学年高中化学第一章化学反应与能量第一节化学反应与能量的变化第2课时中和反应反应热的.docx
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学年高中化学第一章化学反应与能量第一节化学反应与能量的变化第2课时中和反应反应热的
第2课时 中和反应反应热的测定
[目标导航] 1.通过对中和反应反应热的测定，初步学习化学反应反应热的测定方法，加深对中和热概念的理解。
2.熟知中和热测定的原理，实验仪器、药品，实验过程与操作。
3.能正确分析测定反应热时误差产生的原因，并能采取适当的措施减少实验误差。
一、中和反应和中和热
1．中和反应
（1）定义：
中和反应是指酸和碱反应生成盐和水的反应，实质是酸电离产生的H＋与碱电离产生的OH－结合成H2O。
强酸和强碱反应生成可溶性盐和水的离子方程式为H＋＋OH－===H2O。
（2）实例：
将0.01mol·L－1硫酸与0.02mol·L－1氢氧化钠溶液等体积混合，发生反应的化学方程式为：
H2SO4＋2NaOH===Na2SO4＋2H2O。
离子方程式为：
H＋＋OH－===H2O。
2．中和热
（1）定义：
在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应而生成1__mol__H2O时的反应热叫中和热。
（2）注意：
①酸、碱溶液必须为稀溶液。
②计量标准必须是生成1__mol水。
（3）对于强酸和强碱的稀溶液反应，中和热基本上是相等的，表示为H＋（aq）＋OH－（aq）===H2O（l）
ΔH＝－57.3kJ·mol－1。
【合作探究】
1．定义中的“稀溶液”是指小于或等于1mol·L－1的酸碱溶液，为什么浓度不能过大？
答案 因为溶液浓度过大，混合时会产生溶解热效应而影响中和热的测定。
2.
Ba（OH）2（aq）＋
H2SO4（aq）===
BaSO4（s）＋H2O（l） ΔH1
CH3COOH（aq）＋NaOH（aq）===CH3COONa（aq）＋H2O（l） ΔH2
NH3·H2O（aq）＋HCl（aq）===NH4Cl（aq）＋H2O（l） ΔH3
ΔH1、ΔH2、ΔH3的数值均不等于57.3kJ·mol－1，为什么？
答案 57.3kJ的热量是指强酸、强碱在稀溶液中发生中和反应的中和热，有弱酸或弱碱参加的中和反应，实验测出的中和热的数值要低于57.3kJ，因为弱电解质反应时会继续电离，电离要吸热；在Ba（OH）2和H2SO4反应中，除生成H2O外，还生成了BaSO4，这部分反应热应不计在中和热内。
即：
中和热不包括离子在水溶液中的生成热，物质的溶解热，电解质电离所伴随的热效应。
二、中和热的测定
1．装置及仪器
2．实验原理
在稀溶液中，强酸跟强碱发生中和反应生成1molH2O，这时的反应热叫中和热。
实验中通过测定酸碱中和反应过程中所放出的热量计算中和热。
3．实验步骤
（1）在大烧杯底部垫泡沫塑料（或纸条），使放入的小烧杯杯口与大烧杯杯口相平。
然后在大、小烧杯之间填满碎泡沫塑料（或纸条），大烧杯上用泡沫塑料板（或硬纸板）作盖板，在板中间开两个小孔，正好使温度计和环形玻璃搅拌棒通过，以达到保温、隔热及减少实验过程中热量损失的目的。
（2）用一量筒量取50mL0.50mol·L－1盐酸，倒入小烧杯中，并用温度计测量盐酸的温度，然后把温度计上的酸用水冲洗干净。
（3）用另一个量筒量取50mL0.55mol·L－1NaOH溶液，并用温度计测量NaOH溶液的温度。
（4）把套有盖板的温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯的盐酸中，并把量筒中的NaOH溶液一次性倒入小烧杯中（不要洒到外面），盖好盖板。
用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动溶液，并准确读取混合溶液的最高温度，记为终止温度，重复
