中和熱測(cè)定實(shí)驗(yàn)裝置改進(jìn)

程春春

摘 要：高三化學(xué)實(shí)驗(yàn)中和熱的測(cè)定，實(shí)驗(yàn)裝置的密閉性和保溫性不是十分理想，可利用初中物理實(shí)驗(yàn)所用的量熱杯進(jìn)行改進(jìn)，并且在量熱杯的中間添加碎泡沫做填料，以增加隔熱效果。在量熱杯的蓋板上涂抹凡士林，以隔絕空氣的對(duì)流傳熱。將氫氧化鈉溶液注入鹽酸的操作過(guò)程中使用注射器，操作迅速簡(jiǎn)便，熱量散失的損失小。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)改進(jìn) 中和熱的測(cè)定 量熱杯 醫(yī)用注射器

高三化學(xué)實(shí)驗(yàn)中和熱的測(cè)定，是利用一個(gè)大燒杯、一個(gè)小燒杯和一塊塑料蓋板以及一些碎泡末填料，做成一套保溫隔熱裝置。由于燒杯與蓋板的密合性不是十分好，所以保溫效果不是很好。可以借用初中物理實(shí)驗(yàn)所用的量熱杯，在量熱杯中填充碎泡末。而且，在將氫氧化鈉溶液中倒入量熱器的小杯內(nèi)，蓋上蓋板的過(guò)程中，耗費(fèi)時(shí)間，并且操作過(guò)程中容易將溶液灑到外面，所以改用醫(yī)用注射器進(jìn)行注入，使得操作更加簡(jiǎn)便迅速。

一、實(shí)驗(yàn)用品

量熱杯 蓋板 溫度計(jì) 注射器 環(huán)形攪拌棒 5ml量筒

碎塑料泡沫或者紙團(tuán) 0.50mol/L鹽酸溶液 0.55mol/L氫氧化鈉溶液

二、儀器制作

量熱杯的結(jié)構(gòu)為：外層為一個(gè)大的陶瓷圓筒杯，里面有一個(gè)小杯子。外面的大陶瓷杯和里面的小杯子之間填充碎塑料泡沫或紙團(tuán)，作為隔熱層。上面的蓋板為圓形塑料板，塑料蓋板上有三個(gè)小孔，分別插入溫度計(jì)、環(huán)形攪拌棒、注射器針頭。蓋板上涂抹凡士林，以確保塑料蓋板和陶瓷大圓筒杯之間的縫隙被密封，沒(méi)有空氣流通，以達(dá)到隔熱保溫，減少實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的熱量損失。（如圖所示）

三、實(shí)驗(yàn)步驟

用一個(gè)量筒取0.50mol/L的鹽酸50ml，倒入到量熱杯的里層小杯中，并用溫度計(jì)測(cè)量鹽酸的溫度，記入表中。然后，把溫度計(jì)上的鹽酸用水沖洗干凈。

用量筒取0.55mol/L氫氧化鈉溶液50ml，并用溫度計(jì)測(cè)量氫氧化鈉溶液的溫度，記入表中。再把量筒中的氫氧化鈉溶液抽入到注射器中，然后把注射器的針頭插入蓋板上的小孔中。

把插有溫度計(jì)、環(huán)形攪拌棒和注射器（裝有50ml氫氧化鈉溶液）的塑料蓋板蓋在量熱杯上。

將注射器內(nèi)的氫氧化鈉溶液注入到小杯的鹽酸中，用環(huán)形攪拌棒輕輕攪動(dòng)溶液，使溶液充分反應(yīng)完全，并準(zhǔn)確讀取反應(yīng)后混合溶液的最高溫度，記為終止溫度。

再重復(fù)實(shí)驗(yàn)2次。取3次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的平均值，計(jì)算中和熱。

（T2-T1）的平均值=3.0℃

0.418（T2-T1）

ΔΗ= - ———————— KJ/mol

0.025

計(jì)算得：ΔΗ=-50.16 KJ/mol

中和熱測(cè)定實(shí)驗(yàn)的誤差分析：

1.為了保證0.50mol/L的鹽酸完全被中和，采用0.55mol/L的NaOH溶液。這是因?yàn)椋簤A液會(huì)吸收空氣中的CO2，使得堿液的濃度下降。

2.如果使用0.50mol/L的NaOH溶液，可以量取稍微多一點(diǎn)的堿液，但要注意：計(jì)算時(shí)，溶液的總質(zhì)量也會(huì)增加。

3.不能以空氣的溫度去代替酸堿溶液的溫度，也不能以水的溫度去代替酸堿溶液的溫度，因?yàn)榭諝獾臏囟取⑺臏囟群腿芤旱臏囟炔皇且粯拥模怯胁罹嗟摹?/p>

4.不要使用剛配制好的溶液，最好使用前一天配置的溶液。這是因?yàn)椋呵耙惶炫渲频娜芤海瑴囟纫呀?jīng)穩(wěn)定下來(lái)了。

5.實(shí)驗(yàn)的環(huán)境溫度最好是在20℃左右，不宜低于10℃。在低溫的環(huán)境下，溶液容易散熱，會(huì)使得中和熱的測(cè)定值明顯偏低。

6.這個(gè)實(shí)驗(yàn)使用的是稀溶液，如果使用的是濃溶液，由于水溶劑的量不夠，即使是強(qiáng)酸強(qiáng)堿，若沒(méi)有足夠的水分子，也就不能完全電離為自由移動(dòng)的離子。酸堿溶液混合以后，發(fā)生中和反應(yīng)。在中和反應(yīng)的過(guò)程中，會(huì)伴隨著酸堿的電離和離子的水化。電離要吸收熱量，水化要放出熱量，就會(huì)導(dǎo)致不同濃度的溶液的這個(gè)熱量也不同，沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。但溶液的濃度也不宜太小，否則產(chǎn)生的中和熱太少，溫度變化很小，不易測(cè)出。本實(shí)驗(yàn)的酸堿濃度在0.10mol/L-1.0mol/L之間為宜。

7.本實(shí)驗(yàn)在測(cè)定的過(guò)程中，有許多難以克服的因素，會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有誤差。比如，反應(yīng)容器要吸收一些熱量，反應(yīng)的空間要吸收一些熱量，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的讀取也會(huì)產(chǎn)生誤差。

8.本實(shí)驗(yàn)的結(jié)果往往偏低，造成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)偏低的原因主要是：儀器的保溫效果差，避免不了熱量散失。容器和攪拌棒也會(huì)吸收少量的熱量。

9.在計(jì)算公式中，沒(méi)有采取酸堿溶液的比熱容和酸堿溶液的密度，而是采取了水的比熱容4.18J/g·℃和水的密度1g/cm3。實(shí)際上，酸堿溶液的比熱容、密度要比水的比熱容、密度要大一些，因此計(jì)算出的結(jié)果也比實(shí)際偏低。

10.溫度計(jì)應(yīng)使用有0.1分刻度的溫度計(jì)，讀數(shù)盡量要準(zhǔn)。溫度計(jì)的水銀部分要全部浸沒(méi)在溶液中。要等反應(yīng)完全后，穩(wěn)定一段時(shí)間，再讀取溫度計(jì)的數(shù)據(jù)。

11.實(shí)驗(yàn)操作時(shí)，動(dòng)作要快，盡量減少操作過(guò)程中的熱量散失。endprint