孰多孰少孰之過(guò)
——有關(guān)“中和熱測(cè)定實(shí)驗(yàn)”的問(wèn)題談?wù)?/h1>
2016-08-02 07:44:09安徽蒲緒鳳
高中數(shù)理化 2016年14期 關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)
◇ 安徽 蒲緒鳳
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孰多孰少孰之過(guò)
——有關(guān)“中和熱測(cè)定實(shí)驗(yàn)”的問(wèn)題談?wù)?/p>
◇安徽蒲緒鳳
“中和熱測(cè)定”實(shí)驗(yàn)中,教材注明“為了保證0.5 mol·L-1稀鹽酸完全被中和,采用0.55 mol·L-1氫氧化鈉溶液,使堿稍稍過(guò)量”．理論上來(lái)說(shuō)HCl和NaOH等量就可以恰好完全反應(yīng),為何要讓堿過(guò)量?酸過(guò)量是否可行?筆者就此進(jìn)行了相關(guān)探討．
1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/h2>
探究酸堿用量對(duì)中和熱測(cè)定的影響.
2 實(shí)驗(yàn)用品
0.1 mol·L-1稀鹽酸、0.1 mol·L-1氫氧化鈉溶液.
3 實(shí)驗(yàn)裝置
電腦、溫度傳感器、中和熱測(cè)定裝置、數(shù)據(jù)采集器.
4 實(shí)驗(yàn)步驟
實(shí)驗(yàn)1: 分別用20 mL 0.1 mol·L-1稀鹽酸和20 mL 0.1 mol·L-1氫氧化鈉溶液進(jìn)行中和熱測(cè)定實(shí)驗(yàn)．
實(shí)驗(yàn)2: 分別用20 mL 0.1 mol·L-1稀鹽酸和22 mL 0.1 mol·L-1氫氧化鈉溶液進(jìn)行中和熱測(cè)定實(shí)驗(yàn)．
實(shí)驗(yàn)3: 分別用22 mL 0.1 mol·L-1稀鹽酸和20 mL 0.1 mol·L-1氫氧化鈉溶液進(jìn)行中和熱測(cè)定實(shí)驗(yàn)．
5 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
實(shí)驗(yàn)1的實(shí)驗(yàn)圖象如圖1,實(shí)驗(yàn)結(jié)束最高溫度為21.6℃．
圖1
實(shí)驗(yàn)2的實(shí)驗(yàn)圖象如圖2,實(shí)驗(yàn)結(jié)束最高溫度為21.8℃．
圖2
實(shí)驗(yàn)3的實(shí)驗(yàn)圖象如圖3,實(shí)驗(yàn)結(jié)束最高溫度為21.6℃．
圖3
6 問(wèn)題討論
由上述實(shí)驗(yàn)可以得出，當(dāng)氫氧化鈉量一定時(shí),增大稀鹽酸的用量幾乎不影響反應(yīng)的溫度變化，但是當(dāng)稀鹽酸量一定時(shí),增大氫氧化鈉的用量可以產(chǎn)生明顯的溫度變化．
1) 提出假設(shè).
假設(shè)1: 鹽酸的揮發(fā)性可能影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果.
假設(shè)2: 氫氧化鈉溶液吸收了空氣中的CO2,在堿與酸反應(yīng)的同時(shí),Na2CO3或NaHCO3與H+反應(yīng)生成H2CO3,影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果．
2) 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證.
實(shí)驗(yàn)1: 分別測(cè)定新制的0.1 mol·L-1稀鹽酸和0.1 mol·L-1氫氧化鈉溶液的pH．
實(shí)驗(yàn)2: 分別測(cè)定放置一周的0.1 mol·L-1稀鹽酸和0.1 mol·L-1氫氧化鈉溶液的pH．
3) 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象.
實(shí)驗(yàn)1: 0.1 mol·L-1HCl的pH=1.15; 0.1 mol·L-1NaOH的pH=12.49．
實(shí)驗(yàn)2: 0.1 mol·L-1HCl的pH=1.16; 0.1 mol·L-1NaOH的pH=9.57．
經(jīng)過(guò)1周的時(shí)間0.1 mol·L-1稀鹽酸的pH幾乎沒(méi)有變化,但是0.1 mol·L-1氫氧化鈉溶液的pH由12.49降低為9.57．
4) 實(shí)驗(yàn)結(jié)論.
較稀鹽酸(如濃度為0.1 mol·L-1時(shí))比較穩(wěn)定,幾乎沒(méi)有揮發(fā)性．實(shí)驗(yàn)中取20 mL 0.1 mol·L-1HCl,其物質(zhì)的量近似0.002 mol．但如果恰好取20 mL 0.1 mol·L-1NaOH與20 mL 0.1 mol·L-1HCl進(jìn)行中和反應(yīng)的話,就很難保證有0.002 mol NaOH參與反應(yīng)去中和0.002 mol的HCl．原因是氫氧化鈉溶液在配制過(guò)程中不可避免地會(huì)吸收空氣中的二氧化碳,導(dǎo)致氫氧化鈉的量發(fā)生變化,從而對(duì)中和熱的測(cè)定產(chǎn)生影響．因此在中和熱測(cè)定實(shí)驗(yàn)中要求氫氧化鈉過(guò)量,從而減少實(shí)驗(yàn)誤差．
安徽省合肥市第一中學(xué))
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實(shí)驗(yàn)2: 分別用20 mL 0.1 mol·L-1稀鹽酸和22 mL 0.1 mol·L-1氫氧化鈉溶液進(jìn)行中和熱測(cè)定實(shí)驗(yàn)．
實(shí)驗(yàn)3: 分別用22 mL 0.1 mol·L-1稀鹽酸和20 mL 0.1 mol·L-1氫氧化鈉溶液進(jìn)行中和熱測(cè)定實(shí)驗(yàn)．
5 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
實(shí)驗(yàn)1的實(shí)驗(yàn)圖象如圖1,實(shí)驗(yàn)結(jié)束最高溫度為21.6℃．
圖1
實(shí)驗(yàn)2的實(shí)驗(yàn)圖象如圖2,實(shí)驗(yàn)結(jié)束最高溫度為21.8℃．
圖2
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3) 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象.
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