Question

【題目】某學(xué)生通過(guò)測(cè)定反應(yīng)過(guò)程中所放出的熱量來(lái)計(jì)算中和熱。他將50mL0.5mol/L 的鹽酸與50mL0.55mol/L 的 NaOH 溶液在如圖所示的裝置中進(jìn)行中和反應(yīng)。 請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

(1)從實(shí)驗(yàn)裝置上看，圖中尚缺少的一種玻璃用品是_________；由圖可知該裝 置有不妥之處，應(yīng)如何改正？_____。

(2)實(shí)驗(yàn)中改用 60 mL0.50 mol/L 的鹽酸跟 50mL 0.55 mol/L 的 NaOH 溶液進(jìn)行反應(yīng)，與 上述實(shí)驗(yàn)相比，所放出的熱量_____(填“相等”或“不相等”)；所求中和熱的數(shù)值會(huì)_____(填“相等”或 “不相等”)，理由是_____。

(3)該同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時(shí)有些操作不規(guī)范，造成測(cè)得中和熱的數(shù)值偏低，請(qǐng)你分析可能的原因 是_____。

A．測(cè)量鹽酸的溫度后，溫度計(jì)沒(méi)有用水沖洗干凈 B．把量筒中的氫氧化鈉溶液倒入小燒杯時(shí)動(dòng)作遲緩 C．做本實(shí)驗(yàn)的當(dāng)天室溫較高 D．在量取鹽酸時(shí)仰視計(jì)數(shù)

E．將 50mL0.55mol/L 氫氧化鈉溶液取成了 50mL0.55mol/L 的氨水

(4)將 V1ml 1.0mol/L HCl 溶液和 V2ml 未知濃度的 NaOH 溶液混合均勻后測(cè)量并記錄溫 度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖所示(實(shí)驗(yàn)中始終保持 V1+V2=50mL)

通過(guò)分析圖像可知，做該實(shí)驗(yàn)時(shí)環(huán)境溫度_____(填“高于”，“低于”或“等于”)22℃，該 NaOH 溶液的濃度約為_____mol/L。

(5)假設(shè)鹽酸和氫氧化鈉溶液的密度都是 1g·cm－3，又知中和反應(yīng)后生成溶液的比熱容 c＝4.18J·g－1·℃－1。為了計(jì)算中和熱，某學(xué)生實(shí)驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)如下：

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	起始溫度 t1/℃		終止溫度 t2/℃
	鹽酸	氫氧化鈉溶液	混合溶液
1	20.0	20.2	23.2
2	20.2	20.4	23.4
3	20.3	20.5	25.6

依據(jù)該學(xué)生的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算，該實(shí)驗(yàn)測(cè)得的中和熱ΔH＝_____(結(jié)果保留一位小數(shù))。

Answer 1

【答案】環(huán)形玻璃攪拌棒 用碎塑料泡沫墊高小燒杯，使小燒杯口和大燒杯口相平 不相等 相等 中和熱是酸和堿發(fā)生中和反應(yīng)生成 1molH2O 所放出的熱量與酸堿用量無(wú)關(guān) ABE 低于 1.5 -51.8kJ/mol

【解析】

（1）由量熱計(jì)的構(gòu)造可知該裝置的缺少儀器是環(huán)形玻璃攪拌棒；大小燒杯口之間不相平且沒(méi)填滿(mǎn)碎紙條；

（2）中和熱是強(qiáng)酸和強(qiáng)堿反應(yīng)生成1mol水時(shí)放出的熱，與酸堿的用量無(wú)關(guān)；

（3）根據(jù)中和熱測(cè)定過(guò)程中誤差判斷；

（4）根據(jù)酸堿中和反應(yīng)原理進(jìn)行計(jì)算；

（5）根據(jù)Q=cm△T進(jìn)行計(jì)算。

（1）由量熱計(jì)的構(gòu)造可知該裝置的缺少儀器是環(huán)形玻璃攪拌棒；由圖可知該裝置有不妥之處：大小燒杯口之間不相平且沒(méi)填滿(mǎn)碎紙條，應(yīng)用碎塑料泡沫墊高小燒杯，使小燒杯口和大燒杯口相平；

