Question

9．某化學(xué)興趣小組要完成中和熱的測(cè)定．
（1）實(shí)驗(yàn)儀器、藥品：
實(shí)驗(yàn)桌上備有大、小兩個(gè)燒杯、溫度計(jì)、泡沫塑料、泡沫塑料板、膠頭滴管、0.50mol•L^-1鹽酸、0.55mol•L^-1NaOH溶液，實(shí)驗(yàn)尚缺少的玻璃用品是環(huán)形玻璃棒攪拌、量筒；
（2）實(shí)驗(yàn)原理：
該小組用50mL0.50mol/L的鹽酸和50mL0.55mol/L的NaOH溶液，在組裝好的裝置中進(jìn)行中和反應(yīng)，并通過(guò) 測(cè)定反應(yīng)過(guò)程中所放出的熱量計(jì)算中和熱．
（3）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：

實(shí)驗(yàn)編號(hào)	實(shí)驗(yàn)用品		溶液溫度	中和熱
			t2-t1	△H
①	50mL0.55mol•L-1NaOH溶液	50mL0.50mol•L-1鹽酸	3.3℃	？
②	50mL0.55mol•L-1NaOH溶液	50mL0.50mol•L-1鹽酸	3.5℃

已知：中和熱計(jì)算公式為△H=-$\frac{（4.18×1{0}^{-3}）•{m}_{總}(cāng)•（{t}_{2}-{t}_{1}）}{n（{H}_{2}O）}$kJ•mol^-1
①表中t₁為氫氧化鈉溶液和鹽酸的初始溫度的平均值，則t₂的意義是
反應(yīng)后的最高溫度．
②根據(jù)公式，計(jì)算實(shí)驗(yàn)結(jié)果后寫出NaOH溶液與HCl溶液反應(yīng)的熱化學(xué)方程式HCl（aq）+NaOH（aq）=NaCl（aq）+2H₂O（l）△H=-56.848kJ•mol^-1．
③實(shí)驗(yàn)過(guò)程中始終保持V₁（氫氧化鈉溶液）+V₂（鹽酸）=100mL．測(cè)量并記錄溶液溫度如圖所示．
分析該圖象得出如下兩點(diǎn)結(jié)論：
酸堿中和反應(yīng)為放熱反應(yīng)；做該實(shí)驗(yàn)時(shí)環(huán)境溫度低于21℃（填“高于”“等于”或“低于”）．
（4）相關(guān)誤差分析
a．中和熱測(cè)定的實(shí)驗(yàn)，測(cè)量結(jié)果偏高的原因可能是C（填選項(xiàng)字母）．
A．由于大小燒杯間空隙過(guò)大，填充了很多的泡沫塑料
B．用溫度計(jì)測(cè)定NaOH溶液起始溫度后直接測(cè)定鹽酸的溫度
C．量取NaOH溶液的體積時(shí)仰視讀數(shù)
D．分多次把NaOH溶液倒入盛有鹽酸的小燒杯中
b．若改用60mL0.50mol/L鹽酸跟50mL0.55mol/L的NaOH溶液進(jìn)行反應(yīng)，從理論上說(shuō)所求中和熱相等（填“相等”或“不相等”）；若用醋酸代替HCl做實(shí)驗(yàn)，對(duì)測(cè)定結(jié)果有（填“有”或“無(wú)”）影響．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)中和熱測(cè)定的實(shí)驗(yàn)步驟選用需要的儀器，然后判斷還缺少的儀器；
（3）①中和熱測(cè)定實(shí)驗(yàn)中需要溫度計(jì)測(cè)量開(kāi)始時(shí)酸、堿的溫度和反應(yīng)后的最高溫度；
②先判斷溫度差的有效性，根據(jù)公式Q=cm△T來(lái)求出生成0.025mol的水放出熱量，根據(jù)中和熱的概念求出中和熱，最后寫出熱化學(xué)方程式；
③從圖示觀察的起始溫度即為實(shí)驗(yàn)時(shí)的溫度；
（4）a．依據(jù)Q=m•c•△T來(lái)逐項(xiàng)分析；
A．實(shí)驗(yàn)裝置保溫、隔熱效果差，熱量散失，導(dǎo)致反應(yīng)后的溫度低；
B．用溫度計(jì)測(cè)定NaOH溶液起始溫度后直接測(cè)定鹽酸的溫度，導(dǎo)致開(kāi)始時(shí)溫度偏高；
C．量取NaOH溶液的體積時(shí)仰視讀數(shù)，導(dǎo)致放出的熱量多；
D．分多次把NaOH溶液倒入盛有鹽酸的小燒杯中，熱量散失，導(dǎo)致反應(yīng)后的溫度低；
b．根據(jù)中和熱的概念和實(shí)質(zhì)來(lái)回答；根據(jù)弱電解質(zhì)電離吸熱．

