ABDF
【解析】（1）不能将环形玻璃搅拌棒改为铜丝搅拌棒，因为铜丝搅拌棒是热的良导体；
（2）中和热测定实验主要目的是测量反应放出的热量多少，所以提高中和热测定准确性的关键是提高装置的保温效果；
（3）第1次实验盐酸和NaOH溶液起始平均温度为20.25℃，反应前后温度差为：3.45℃；
第2次实验盐酸和NaOH溶液起始平均温度为20.40℃，反应前后温度差为：3.40℃；
第3次实验盐酸和NaOH溶液起始平均温度为21.55℃，反应前后温度差为：3.35℃；
三组数据均有效，其平均值为3.40℃；
50mL 0.50mol•L-1盐酸、50mL 0.55mol•L-1NaOH溶液的质量和m=100mL×1g/mL=100g，c=4.18J/(g•℃)，代入公式Q=cmΔT得生成0.025mol的水放出热量Q=4.18J/(g•℃)×100g×3.40℃；=1421.2J=1.4212KJ，即生成0.025mol的水放出热量
1.4212KJ，所以生成1mol的水放出热量为=56.8kJ，即该实验测得的中和
热ΔH=-56.8kJ/mol；氢氧化钠固体溶于水放热，所以实验中测得的中和热数值将偏大；（4）A．测量盐酸的温度后，温度计没有用水冲洗干净，在测碱的温度时，会发生酸和碱的中和，温度偏高，则温度差减小，实验测得中和热的数值偏小，故A正确；B．把量筒中的氢氧化钠溶液倒入小烧杯时动作迟缓，会导致一部分能量的散失，实验测得中和热的数值偏小，故B正确；C．做本实验的室温和反应热的数据之间无关，故C错误；D．将50mL0.55mol/L 氢氧化钠溶液取成了50mL0.55mol/L的氨水，由于氨水是弱碱，电离是吸热过程，实验测得中和热的数值偏小，故D正确；E．在量取盐酸时仰视计数，会使得实际量取体积高于所要量的体积，算过量，可以保证碱全反应，会使得中和和热的测定数据偏高，故E错误；F．大烧杯的盖板中间小孔太大，会导致一部分能量散失，所以测的数值降低，故F正确。

【名师点睛】考查热中和热概念、测定原理及反应热的计算，中和热测定实验成败的关键是保温工作，计算中和热时先求出三次反应的温度差，根据公式Q=cmΔT来求出生成0.05mol 的水放出热量，最后根据中和热的概念求出反应热。

【重难点考向四】中和热测定误差分析
【例4】某同学用50mL 0.50mol•L-1的盐酸与50mL0.55mol•L-1的氢氧化钠溶液进行中和反应并计算中和热．造成测得的结果偏高的原因可能是( )
A．把量筒中的氢氧化钠溶液倒入小烧杯时动作迟缓
B．做本实验的当天室温较高
C．将50mL 0.55mol•L-1的氢氧化钠溶液取成了50m L 0.55mol•L-1的氨水
D．在量取盐酸时仰视读数
【答案】D
【名师点睛】考查有关中和热测定实验，考查学生分析和解决问题的能力。

实验中所用HCl和NaOH的物质的量比不是1：1，而是NaOH过量，是为了保证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，也是可以的，实验所测得的数据若不是为57.3 kJ/mol，则产生误差可能的原因是：（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而便立即去测碱的温度，致使热量损失而引起误差等。

1．某实验小组学生按照课本实验要求，用50mL0.5mol•L-1盐酸与50mL0.55mol•L-1NaOH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放出的热量计算中和热．下列说法正确的是( )
A．实验过程中没有热量损失
B．图中实验装置缺少环形玻璃搅拌棒
C．烧杯间填满碎泡沫塑料的作用是固定小烧杯
D．酸或碱的物质的量越大，所测中和热的数值越大
【答案】B
2．测定稀硫酸和稀氢氧化钠中和热的实验装置如图所示．某兴趣小组的实验数值结果大于
57.3kJ•mol-1(中和热)，原因可能是( )
A．实验装置中小烧杯杯中低于大烧杯杯口
B．用浓硫酸代替了稀硫酸
C．分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中
D．用温度计测定NaOH溶液起始温度后未洗涤，直接测定H2SO4溶液的温度
【答案】B
【解析】A．实验装置中小烧杯杯中低于大烧杯杯口，导致热量散失，则测定的中和热数据偏低，故A错误；B．用浓硫酸代替了稀硫酸，浓硫酸溶于水放出热量，导致测定的中和热偏高，故B正确；C．分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中，导致热量散失较多，测定的中和热偏低，故C错误；D．用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定H2SO4溶液的温度，硫酸的起始温度偏高，温度差偏小，测得的热量偏小，中和热的数值偏小，故D错误；故选B。

3．关于中和热测定实验的下列说法不正确的是( )
A．使用环形玻璃棒既可以搅拌又避免损坏温度计
B．测了酸后的温度计要用水清洗后再测碱的温度
C．向盛装酸的烧杯中加碱时要小心缓慢以免洒出
D．改变酸碱的用量，所求中和热数值不变
【答案】
【解析】
4．在测定中和热的实验中，使用下列用品不是为了减小实验误差的是( ) A．碎泡沫塑料 B．环形玻璃棒 C．硬纸板 D．两个量筒
【答案】D
【名师点睛】考查中和反应的原理，碎泡沫塑料和底部垫纸条，目的是保温，以减小实验中的误差；环形玻璃棒，使溶液混合更均匀，测量更准确。

5．为了测定酸碱反应的反应热，计算时至少需要的数据是( )
①酸的浓度和体积②碱的浓度和体积③比热容④反应后溶液的质量
⑤反应前后溶液温度变化⑥操作所需的时间
A．①②③⑤ B．①③④⑥ C．③④⑤⑥ D．全部
【答案】A
【解析】由反应热的计算公式ΔH=可知，酸碱反应的中和热计算时，至少需要的数据有：比热容c，酸的浓度和体积、碱的浓度和体积，反应前后温度变化ΔT，然后计算出反应后溶液的质量、生成水的物质的量，故选A。