（2）～（4）操作三次。
4．注意事项
（1）实验中应防止热量散失，如搅拌时应用玻璃棒，而不应用金属棒（丝）搅拌。
（2）加过量碱液使酸完全反应，碱过量对中和热测定没有影响。
（3）数据处理时，相差较大的数据可能是偶然误差引起的，应舍去。
【合作探究】
1．在实验中，大小烧杯放置时，为何要使两杯口相平，填碎纸条的作用是什么？
答案 两杯口相平，可使盖板把杯口尽量盖严，从而减少热量损失；填碎纸条的作用是为了达到保温、隔热、减少实验过程中热量损失的目的。
2．酸、碱混合时，为何要把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯而不能缓缓倒入？
答案 因为该实验的关键是尽可能减少热量的损失，若动作迟缓，将会使热量损失多而使实验误差增大。
一、中和热测定实验的误差分析
【例1】 用“偏高”、“偏低”或“不变”填空。
（1）大烧杯上如不盖硬纸板，测得中和热的数值______。
（2）若将环形玻璃搅拌棒改成“铜棒”，测得中和热的数值______。
（3）在实验中用“50mL0.5mol·L－1”的盐酸与50mL0.55mol·L－1NaOH反应测定中和热，若把50mL的NaOH改成60mL，测得中和热的数值______。
（4）最后记录的温度不是最高温度，测得中和热的数值________。
（5）量取NaOH溶液和稀盐酸时，均仰视刻度线，测得中和热的数值______。
答案
（1）偏低
（2）偏低 （3）不变 （4）偏低 （5）偏高
【反思归纳】 中和热实验误差分析
测得的数据若不是57.3kJ·mol－1，产生误差的原因可能有：
（1）量取溶液的体积有误差（测量结果是按50mL的酸、碱进行计算的，若实际量取时，大于50mL或小于50mL都会造成误差）。
（2）温度计的读数有误。
（3）实验过程中有液体洒在外面。
（4）混合酸、碱溶液时，动作缓慢，导致实验误差。
（5）隔热操作不到位，致使实验过程中热量损失而导致误差。
（6）测了酸后的温度计未用水清洗便立即去测碱的温度，会使热量损失而引起误差。
变式训练1 实验室利用如图装置进行中和热的测定，请回答下列问题：
（1）该图中有两处未画出，它们是________，________。
（2）在操作正确的前提下，提高中和热测定准确性的关键是________。
（3）如用0.5mol·L－1的盐酸与NaOH固体进行实验，则实验中测得的“中和热”数值将________（填“偏大”、“偏小”、“不变”）；原因是________________________________________________________________________。
答案
（1）环形玻璃搅拌棒 泡沫塑料板或硬纸板
（2）提高装置的保温效果
（3）偏大 氢氧化钠固体溶于水放热
二、中和热测定实验的数据记录与处理
【例2】 利用如图所示装置测定中和热的实验步骤如下：
①用量筒量取50mL0.50mol·L－1盐酸倒入小烧杯中，测出盐酸的温度，然后把温度计上的酸用水冲洗干净；②用另一量筒量取50mL0.55mol·L－1NaOH溶液，并用同一温度计测出其温度；③将NaOH溶液倒入小烧杯中，设法使之混合均匀，测得混合液最高温度。
回答下列问题：
（1）使盐酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作是________（填字母）。
A．用温度计小心搅拌
B．揭开硬纸片用玻璃棒搅拌
C．轻轻地振荡烧杯
D．用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒轻轻地搅动
（2）假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1g·cm－3，又知中和反应后生成溶液的比热容c＝4.18J·g－1·℃－1。
