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【題目】分別取40 mL的0.50 mol/L鹽酸與40 mL0.55 mol/L氫氧化鈉溶液進行中和反應.通過測定反應過程中所放出的熱量可計算中和熱.請回答下列問題.

(1)理論上稀強酸、稀強堿反應生成1 mol水時放出57.3 kJ的熱量,寫出表示稀硫酸和稀氫氧化鈉溶液反應的中和熱的熱化學方程式______________________________

(2)如圖所示,A為泡沫塑料板,上面有兩個小孔,分別插入溫度計和環(huán)形玻璃棒,兩個小孔不能開得過大,其原因是__________________;反應需要多次測量溫度,每次測量溫度后在進行下一次測量以前都必須采取的操作是____________________

(3)假設鹽酸和氫氧化鈉溶液的密度都是1 g/cm3,又知中和后生成溶液的比熱容c=4.18 J/(g·℃).為了計算中和熱,實驗時還需測量的數據有(填序號)__________;

A.反應前鹽酸溶液的溫度 B.反應前鹽酸溶液的質量 C.反應前氫氧化鈉溶液的溫度

D.反應前氫氧化鈉溶液的質量 E.反應后混合溶液的最高溫度 F.反應后混合溶液的質量

(4)某學生實驗記錄數據如下:

實驗

序號

起始溫度t1/℃

終止溫度t2/℃

鹽酸

氫氧化鈉

混合溶液

1

20.0

20.1

23.2

2

20.2

20.4

23.4

3

20.5

20.6

23.6

依據該學生的實驗數據計算,該實驗測得的中和熱ΔH=____________;

(5)假定該學生的操作完全同上,實驗中改用100 mL 0.5 mol/L鹽酸跟100 mL 0.55 mol/L氫氧化鈉溶液進行反應,與上述實驗相比,所放出的熱量_______(填“相等”或“不相等”),所求中和熱__________(填“相等”或“不相等”).

【答案】 NaOH(aq)+H2SO4(aq)=== Na2SO4(aq)+H2O(l) ΔH=-57.3 kJ/mol 減少熱量損失 用水將溫度計上的液體沖掉 A、C、E -51.8 kJ/mol 不相等 相等

【解析】(1)已知稀強酸、稀強堿反應生成1mol液態(tài)水時放出57.3kJ的熱量,稀硫酸和氫氧化鈉稀溶液都是強酸和強堿的稀溶液,則反應的熱化學方程式為:NaOH(aq)+1/2H2SO4(aq)=1/2 Na2SO4(aq)+H2O(l) ΔH=-57.3 kJ/mol;

(2)如圖所示,A為泡沫塑料板,上面有兩個小孔,分別插入溫度計和環(huán)形玻璃攪拌棒,若兩個小孔開得過大,會導致散失較多的熱量,影響測定結果;中和反應是放熱反應,溫度計上的酸與NaOH溶液反應放熱,使溫度計讀數升高,溫度差偏低,使測得的中和熱偏高,所以每次測量后用水將溫度計上的液體沖掉,并擦干溫度計;

(3)由Q=cmT可知,測定中和熱需要測定的數據為:A.反應前鹽酸溶液的溫度;C.反應前氫氧化鈉溶液的溫度和E.反應后混合溶液的最高溫度,答案選ACE;

(4)第1次實驗鹽酸和NaOH溶液起始平均溫度為20.05℃,反應后溫度為:23.2℃,反應前后溫度差為:3.15℃;2次實驗鹽酸和NaOH溶液起始平均溫度為20.3℃,反應前后溫度差為:3.1℃;3次實驗鹽酸和NaOH溶液起始平均溫度為20.55℃,反應前后溫度差為:3.05℃;40mL0.50mol/L鹽酸與40mL0.55mol/L氫氧化鈉溶液的質量和為m=80mL×1g/cm3=80g,c=4.18J/(g℃),代入公式Q=cmT得到生成0.02mol的水放出熱量Q=4.18J/(g℃)×80g×(3.15℃+3.1℃+3.05℃)/3=1036J=1.036kJ,即生成0.02mol的水放出熱量為:1.036kJ,所以生成1mol的水放出熱量為:1.036kJ×1mol/0.02mol=51.8kJ/mol,即該實驗測得的中和熱H=-51.8kJ/mol;

(5)反應放出的熱量和所用酸以及堿的量的多少有關,若用100mL 0.50mol/L鹽酸跟100mL 0.55mol/L NaOH溶液進行反應,與上述實驗相比,生成水的量增加,所放出的熱量增加,但是中和熱是指強酸和強堿反應生成1mol水時放出的熱,與酸堿的用量無關,所以用100mL 0.50mol/L鹽酸跟100mL 0.55mol/L NaOH溶液進行上述實驗,測得中和熱數值相等。

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