中和热测定

第一节化学反应与能量的变化（学案）
第三课时
【学习目标】: 认识中和热的概念，掌握中和热的测定原理及方法。

【重、难点】: 中和热的测定实验
【学习过程】
三、中和热
1．定义：在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应而生成 mol H2O，这时的反应热叫中和热。

2．强酸与强碱的中和反应其实质是H+ 和OH- 反应，其热化学方程式为：
H+(aq) +OH-(aq) = H2O(l) ΔH = －57.3kJ/mol
3. 注意：①. 中和热是以生成1molH2O为基准，因为表示中和热的热化学方程式中，水的化学计量数为1，其酸、碱或盐的化学计量数可以为分数．必须以生成1mol水为标准；强酸与强碱中和时生成1mol H2O均放热57.3kJ，弱酸或弱碱电离要吸收热量，所以它们参加中和反应时的中和热小于57.3kJ/mol。

浓的强酸与强碱中和时，稀释过程放热，所以它们参加中和反应时的中和热大于57.3kJ/mol。

弱酸或弱碱电离要吸收热量，所以它们参加中和反应时的中和热小于
57.3kJ/mol。

②.中和反应对象为稀溶液。

这里的稀溶液一般要求酸溶液中的c（H＋）≤1mol/L，碱溶液中的c （OH －）≤1mol/L。

这是因浓酸溶液和浓碱溶液稀释时会放出热量。

四、中和热的测定实验
1．实验用品
大烧杯个(500mL)、小烧杯个(100mL)、温度计、量筒个(50mL)、泡沫塑料或硬纸条、泡沫塑料板或硬纸板(中心有个小孔)、搅拌棒。

0.50mol/L盐酸、0.55mol/LNaOH溶液。

2．实验原理
实验原理：
用50 mL（大约50g） 0. 50 mol/L的盐酸与50mL （大约50g） 0. 55 mol/L 氢氧化钠设t1: 反应前两溶液的平均温度。

t2: 反应后溶液温度 c = 4 .18 J/（g·℃）
试求Q 的表达式和中和热表达式：Q = mc (t2－t1) = 0.418（t2－t1）kJ
0.418（t2－t1）
△H = —————————— kJ/mol
0.025
H+(aq)十OH-(aq) ＝ H2O(1)；△H ≈— 57.3kJ/mol
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。

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，正好使温度计和玻璃搅拌棒通过，以达到保温、隔热、减少实验过程中热量损失的目的，该实验也可在保温杯中进行。

(2)用一个量筒量取50mL 0.50mol/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50mL 0.55mol/LNaOH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)。

用环形玻璃搅拌捧轻轻搅动溶液，并准确读出混合溶液的最高温度，作为终止温度，记入下表。

4．数据处理
为了使计算简便一些，我们近似地认为：
(1)0.50mol/L盐酸和0.55mol/LNaOH溶液的密度都是1g/cm3，所以50mL、0.50mol/L盐酸的质量m1＝50g，50mL 、0.55mol/LNaOH溶液的质量m2＝50g。

(2) 中和后生成的溶液的比热容 c ＝4 . 18J/(g·℃)，由此可以计算出，50mL 、0.50mol/L盐酸与50mL 、0. 55mol/LNaOH溶液发生中和反应时放出的热量为：
(m1十m2)·c·(t2-t1) ＝ 0.4 18 (t2-t1) kJ。

又因50mL、0. 50mol/L盐酸中含有0. 025mol的HCl，0.025mol的HCl与0.025molNaOH发生中和反应，生成0.025molH2O，放出的热量是 0. 4 18(t2-t1)k J，所以生成1molH2O时放出的热量即中和热为：
0.418（t2－t1）
△H = —————————— kJ/mol ≈ — 57. 3 k J/mol
0.025
5．注意事项
(1) 为了保证0. 50mol/L的盐酸完全被NaOH中和，采用0. 55mol/LNaOH溶液，使碱稍稍过量。