为了计算中和热，某学生实验记录数据如下：
实验序号
起始温度t1/℃
终止温度t2/℃
盐酸
氢氧化钠溶液
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
依据该学生的实验数据计算，该实验测得的中和热ΔH＝________（结果保留一位小数）。
（3）________（填“能”或“不能”）用Ba（OH）2溶液和硫酸代替氢氧化钠溶液和盐酸，理由是________________________________________________________________________。
解析
（1）使盐酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作：
用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒轻轻地搅动。
（2）取三次实验的平均值代入公式计算即可。
即：
t1＝
＝20.3℃
t2＝
＝23.4℃
所以ΔH＝
－
≈－51.8kJ·mol－1
（3）因为硫酸与Ba（OH）2溶液反应时生成BaSO4沉淀的生成热会影响反应的反应热，故不能用Ba（OH）2溶液和硫酸代替氢氧化钠溶液和盐酸。
答案
（1）D
（2）－51.8kJ·mol－1 （3）不能 H2SO4与Ba（OH）2反应时生成BaSO4沉淀的生成热会影响反应的中和热
变式训练2 实验室用50mL0.50mol·L－1盐酸、50mL0.55mol·L－1NaOH溶液和下图所示装置进行测定中和热的实验，得到表中的数据：
实验次数
起始温度t1/℃
终止温度t2/℃
盐酸
NaOH溶液
1
20.2
20.3
23.7
2
20.3
20.5
23.8
3
21.5
21.6
24.9
完成下列问题：
（1）实验时用环形玻璃搅拌棒搅拌溶液的方法是________________，不能用铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒的理由是________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
（2）经数据处理，t2－t1＝3.4℃。
则该实验测得的中和热ΔH＝________[盐酸和NaOH溶液的密度按1g·cm－3计算，反应后混合溶液的比热容（c）按4.18J·g－1·℃－1计算]。
（3）若将NaOH溶液改为相同体积、相同浓度的氨水，测得中和热为ΔH1，则ΔH1与ΔH的关系为ΔH1____（填“＜”“＞”或“＝”）ΔH，理由是_______________________________。
答案
（1）上下搅动（或轻轻搅动） Cu传热快，热量损失多
（2）－56.8kJ·mol－1 （3）＞ NH3·H2O电离吸热
解析
（1）对于本实验，让NaOH和HCl尽可能快地完全反应是减小误差的一个方面，所以实验时用环形玻璃搅拌棒上下搅动，做好保温工作是减小误差的另一个重要方面。
由于铜丝传热快，热量损失多，所以选用环形玻璃搅拌棒，而不用铜丝搅拌棒。
（2）ΔH＝
－（100g×4.18×10－3kJ·g－1·℃－1×3.4℃）÷0.025mol＝－56.8kJ·mol－1。
（3）因弱电解质的电离过程是吸热的，将NaOH溶液改为相同体积、相同浓度的氨水反应后放出的热量少，所以ΔH1＞ΔH。
1．下列关于中和热的说法中正确的是（ ）
A．10L0.1mol·L－1NaOH溶液与10L0.1mol·L－1盐酸反应时的反应热是中和热
B．1molHCl气体通入1L0.01mol·L－1NaOH溶液中反应时的反应热是中和热
C．1molCH3COOH与2molNaOH溶液反应时的反应热是中和热
