酸碱中和热测定.doc

酸碱中和热测定
一、目的要求
1、了解酸碱中和热测定的有关原理
2、掌握SWC—ZH中和热（焓）测定装置的使用
二、实验原理
许多化学变化过程都伴随着热效应，即有热量的释放或吸收，中和反应也一样。这些热效应符合热力学第一定律且与物质的状态、所参加反应的量有关，但与反应经历的途径无关。
一定温度、压力和浓度下，1mol强酸和1mol强碱中和时所放出的热量叫中和热。在固定温度和浓度足够稀的情况下，1mol强酸和1mol强碱中和放出来的热几乎是相等的。在不同温度下中和热的经验公式为：
△H/J = -57111.6 + 209.2(T/℃-25) （1）
式中T为反应温度。
本文采用SWC-ZH中和热（焓）测定装置进行中和热的测定。实验时，采用已知电压、电流和通电时间下电热丝所产生的热量来标定热量计的热容量常数K。然后在相同条件下，待测反应在热量计中进行，利用已得到体系的热容量和测得的反应体系的温差来求出待测反应的反应热，并与文献值作了比较。本文实验方法和实验装置亦可用于其他热效应如溶解热、稀释热等的快速、准确测定。
三、仪器与试剂
1.000mol·dm-3 HCl溶液、1.000mol·dm-3 NaOH溶液
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图 1 中和热测定系统示意图
1．电脑温差测量仪 2. 精密数字温差仪 3. 热量计
4. 电磁搅拌子 5.磁力搅拌器
四、实验步骤

（一）热量计热容量的测定
①、热量计装置如图所示。用干布擦净热杯，用容量瓶取500.00ml蒸馏水注入其中，放入搅拌磁子，调节适当的转速（三圈半），塞紧瓶盖(实验过程的搅拌速度不再改变)。
②、将精密直流恒流电源的两输出引线分别接在电热丝的两街头上，打开电源开关，按“状态转换”至“测试”，调节输出电压和电流（功率P为3～4W），然后将其中一根接线断开。
③、“状态转换”至“待机”，待温度基本稳后按下“采零”键。
④、打开中和热软件，在坐标轴上点击右键会出现

在点击设置坐标，会弹出如下对话框

在纵坐标（温度）里输入-2到2，时间输入60，再点击“确定”。
⑤、在“采样速率”下选择“15秒”

⑥、点击“开始绘图”会弹出如下对话框

请仔细阅读内容后，再点击“确定”.
⑦、实验开始后，大约20个数据后，“状态转换”至“测试”，同时接线并按开始
注：一定要同时。

⑧待温度升高0.8～1.0℃时，将其中一根线断开，同时点击“结束”
注：断开与点击“结束”按钮一定要同时

⑨、继续搅拌，再读大约5min,关闭磁力搅拌，实验结束。
⑩、点击“保存”,保存数据。

（二）中和热的测定
①、将量热杯中的水倒掉，用干布擦净，重新用容量瓶取400.00ml蒸馏水注入其中，然后用移液管加入50ml 1 mol·dm-3的NaOH溶液。再取50ml 1 mol·dm-3的HCl溶液注入碱储液管中，仔细检查是否漏液。
②、打开搅拌，盖好瓶盖，打开软件，设置坐标（与前面相同）

③、在“过程选择”选中 后采零，采零后将状态转换为测试
④、点击“开始绘图”，大约20个数据后就迅速拔出玻璃棒，加入酸溶液（不要用力过猛以免相互碰撞而损坏仪器）。
⑤、加入酸溶液后，测定大约10min后即可停止绘图和关闭磁力搅拌。
⑥、点击“保存”,保存数据。整理实验台面，将碱储液管等收拾好。

（三）绘图与计算中和热

①打开热量计热容量测定时保存的数据，按照图示所操作。要读取数据在坐标显示里。

②点击“校正”，仔细阅读弹出窗口的内容，在弹出的窗口内输入所读的数据。例如：点击“校正”就会弹出

因为第一点就是“0”所以就点击“确定”，点击“确定”后就会弹出

在这里输入第一段平台所读的横坐标数据（整数*4）。在点击“确定”就会出现

看所出现的第一段平台红线与第一段平台的趋势是否基本符合，若基本符合就点击“否” ，进行步骤③；要是明显不符合那就点击“是”，再重复①和②操作，再进行步骤③。
③点击“否’后就会弹出窗口