（2）反應(yīng)放出的熱量和所用酸以及堿的量的多少有關(guān)，改用60mL0.50mol/L的鹽酸與50mL0.55mol/L的NaOH溶液進(jìn)行反應(yīng)，與上述實(shí)驗(yàn)相比，生成水的量增多，所放出的熱量偏高，但是中和熱的均是強(qiáng)酸和強(qiáng)堿反應(yīng)生成1mol水時(shí)放出的熱，與酸堿的用量無(wú)關(guān)，中和熱數(shù)值相等；

（3）A．測(cè)量鹽酸的溫度后，溫度計(jì)沒(méi)有用水沖洗干凈，在測(cè)堿的溫度時(shí)，會(huì)發(fā)生酸和堿的中和，溫度計(jì)示數(shù)變化值減小，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)測(cè)得中和熱的數(shù)值偏小，選項(xiàng)A正確；

B、把量筒中的氫氧化鈉溶液倒入小燒杯時(shí)動(dòng)作遲緩，會(huì)導(dǎo)致一部分能量的散失，實(shí)驗(yàn)測(cè)得中和熱的數(shù)值偏小，選項(xiàng)B正確；

C、做本實(shí)驗(yàn)的室溫和反應(yīng)熱的數(shù)據(jù)之間無(wú)關(guān)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；

D、在量取鹽酸時(shí)仰視計(jì)數(shù)，會(huì)使得實(shí)際量取體積高于所要量的體積，放出的熱量偏大，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)測(cè)得中和熱的數(shù)值偏高，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；

E、將50mL0.55mol/L氫氧化鈉溶液取成了50mL0.55mol/L的氨水，由于氨水是弱堿，堿的電離是吸熱的過(guò)程，所以導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)測(cè)得中和熱的數(shù)值偏小，選項(xiàng)E正確；

答案選ABE；

（4）從圖形起點(diǎn)可知：5mLHCl溶液和45mLNaOH溶液反應(yīng)放熱后的溫度已經(jīng)是22℃，則溶液混合前的實(shí)驗(yàn)環(huán)境溫度一定低于22℃；當(dāng)酸堿恰好反應(yīng)時(shí)，放出的熱量最高，從圖示可知V1=30mL，V2=50mL-30mL=20mL，二者體積比為：，c（NaOH）===1.5mol/L；

（5）第1次實(shí)驗(yàn)鹽酸和NaOH溶液起始平均溫度為20.1℃，反應(yīng)后溫度為：23.2℃，反應(yīng)前后溫度差為：3.1℃；

第2次實(shí)驗(yàn)鹽酸和NaOH溶液起始平均溫度為20.3℃，反應(yīng)后溫度為：23.4℃，反應(yīng)前后溫度差為：3.1℃；

第3次實(shí)驗(yàn)鹽酸和NaOH溶液起始平均溫度為20.4℃，反應(yīng)后溫度為：25.6℃，反應(yīng)前后溫度差為：5.2℃，與其他組相差太大，舍去；

50mL0.50mol/L鹽酸與50mL0.55mol/L氫氧化鈉溶液的質(zhì)量和為m=100mL×1g/cm3=100g，c=4.18J/（g℃），代入公式Q=cm△T得生成0.025mol的水放出熱量Q=4.18J/（g℃）×100g×3.1℃=1295.8J＝1.2958kJ，即生成0.025mol的水放出熱量為：1.2958kJ，所以生成1mol的水放出熱量為1.2958kJ×=51.8kJ，即該實(shí)驗(yàn)測(cè)得的中和熱△H=-51.8kJ/mol。