(2) 实验中若用弱酸代替强酸，或用弱碱代替强碱，因中和过程中还有弱酸（碱）电离吸热，会使测得中和热的数值偏低。

【思考一】：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？
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。

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。

【思考二】：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？
答案：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。

【思考三】：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。

【思考四】：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：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。

例1.已知H(aq)+OH(aq) = H2O(1) △H = — 57. 3kJ\mol,计算下列中和反应中放出的热量。

(1).用20gNaOH配稀溶液跟足量稀盐酸反应放出____kJ的热量.
(2).用28gKOH配稀溶液跟足量稀硝酸反应，放出______kJ的热量.
解:n(NaOH) = 20g/40g.mol= 0. 5mol
n(KOH) =2 8g/56g.mol= 0.5mol
则放热均为：57．3kI／mol0．5mol = 28 .7kJ。

例 2．50mL0.50 mol·L-1盐酸和50mL 0.55 mol·L-1烧碱溶液在如下图所示的
装置中进行中和反应，通过测定反应过程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，图中尚缺少一种玻璃仪器是
____________ 。

（2）烧杯间填满碎纸屑的作用是________________________。

（3）大烧杯若不盖硬纸板，求得的中和热数值将_____________（填"偏大"、"
偏小"或"无影响"）。

（4）实验中改用60mL 0. 50 mol·L-1的盐酸跟40mL 0. 50 mol·L-1的烧碱溶液进行上述反应，与上述实验相比，所放出的热量_________（填"相等"或"不等"），所示的中和热____________，（填"相等"或"不等"），简述理由：__________________________________________________________。

（5）若三次平行操作测得数据中起始时盐酸与烧碱溶液平均温度相同，而终止温度与起始温度差(t2-t1)分别为①2 . 3 ℃②2 .4 ℃③2 . 9 ℃，则最终代入计算式的温差均值为__________ ℃。

答案：（1）环形玻璃搅拌棒。

（2）减少实验过程中放出热量的损失。

（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）2. 35
【基础达标】
1.下列说法正确的是( )。

A.中和热一定是强酸跟强碱反应放出的热量
B.1 mol酸与1 mol 碱完全反应放出的热量是中和热
C.在稀溶液中,酸与碱发生中和反应生成1 mol H2O(l)时的反应热叫做中和热
D.测定中和热时可用稀硫酸和稀Ba(OH)2溶液
2.测定稀盐酸和氢氧化钠稀溶液中和热的实验中没有使用的仪器有:①大、小烧杯;②容量瓶;③量筒;④环形玻璃搅拌棒;⑤试管;⑥温度计;⑦蒸发皿;⑧托盘天平中的( )。

A.①②⑥⑦
B.②⑤⑦⑧
C.②③⑦⑧
D.③④⑤⑦
3.已知强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热化学方程式为:H+(aq)+OH-(aq)H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1,又知电解质的电离是吸热过程。

向1 L 0.5 mol·L-1的NaOH溶液中加入下列物质:①稀
醋酸;②浓硫酸;③稀硝酸,恰好完全反应。

其焓变ΔH1、ΔH2、ΔH3的关系是( )。

A.ΔH1>ΔH2>ΔH3
B.ΔH1<ΔH3<ΔH2
C.ΔH1=ΔH3>ΔH2
D.ΔH1>ΔH3>ΔH2
4.已知:HCN(aq)与NaOH(aq)反应的ΔH=-12.1 kJ·mol-1;HCl(aq)与NaOH(aq)反应的ΔH=-57.3 kJ·mol-1。

则HCN在水溶液中电离的ΔH等于( )。

A.-69.4 kJ·mol-1
B.-45.2 kJ·mol-1
C.+45.2 kJ·mol-1
D.+69.4 kJ·mol-1
5.用50 mL 0.50 mol·L-1盐酸和50 mL 0.55 mol·L-1 NaOH溶液反应,实验中测得起始温度为
20.1 ℃,终止温度为23.4 ℃,反应后溶液的比热容为4.18 J·g-1·℃-1,盐酸和NaOH溶液的密度都近似认为是1 g·cm-3,则中和反应生成1 mol 水时放热( )。