D．只要强酸与强碱在稀溶液中反应生成1mol水时的反应热就是中和热
答案 A
解析 B中1molHCl气体通入1L0.01mol·L－1NaOH溶液中反应的热效应除了中和热外还有HCl气体的溶解热和电离热效应，错误；C中醋酸溶液和NaOH溶液不一定是稀溶液，错误；D中如果是硫酸与氢氧化钡反应，它们反应除生成水外还会生成硫酸钡沉淀，会放出更多热量。
2．在测定中和热的实验中，下列说法正确的是（ ）
A．使用环形玻璃搅拌棒是为了加快反应速率，减小实验误差
B．为了准确测定反应混合溶液的温度，实验中温度计水银球应与小烧杯底部接触
C．用0.5mol·L－1NaOH溶液分别与0.5mol·L－1的盐酸、醋酸溶液反应，如所取的溶液体积相等，则测得的中和热数值相同
D．在测定中和热实验中需要使用的仪器有天平、量筒、烧杯、滴定管、温度计
答案 A
解析 在中和热的测定中，使用环形玻璃搅拌棒，目的是使反应物混合均匀，加快反应，减小误差，A正确；B项中温度计水银球不能接触烧杯底部，B错；C项中CH3COOH为弱酸，电离时吸热，故测得的中和热比用盐酸时数值小，C错；D项中实验仪器中不需要天平、滴定管，D错。
3．在进行中和热的测定中，下列操作错误的是（ ）
A．反应前酸、碱溶液的温度要相同
B．测量溶液的温度计要一直插在溶液中
C．为了使反应均匀进行，可以向酸（碱）中分次加入碱（酸）
D．为了使反应更完全，可以使酸或碱适当过量
答案 C
解析 分次加入混合时，容易造成热量损失，使测试结果不准确。
4．含有11.2gKOH的稀溶液与1L0.1mol·L－1的H2SO4溶液反应，放出11.46kJ的热量，表示该反应的中和热的热化学方程式为（ ）
A．KOH（aq）＋
H2SO4（aq）===
K2SO4（aq）＋H2O（l） ΔH＝－11.46kJ·mol－1
B．2KOH（aq）＋H2SO4（aq）===K2SO4（aq）＋2H2O（l）
ΔH＝－11.46kJ·mol－1
C．2KOH（aq）＋H2SO4（aq）===K2SO4（aq）＋2H2O（l）
ΔH＝－114.6kJ·mol－1
D．KOH（aq）＋
H2SO4（aq）===
K2SO4（aq）＋H2O（l） ΔH＝－57.3kJ·mol－1
答案 D
解析 中和热是以生成1molH2O（l）所放出的热量来衡量的，故书写中和热的热化学方程式时，应以生成1molH2O（l）为标准来配平其余物质的化学计量数，故答案为D。
5．用50mL0.50mol/L的盐酸与50mL0.55mol/L的氢氧化钠溶液在如图所示的装置中进行中和反应，通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热。
回答下列问题：
（1）环形玻璃搅拌棒能否用环形铁质搅拌棒代替？
________（填“能”或“不能”），其原因是_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________。
（2）已知在稀溶液中，强酸和强碱发生中和反应生成1molH2O时，放出57.3kJ的热量，则题述反应的热化学方程式为_____________________________________________________________________________________________________________________________________。
答案
（1）不能 铁会和盐酸反应；铁导热性好，热量损失较大
（2）NaOH（aq）＋HCl（aq）===NaCl（aq）＋H2O（l） ΔH＝－57.3kJ·mol－1
解析
（1）环形铁质搅拌棒一是能导热，造成热量损失，二是可以与盐酸反应，故不能用其代替环形玻璃搅拌棒。
