Question

13．某實驗小組用0.50mol/L NaOH溶液和0.50mol/L硫酸溶液進行中和熱的測定．
Ⅰ．配制0.50mol/L NaOH溶液
（1）若實驗中大約要使用245mL NaOH溶液，至少需要稱量NaOH固體5.0g．
（2）配制0.50mol/L NaOH溶液必須用到的儀器有：天平（帶砝碼）、燒杯、玻璃棒、250ml容量瓶和膠頭滴管．
Ⅱ．測定稀硫酸和稀氫氧化鈉溶液中和熱的實驗裝置如圖所示．
（1）該圖中有兩處未畫出，它們是燒杯上方的泡沫塑料蓋和環(huán)形玻璃攪拌棒．泡沫塑料的作用是減少實驗過程中的熱量損失．
（2）寫出該反應的熱化學方程式（中和熱△H=-57.3kJ/mol）：$\frac{1}{2}$H₂SO₄（aq）+NaOH（aq）=$\frac{1}{2}$Na₂SO₄（aq）+H₂O（l）△H=-57.3kJ/mol
（3）取50mL NaOH溶液和30mL硫酸溶液進行實驗，實驗數(shù)據(jù)如表．
①請?zhí)顚懕碇械目瞻祝?br />

實驗次數(shù)]	起始溫度t1/°C]			終止溫度t2/°C]	溫度差平均值（t2-t1）/°C]
	H2SO4	NaOH	平均值
1	26.2	26.0	26.1	30.1
2	27.0	27.4	27.2	31.2
3	25.9	25.9	25.9	29.8
4	26.4	26.2	26.3	30.4

②近似認為0.50mol/L NaOH溶液和0.50mol/L硫酸溶液的密度都是1g/cm³，中和后生成溶液的比熱容c=4.18J/（g•℃）．則中和熱△H=-53.5 kJ/mol （取小數(shù)點后一位）．
③上述實驗數(shù)值結果與-57.3kJ/mol有偏差，產(chǎn)生偏差的原因可能是（填字母）acd．
a．實驗裝置保溫、隔熱效果差
b．量取NaOH溶液的體積時仰視讀數(shù)
c．分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小燒杯中
d．用溫度計測定NaOH溶液起始溫度后直接測定H₂SO₄溶液的溫度．

Answer 1

分析 Ⅰ、（1）根據(jù)公式m=nM=cVM來計算氫氧化鈉的質(zhì)量，但是沒有245mL的容量瓶；
（2）根據(jù)配制步驟是計算、稱量、溶解、移液、洗滌、定容、搖勻、裝瓶來分析需要的儀器；
Ⅱ、（1）根據(jù)量熱計的構造來判斷該裝置的缺少儀器；中和熱測定實驗成敗的關鍵是保溫工作；
（2）根據(jù)中和熱是強酸和強堿的稀溶液完全反應生成1mol水放出的熱量，標注物質(zhì)聚集狀態(tài)和對應焓變寫出熱化學方程式；
（3）①先判斷溫度差的有效性，然后求出溫度差平均值；
②根據(jù)Q=m•c•△T計算出反應放出的熱量，然后計算出生成1mol水放出的熱量，就可以得到中和熱；
③a．裝置保溫、隔熱效果差，測得的熱量偏��；
b．量取NaOH溶液的體積時仰視讀數(shù)，會導致所量的氫氧化鈉體積偏大，放出的熱量偏高；
c．分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小燒杯中，測得的熱量偏��；
d．溫度計測定NaOH溶液起始溫度后直接插入稀H₂SO₄測溫度，硫酸的起始溫度偏高．

解答 解：Ⅰ、（1）沒有245mL的容量瓶，所以用250mL的容量瓶，需要稱量NaOH固體m=nM=cVM=0.5mol/L×0.25L×40g/mol=5.0g，故答案為：5.0；
（2）一般用托盤天平稱量溶質(zhì)，在燒杯中溶解溶質(zhì)氫氧化鈉并用玻璃棒攪拌，冷卻后轉移到250mL容量瓶中，并用玻璃棒引流，洗滌燒杯、玻璃棒2-3次，并將洗滌液移入容量瓶中，加水至液面距離刻度線1～2cm時，改用膠頭滴管滴加，最后定容顛倒搖勻．所以所需儀器有托盤天平、燒杯、玻璃棒、250mL容量瓶、膠頭滴管．根據(jù)提供的儀器可知，還需儀器是250ml容量瓶、膠頭滴管，
故答案為：250ml容量瓶、膠頭滴管；
Ⅱ．（1）由量熱計的構造可知該裝置的缺少儀器是環(huán)形玻璃攪拌棒；中和熱測定實驗成敗的關鍵是保溫工作，大小燒杯之間填滿泡沫塑料的作用是減少實驗過程中的熱量損失；
故答案為：環(huán)形玻璃攪拌棒；減少實驗過程中的熱量損失；
（2）稀強酸、稀強堿反應生成1mol液態(tài)水時放出57.3kJ的熱量，稀硫酸和稀氫氧化鈉反應的中和熱的熱化學方程式：$\frac{1}{2}$H₂SO₄（aq）+NaOH（aq）=$\frac{1}{2}$Na₂SO₄（aq）+H₂O（l）△H=-57.3kJ/mol；
故答案為：$\frac{1}{2}$H₂SO₄（aq）+NaOH（aq）=$\frac{1}{2}$Na₂SO₄（aq）+H₂O（l）△H=-57.3kJ/mol；
（3）①4次溫度差分別為：4.0℃，4.0℃，3.9℃，4.1℃，均有效，溫度差平均值4.0℃，
故答案為：4.0；
②50mL0.50mol/L氫氧化鈉與30mL0.50mol/L硫酸溶液進行中和反應，生成水的物質(zhì)的量為0.05L×0.50mol/L=0.025mol，溶液的質(zhì)量為80mL×1g/cm³=80g，溫度變化的值為△T=4.0℃，則生成0.025mol水放出的熱量為：Q=m•c•△T=80g×4.18J/（g•℃）×4.0℃=1337.6J，即1.3376KJ，所以實驗測得的中和熱△H=-$\frac{1.3376kJ}{0.025mol}$=-53.5kJ/mol，
故答案為：-53.5kJ/mol；
③a．裝置保溫、隔熱效果差，測得的熱量偏小，中和熱的數(shù)值偏小，故a正確；
b．量取NaOH溶液的體積時仰視讀數(shù)，會導致所量的氫氧化鈉體積偏大，放出的熱量偏高，中和熱的數(shù)值偏大，故b錯誤；
c．盡量一次快速將NaOH溶液倒入盛有硫酸的小燒杯中，不允許分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小燒杯中，故c正確；
d．溫度計測定NaOH溶液起始溫度后直接插入稀H₂SO₄測溫度，硫酸的起始溫度偏高，測得的熱量偏小，中和熱的數(shù)值偏小，故d正確．
故答案為：acd．

點評 本題考查熱化學方程式以及反應熱的計算，題目難度不大，注意理解中和熱的概念、把握熱化學方程式的書寫方法，以及測定反應熱的誤差等問題．