A.55.2 kJ
B.391 kJ
C.336 kJ
D.1.38 kJ
6.将V1 mL 1.00 mol·L-1 HCl溶液和V2 mL未知浓度的NaOH溶液混合均匀后测量并记录溶液温度,实验结果如下图所示(实验中始终保持V1+V2=50 mL)。

下列叙述正确的是( )。

A.做该实验时环境温度为22 ℃
B.该实验表明化学能可以转化为热能
C.NaOH溶液的浓度约为1.00 mol·L-1
D.该实验表明有水生成的反应都是放热反应
7.已知盐酸与硫酸跟烧碱的稀溶液反应的热化学方程式为:H+(aq)+OH-(aq)H2O(l) ΔH=Q1 kJ·mol-1,又知:H2SO4(aq)+2KOH(aq)K2SO4(aq)+2H2O(l) ΔH=Q2 kJ·mol-1。

则Q1和Q2的关系是( )。

A.Q1=Q2
B.2Q1=Q2
C.Q1<Q2
D.无法判断
8.中和热测定实验中,下列操作一定会降低实验准确性的是( )。

A.用滴定管取所用药品
B.NaOH溶液在倒入小烧杯时,有少量溅出
C.大、小烧杯体积相差较大,夹层间放的碎泡沫塑料较多
D.测量HCl溶液的温度计用水洗净后才用来测NaOH溶液的温度
9.已知H+(aq)+OH-(aq)H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1,回答下列问题。

(1)用含20 g NaOH 的稀溶液跟足量稀盐酸反应放出kJ 的热量。

(2)用含2 mol H2SO4的稀溶液跟足量稀NaOH反应,此反应的中和热为。

(3)如果将(1)反应中的稀盐酸换成稀醋酸,反应放出的热量(填“大于”“小于”或“等于”)原来(1)放出的热量。

解析:(1)=0.5 mol,所以0.5 mol NaOH与足量稀盐酸反应放出的热量为0.5 mol×57.3 kJ·mol-
1=28.65 kJ。

(2)据中和热的定义可知,中和热与强酸、强碱的物质的量的多少无关,中和热为57.3 kJ·mol-1。

(3)因醋酸为弱酸,用NaOH中和时,需不断地电离出H+,而电离过程要吸收热量,故反应放出的热量会减小。

答案:(1)28.65 (2)57.3 kJ·mol-1 (3)小于
10.11.2 g KOH的稀溶液与1 L 0.1 mol·L-1的H2SO4溶液反应放出11.46 kJ的热量,该反应的热化学方程式为,则KOH与H2SO4的中和热为。

【拓展提升】
11.某实验小组用0.50 mol·L-1 NaOH溶液和0.50 mol·L-1硫酸溶液进行中和热的测定。

Ⅰ.配制0.50 mol·L-1 NaOH溶液
(1)若实验中大约要使用245 mL NaOH溶液,至少需要称量NaOH固体g。

名称托盘天平
(带砝码)
小烧杯坩埚钳玻璃棒药匙量筒
仪器
序号 a b c d e f
(2)从上图中选择称量NaOH固体所需要的仪器是(填字母): 。

Ⅱ.测定稀硫酸和稀氢氧化钠中和热的实验装置如下图所示。

(1)写出该反应的热化学方程式(中和热为57.3 kJ·mol-1): 。

(2)取50 mL NaOH溶液和30 mL硫酸溶液进行实验,实验数据如下表。

温度实验次数起始温度t1/℃
终止温
度t2/℃
温度差
平均值
(t2-t1)/℃H2SO4NaOH 平均值
1 26.
2 26.0 26.1 30.1
2 27.0 27.4 27.2 31.2
3 25.9 25.9 25.9 29.8
4 26.4 26.2 26.3 30.4
②近似认为0.50 mol·L-1 NaOH溶液和0.50 mol·L-1硫酸溶液的密度都是1 g·cm-3,中和后生成溶液的比热容c=4.18 J·(g·℃)-1。