（2）因为在稀溶液中，强酸和强碱发生中和反应生成1molH2O时，放出57.3kJ的热量，所以题述反应的热化学方程式为NaOH（aq）＋HCl（aq）===NaCl（aq）＋H2O（l） ΔH＝－57.3kJ·mol－1。
[基础过关]
一、中和反应的反应热
1．下列说法正确的是（ ）
A．中和热一定是强酸跟强碱反应放出的热量
B．1mol酸与1mol碱完全反应放出的热量是中和热
C．在稀溶液中，酸与碱发生中和反应生成1molH2O（l）时的反应热叫做中和热
D．测定中和热时可用稀硫酸和稀Ba（OH）2溶液
答案 C
解析 本题考查的是中和热的概念，关键是记清楚有关中和热的问题。
中和热是指稀酸、稀碱中和反应生成1molH2O（l）时所放出的热量，故C正确；H2SO4和Ba（OH）2反应时，除生成水外，还有BaSO4沉淀生成，所以其反应热不是中和热，D错误。
2．已知H＋＋OH－===H2O生成1molH2O放出热量57.3kJ，下列反应中能放出57.3kJ热量的是（ ）
A．1mol稀H2SO4与足量NaOH溶液反应
B．稀盐酸与氨水反应生成1molH2O
C．稀盐酸与稀Ba（OH）2溶液反应生成1mol水
D．稀NaOH与95%浓硫酸反应生成1mol水
答案 C
解析 A放出热量应为2mol×57.3kJ·mol－1；B放出热量应略小于57.3kJ，因弱酸、弱碱在水中电离要吸收一部分热量，故多数强酸与弱碱、弱酸与强碱的中和反应热数值小于57.3kJ；酸与碱的浓度不能太大，否则中和热数值会偏大，故D错。
3．中和热是在稀溶液中，酸、碱发生中和反应生成1mol液态水时放出的热量，强酸、强碱的中和热为57.3kJ·mol－1。
下列热化学方程式中正确的是（ ）
A．HNO3（aq）＋KOH（aq）===H2O（l）＋KNO3（aq） ΔH>－57.3kJ·mol－1
B．HNO3（aq）＋NH3·H2O（aq）===H2O（l）＋NH4NO3（aq）
ΔH<－57.3kJ·mol－1
C．CH3COOH（aq）＋KOH（aq）===H2O（l）＋CH3COOK（aq）
ΔH<－57.3kJ·mol－1
D．CH3COOH（aq）＋NH3·H2O（aq）===H2O（l）＋CH3COONH4（aq） ΔH>－57.3kJ·mol－1
答案 D
解析 A项中ΔH＝－57.3kJ·mol－1，错；B、C两项中，NH3·H2O、CH3COOH为弱电解质，电离时需吸收热量，分别与强酸、强碱发生中和反应时，放出的热量小于57.3kJ，故ΔH>－57.3kJ·mol－1，B、C错。
二、中和热测定实验仪器与操作
4．测定稀盐酸和氢氧化钠稀溶液中和热实验中没有使用的仪器有：
①大、小烧杯；②容量瓶；③量筒；④环形玻璃搅拌棒；⑤试管；⑥温度计；⑦蒸发皿；⑧托盘天平中的（ ）
A．①②⑥⑦B．②⑤⑦⑧
C．②③⑦⑧D．③④⑤⑦
答案 B
解析 本题主要考查中和热测定实验中仪器的使用问题，该实验中用到大、小烧杯、温度计、量筒、环形玻璃搅拌棒，没有用到容量瓶、试管、蒸发皿和托盘天平，故B项正确。
5．实验室进行中和热的测定实验时除需要大烧杯（500mL）、小烧杯（100mL）外，所用的其他仪器和试剂均正确的一组是（ ）
A．0.50mol·L－1盐酸，0.50mol·L－1NaOH溶液，100mL量筒1个
B．0.50mol·L－1盐酸，0.55mol·L－1NaOH溶液，100mL量筒2个
C．0.50mol·L－1盐酸，0.55mol·L－1NaOH溶液，50mL量筒1个
D．0.50mol·L－1盐酸，0.55mol·L－1NaOH溶液，50mL量筒2个
答案 D
解析 本实验中为了保证0.50mol·L－1的盐酸完全被中和，采用0.55mol·L－1NaOH溶液，使碱稍过量，故A项不符合；所需酸、碱量均为50mL，故B项不符合；酸、碱分别用不同的量筒量取，故C项不符合。
6．关于中和热测定的说法错误的是（ ）
