中和熱測定中的誤差分析

牛再海

◆摘? 要：中和熱測定是化學反應與能量中的重要實驗，對幫助學生理解和掌握化學反應與能量的關系的重要作用。作為定量實驗，誤差分析是學生的難點。本文側重于中和熱測定的誤差分析引導學生掌握定量實驗的誤差分析方法，以拋磚引玉。

◆關鍵詞：中和熱;實驗測定;誤差分析

高中階段，化學實驗的誤差分析是一個重要的常見的考查內容，在酸堿中和熱的測定試驗中，由于儀器的準確度、實驗者的感官的靈敏度有限、標度看錯等因素都會造成一定的實驗誤差，本文從不同角度、方位對該實驗中有可能造成誤差的因素作了詳細的概括和分析。

1酸堿中和熱的定義

在稀溶液中，強酸跟強堿發生中和反應生成1 mol液態水時的反應熱叫做中和熱。

反應的熱化學方程式：H+（aq）+OH-（aq）=H2O（l）中和熱均為57.3 kJ/mol。

強調以下關鍵詞：①稀溶液;②強酸跟強堿;③標準：生1 mol液態水;④結果：57.3 kJ/mol

2中和熱測定的實驗用品

大燒杯（500ml）、小燒杯（100ml）、溫度計、量筒（50ml）兩個、泡沫塑料或紙條、泡沫塑料板或硬紙板（中心有兩個小孔）、環形玻璃攪拌棒。0.5mol/L鹽酸、0.55mol/LNaOH溶液（為了保證0.5mol/L的鹽酸完全被NaOH中和，采用0.55mol/LNaOH溶液，使堿稍稍過量）。

3中和熱測定的實驗操作

（1）按右圖所示準備實驗裝置;

（2）用一個量筒量取50 mL 0.50 mol/L鹽酸，倒入小燒杯中，并用溫度計測量鹽酸的溫度;

（3）用另一個量筒量取50 mL 0.55 mol/LNaOH溶液，并用溫度計測量NaOH溶液的溫度;

（4）把量筒中的NaOH溶液迅速倒入燒杯中，立即蓋上蓋板，用環形玻璃攪拌棒輕輕攪動溶液，并準確讀取混合溶液的最高溫度。

（5）結果處理，酸堿稀溶液密度近似為1g/mL，并將以上實驗數據代入下列計算式中，即可計算出中和熱。重復實驗2—3次，取平均值。

3中和熱測定誤差判斷方法

定量實驗的誤差分析，主要是分析實驗失誤對待測物理量的影響，然后代入計算式進行判斷。比如：若實驗操作引起△t值偏大，則△H偏大;若實驗操作引起m偏大，則△H偏大。其它定量實驗可按以上方法進行分析判斷。

（1）實驗引起△t值的偏差對△H影響

①未蓋泡沫塑料板或操作動作太遲緩。熱量損失，△t值偏小，測定結果△H偏低。

②用弱酸或弱堿代替強酸或強堿。由于弱酸弱堿為弱電解質，其電離需吸熱，導致反應產生的熱量少，△t值偏小，測定結果△H偏低。

③用0.50mol·L-1 NaOH溶液代替0.55mol·L-1 NaOH。NaOH溶液的濃度偏低，導致中和反應中鹽酸不能完全反應，△t值偏小，測定結果△H偏低。

④測量鹽酸溫度的溫度計直接測量NaOH溶液的溫度。溫度計上附著的鹽酸使部分NaOH溶液中和，產生的熱量散失在空氣中，造成△t值偏小，測定結果△H偏低。

⑤量取鹽酸的量筒，直接用于量取NaOH溶液。量筒內上附著的鹽酸使部分NaOH溶液中和，產生的熱量散失在空氣中，造成△t值偏小，測定結果△H偏低。

⑥把NaOH溶液倒入小燒杯中時，有少量濺出。由于NaOH溶液有少量的損耗，中和反應未進行完全，產生的熱量偏小，造成△t值偏小，測定結果△H偏低。

⑦選用較高濃度的鹽酸和NaOH溶液。鹽酸和NaOH溶液的濃度過大就會使溶液中的陰陽離子間的相互牽制作用增強，電離程度就會減小，則中和反應產生的熱量勢必要用一部分來補償未電離分子的離解熱，造成△t值偏小，測定結果△H偏低。

⑧用濃硫酸代替稀鹽酸。酸堿混合時，濃硫酸被稀釋而放熱，造成△t值偏大，測定結果△H偏大。

⑨量取堿溶液時仰視讀數。量取堿溶液的體積偏大，由于溶液總質量增大，溶液升溫會吸收的熱偏多，造成△t值偏小，測定結果△H偏低。

⑩量取堿溶液時俯視讀數。量取堿溶液的體積偏小，由于溶液總質量減小，溶液升溫會吸收的熱偏少，造成△t值偏大，測定結果△H偏大。

（2）實驗引起m值和△t值的偏差對△H影響

實驗操作中，用量筒量取酸溶液時仰視（俯視）讀數，量取的鹽酸溶液大于（小于）50mL，與堿反應會放出更多（較少）的熱，但同時溶液總質量會增大（減少），使溶液升溫，需熱量也會更多（較少），對結果的影響則需要具體問題具體分析。

實驗操作時，若正確讀數，利用上述計算式和數據進行計算，氫氧化鈉溶液和鹽酸溶液反應，生成水的物質的量為：0.025mol，則理論上放出的熱量：Q=n△H=0.025mol×57.3kJ/mol×1000=1.4325×10?J，溶液升高溫度△t標準的計算：由Q=cm△t標準，得：△t標準=Q/cm （c取4.2×10?J/kg·℃），△t標準=1.4325×10?J/（4.2×10?J/kg×℃×0.1kg）=3.410714285℃，即不計熱量損失，理論上可測得混合液溫度升高了△t標準=3.4107℃。

①仰視量酸溶液的量筒讀數

理論得出：在量取HCl（aq）時，仰視讀數量筒，測得△t1>△t標準，會導致△H偏大。

②俯視量酸溶液的量筒讀數

得出：在量取HCl（aq）時，俯視量取酸溶液的量筒讀數時，測得△t2<△t標準，會導致△H偏小。

請同學們通過以上中和熱測定誤差判斷方法，試著進行研究酸堿中和滴定誤差判斷。