则中和热ΔH= (取小数点后一位)。

③上述实验数值结果与57.3 kJ·mol-1有偏差,产生偏差的原因可能是(填字母) 。

a.实验装置保温、隔热效果差
b.量取NaOH溶液的体积时仰视读数
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溶液起始温度后直接测定H2SO4溶液的温度
【参考答案】
1.解析:本题考查的是中和热的概念,关键是记清楚有关中和热的问题。

中和热是指稀酸、稀碱中和反应生成1 mol H2O(l)时的反应热,故C项正确。

H2SO4和Ba(OH)2反应时,除生成水外,还有BaSO4生成,所以其反应热不是中和热,D项错误。

答案:C
2.解析:本题主要考查中和热测定实验中仪器的使用问题,该实验中用到大、小烧杯、温度计、量筒、环形玻璃搅拌棒,没有用到容量瓶、试管、蒸发皿和托盘天平,故B项正确。

答案:B
3.解析:因为醋酸是弱电解质,电离时吸热,浓硫酸溶于水时放热,故中和反应时放出的热量Q(浓硫酸)>Q(稀硝酸)>Q(稀醋酸),又因放热反应中,ΔH为负值,即ΔH=-Q,故ΔH2<ΔH3<ΔH1,因而选D。

答案:D
4.解析:由题意可知①HCN(aq)+OH-(aq)H2O(l)+CN-(aq) ΔH=-12.1 kJ·mol-1;②H+(aq)+OH-(aq)H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1。

对比①②两个热化学方程式可知,反应①比反应②放热少的原因是HCN是弱酸,电离过程吸热。

1 mol HCN与NaOH反应比1 mol HCl与NaOH反应时少放出4
5.2 kJ的热量,故HCN在水溶液中电离的ΔH等于+45.2 kJ·mol-1,所以选C。

答案:C
5.解析:代入公式ΔH=-kJ·mol-1=-55.2 kJ·mol-1。

答案:A
6.解析:从图中曲线可以看出,温度为22 ℃时,V1为5 mL,则V2为45 mL,此时已经开始发生反应,所以22 ℃一定不是做该实验时环境的温度,A错;从曲线随V1增多而升高,随反应的进行,溶液温度升高说明反应放热,化学能转化为热能,B正确;当V1=30 mL时温度最高,说明此时两者恰好完全反应,则c(NaOH)==1.50 mol·L-1,C错。

该实验不能证明有水生成的其他反应也是放热的,D错。

答案:B
7.解析:两个反应都是强酸、强碱稀溶液的反应,第二个反应生成2 mol H2O,是第一个反应生成水的2倍,故Q2=2Q1。

答案:B
8.解析:NaOH溶液在倒入小烧杯时,有少量溅出,实验中生成水的量减少,放出的热量减小,测得中和热的数值不准。

答案:B
9.解析:n(KOH)==0.2 mol,n(H2SO4)=0.1 mol,两者恰好完全反应生成0.2 mol水,放出11.46 kJ的热量,由中和热的定义可知,生成1 mol水,放出的热量为11.46 kJ×5=57.3 kJ。

答案:KOH(aq)+H2SO4(aq)K2SO4(aq)+H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-157.3 kJ·mol-1
10.答案:Ⅰ.(1)4.9 (2)a、b、e
Ⅱ.(1)H2SO4(aq)+2NaOH(aq)Na2SO4(aq)+2H2O(l) ΔH=-114. 6 kJ·mol-1
(2)①4.0②-53.5 kJ·mol-1③a、c、d。