A．实验需用到的主要玻璃仪器包括大、小烧杯、温度计、环形玻璃搅拌棒及泡沫塑料板、碎泡沫塑料（或硬纸板、碎纸条）等
B．盐酸与某强碱中和放出的热量随反应物的用量改变而改变，但中和热不变
C．NaOH稍过量的目的是保证盐酸完全被NaOH中和
D．测定结果准确与否的关键是尽量减小热量损失及准确读取混合溶液的最高温度等
答案 A
7．中和热测定实验中，下列操作一定会降低实验准确性的是（ ）
A．用滴定管取所用药品
B．NaOH溶液在倒入小烧杯时，有少量溅出
C．大、小烧杯体积相差较大，夹层间放的碎泡沫塑料较多
D．测量HCl溶液的温度计用水洗净后再用来测NaOH溶液的温度
答案 B
解析 NaOH溶液在倒入小烧杯时，有少量溅出，实验中生成水的量减少，放出的热量减小，测得中和热的数值不准。
三、中和热测定实验数据处理与计算
8．为了测定酸碱反应的中和热，计算时至少需要的数据是（ ）
①酸溶液的浓度和体积 ②碱溶液的浓度和体积 ③比热容 ④反应后溶液的质量（单位：
kg） ⑤生成水的物质的量 ⑥反应前后温度变化 ⑦操作所需的时间
A．①②③⑥B．①③④⑤
C．③④⑤⑥D．全部
答案 C
解析 根据ΔH＝－
可知，C正确。
9．已知含1molNaOH的稀溶液与含1molHCl的稀溶液反应可放出57.3kJ的热量，则含0.05molH2SO4的浓硫酸与足量的稀NaOH溶液反应，放出的热量为（ ）
A．5.73kJB．＞5.73kJ
C．＜5.73kJD．无法判断
答案 B
解析 NaOH与HCl反应的实质为H＋＋OH－===H2O，即1molH＋与1molOH－反应时放出57.3kJ的热量。
0.05mol的H2SO4中n（H＋）＝0.1mol，与足量的OH－反应，放出5.73kJ的热量，注意：
浓H2SO4稀释时还放出部分热量。
10．将V1mL1.00mol·L－1HCl溶液和V2mL未知浓度的NaOH溶液混合均匀后测量并记录溶液温度，实验结果如图所示（实验中始终保持V1＋V2＝50mL）。
下列叙述正确的是（ ）
A．做该实验时环境温度为22℃
B．该实验表明化学能可以转化为热能
C．NaOH溶液的浓度约为1.00mol·L－1
D．该实验表明有水生成的反应都是放热反应
答案 B
解析 从图中曲线可以看出，温度为22℃时，V1为5mL，则V2为45mL，此时已经开始发生反应，所以22℃一定不是室温，A错；曲线随V1增多而升高，随反应的进行，溶液温度升高，说明反应放热，化学能转化为热能，B正确；当V1＝30mL时温度最高，说明此时两者恰好完全反应，则c（NaOH）＝
＝1.5mol·L－1，C错；该实验不能证明有水生成的其他反应也是放热反应，D错。
[能力提升]
11．已知H＋（aq）＋OH－（aq）===H2O（l） ΔH＝－57.3kJ·mol－1，回答下列问题：
（1）用含20gNaOH的稀溶液跟足量稀盐酸反应放出____________kJ的热量。
（2）用含2molH2SO4的稀溶液跟足量稀NaOH反应，此反应的中和热ΔH为______________。
（3）如果将
（1）反应中的稀盐酸换成稀醋酸，反应放出的热量____________（填“大于”、“小于”或“等于”）
（1）中反应放出的热量。
答案
（1）28.65
（2）－57.3kJ·mol－1 （3）小于
解析
（1）
＝0.5mol，所以0.5molNaOH与足量稀盐酸反应放出的热量为
0.5mol×57.3kJ·mol－1＝28.65kJ。
（2）据中和热的定义可知，中和热与强酸、强碱的物质的量的多少无关，中和热ΔH为
－57.3kJ·mol－1。
（3）因醋酸为弱酸，用NaOH中和时，需不断地电离出H＋，而电离过程中要吸收热量，故反应放出的热量会减小。
12.
50mL0.50mol·L－1盐酸与50mL0.55mol·L－1
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