解答 解：（1）中和熱的測(cè)定過(guò)程中，需要用量筒量取酸溶液、堿溶液的體積，需要使用溫度計(jì)測(cè)量溫度，環(huán)形玻璃棒攪拌棒攪拌混合溶液，所以還缺少環(huán)形玻璃棒攪拌棒和量筒；
故答案為：環(huán)形玻璃棒攪拌；量筒；
（3）①t₁為氫氧化鈉溶液和鹽酸的初始溫度的平均值，則t₂的意義是反應(yīng)后的最高溫度；
故答案為：反應(yīng)后的最高溫度；
②50mL0.50mol/L的鹽酸和50mL0.55mol/L的NaOH溶液混合，氫氧化鈉過(guò)量，反應(yīng)生成了0.025mol水，
第1次反應(yīng)前后溫度差為：3.3℃；第2反應(yīng)前后溫度差為：3.5℃，均有效，溫度差的平均值為3.4℃，50mL0.50mol/L的鹽酸和50mL0.55mol/L的NaOH溶液的質(zhì)量和為m=100mL×1g/mL=100g，c=4.18J/（g•℃），代入公式Q=cm△T得生成0.025mol的水放出熱量Q=4.18J/（g•℃）×100g×3.4℃=1.4212kJ，即生成0.025mol的水放出熱量1.4212kJ，所以生成1mol的水放出熱量為1.4212kJ×$\frac{1mol}{0.025mol}$=-56.848 kJ，即該實(shí)驗(yàn)測(cè)得的中和熱△H=-56.848 kJ•mol^-1，NaOH溶液與HCl溶液反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：HCl（aq）+NaOH（aq）=NaCl（aq）+2H₂O（l）△H=-56.848 kJ•mol^-1；
故答案為：HCl（aq）+NaOH（aq）=NaCl（aq）+2H₂O（l）△H=-56.848 kJ•mol^-1；  
③根據(jù)實(shí)驗(yàn)圖象所示，22℃是加入10mL氫氧化鈉或鹽酸反應(yīng)后的溫度，可知該實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)溫度一定是低于22℃；
故答案為：低于；
（4）a．A．由于大小燒杯間空隙過(guò)大，填充了很多的泡沫塑料，熱量散失，導(dǎo)致反應(yīng)后的溫度低，△T偏小，由Q=m•c•△T，可知測(cè)量結(jié)果偏低，故A錯(cuò)誤；
B．用溫度計(jì)測(cè)定NaOH溶液起始溫度后直接測(cè)定鹽酸的溫度，導(dǎo)致開(kāi)始時(shí)溫度偏高，△T偏小，由Q=m•c•△T，可知測(cè)量結(jié)果偏低，故B錯(cuò)誤；
C．量取NaOH溶液的體積時(shí)仰視讀數(shù)，放出的熱量多，△T偏大，由Q=m•c•△T，可知測(cè)量結(jié)果偏高，故C正確；
D．分多次把NaOH溶液倒入盛有鹽酸的小燒杯中，熱量散失，導(dǎo)致反應(yīng)后的溫度低，△T偏小，由Q=m•c•△T，可知測(cè)量結(jié)果偏低，故D錯(cuò)誤；
故選C．
b．中和熱是強(qiáng)酸和強(qiáng)堿反應(yīng)生成1mol水時(shí)放出的熱量，與酸堿的用量無(wú)關(guān)，所以用用60mL0.50mol/L鹽酸跟50mL0.55mol/L的NaOH溶液進(jìn)行反應(yīng)，測(cè)得的中和熱的數(shù)值無(wú)影響；醋酸為弱酸，電離過(guò)程為吸熱過(guò)程，所以用醋酸代替HCl，反應(yīng)放出的熱量偏小，中和熱的數(shù)值會(huì)偏小；
故答案為：相等；有．

點(diǎn)評(píng) 本題考查中和熱的測(cè)定原理，題目難度中等，注意理解中和熱的概念是解題的關(guān)鍵．