输入中点温度值(就是点击中点时读取的纵坐标)。点击“确定”就会出现

若中间温度基本在升温线的中点就点击“否” ；若明显不符就点击“是”，再重新输入中间温度。
④点击“否”就会弹出窗口

输入第二段平台读取两个数据的前一个数据（整数*4），再点击“确定”就会弹出窗口

输入第二段平台读取两个数据的后一个数据（整数*4），再点击“确定”就会出现

看第二条平台红线与第二段平台的趋势是否基本符合，若基本符合就点击“否” ；要是明显不符合那就点击“是”，再重复操作。
⑤点击“否”后会出现

⑥读取过程1温差（也就是△T1）。
⑦点击“计算常数K”就会弹出窗口，

输入加热功率（就是输出电压*电流），再点击“确定”。

读取常数K的值。
⑧打开盐酸中和热测定保存的数据，点击“校正”，重复①～⑥的步骤，读取过程2温差（也就是△T2），若有不明白之处，请询问老师。
⑨求得△T2后，再输入常数K，点击“计算盐酸中和热”，就会弹出窗口

仔细阅读，输入浓度值，再点击“确定”。就会弹出窗口

仔细阅读，输入体积值，再点击“确定”。就会出现

读取盐酸中和热数据。
⑩实验结束。

五、数据记录及其处理
实验环境：室温：25.8℃ 大气压：101.63KPa
第一段平台
横坐标
整数部分x4
6.8/6.5
24/24

第二段平台
横坐标一

整数部分x4
42.9/8.6
172/24
横坐标二
整数部分x4
47.3/13.9
188/52
中间斜线中点（纵坐标）
0.4455/0.6795
功率
3.45
△T1
0.8834℃
常数K
2901.687
△T2
1.3707℃
酸碱中和热
-79546.847J/mol

注：“/”左边的数值为“热量计热容量测定”的读数，右边的数值为“中和热的测定”的读数。

热量计热容量的测定

中和热的测定:

酸碱中和热测定：

实验测得：过程1温差（即△T1）：0.8834℃；

过程2温差（即△T2）：1.3707℃；
常数K为2901.687；
酸碱中和热为-79546.847J/mol。
根据实验时的温度25.8℃代入公式△H/J = -57111.6 + 209.2(T/℃-25)求得酸碱中和热的理论值为：-56944.24J/mol。
相对误差：E=39.69%
结果分析：实验值与理论值相比较相对误差为39.69%，误差比较大。主要误差来源有：①仪器的工作功率在不断变化，我们采用的方法是固定时间读出一个功率，最后求平均值。这样得出的功率有一定误差，使得常数K 偏大。 ②实验中在添加HCL溶液是拿开塞子直接用烧杯倒进去的，此过程中反应体系会与外界有一定的热传导。③溶液的浓度如果不是完全标准的1.000mol·dm-3 ，或者NaOH溶液放置一段时间会变质，则实验结果会有偏差。

六、思考与讨论
1、弱酸的电离是吸热还是放热？
答：一般弱酸的电离是吸热，因为化学键的断裂需要吸收能量。但也有例外，如氢氟酸的电离是放热的。

2、中和热除了与温度、压力有关外还与浓度有关，如何测量在一定温度下，无限稀释时的中和热？
答：在一定的温度下，测得不同浓度的中和热，再做浓度与中和热的曲线，通过取极限的方法，测得无限稀释时的中和热。

3、NaOH溶液或多或少对实验测得的盐酸中和热是否有影响？
答：一定温度、压力和浓度下，1mol强酸和1mol强碱中和时所放出的热量叫中和热。若强酸刚好是1mol，而NaOH溶液中强碱的量少于1mol，则反应不完全，测定燃烧热会偏低。若碱的量多于1mol，则碱会部分剩余，酸完全反应，对中和热无影响。