实验:中和热(焓)测定
一、实验目的:
1、通过实验了解中和热的概念; 2、了解用热量计来直接测定反应热效应的实验方法与操作技能; 3、学习用图解法进行数据处理,以求得正确ΔT的方法; 4、学习使用精密直流稳压电源和精密数字温度温差仪.
二、实验原理:
在一定温度和浓度下,酸和碱进行中和反应时产生的热效应称为中和热.对于强酸和强碱,由于它们在水中完全解离,中和反应实质上是H+和OH-的反应.因此在浓度足够低的条件下,不同的强酸强碱的中和热几乎是相同的,例如在25℃时,进行一个单位反应的热化学方程式为:H+ + OH- → H2O ΔγHm0= -57.36KJ·mol-1(1)对于弱酸和强碱进行的中和反应,情况有所不同.以醋酸的中和反应为例,因为醋酸的解离度很小,故可以认为是HAc与OH-进行的中和反应.因为中和热ΔγHm只决定于始终态,而与过程无关,所以将其设计为HAc的解离反应和H+和OH-生成H2O两步进行:
二、实验原理:
根据盖斯定律,有rHm =rH解离 + rH中和 (2)则rH解离=rHm—rH中和 (3)
二、实验原理:
本实验利用热量计分别测定盐酸和氢氧化钠中和反应的ΔγH中和以及醋酸和氢氧化钠中和反应的ΔγH中和,利用(3)式即可求得醋酸的解离热ΔγH解离.为此首先利用电热法标定热量计常数K,对热量计施以电压U(伏)、电流强度I(安培),并通过t(秒)后,使热量计温度升高ΔT(K).根据焦尔-楞次定律可知,热量计常数K为:K = IUT/ ΔT (4)K的物理意义是热量计升高1K时所需要的热量.它是热量计中的水及各部分的热容之和.等量酸碱的中和热ΔγH中和及ΔγHm均由下式计算:ΔγHm = - (KΔT/cV)*1000 (5)式中c - 酸(或碱)溶液的初始浓度,mol·dm-3;V - 酸(或碱)溶液的体积,ml.(5)式中的负号"-"表示反应放热.
三、实验步骤:
1、准备工作实验连接图:
量热计:
2、测量工作(1)热量计常数K的测定① 热量计装置如图所示.用干布擦净量热杯,用量筒取500ml蒸馏水注入其中,放入搅拌磁子,调节适当的转速,塞紧瓶盖.② 将精密直流恒流电源的两输出引线分别接在电热丝的两接头上,打开电源开关,调节输出电压和电流(功率P为3~4W),然后将其中一根接线断开.③ 打开精密数字温度温差仪开关,温度基本稳定后按下"采零"键并"锁定",再设定"定时"1分钟,此后每分钟记录一次温差.
④ 当记下第十个读数时,立即将稳压电源断开的接线接上(此时即为加热的开始时刻),并连续记录温差和计时,根据温度变化的大小可以调整读数的间隔,但必须连续记时.注:在通电过程中必须保持电流强度I和电压U恒定,并记录其数值.⑤ 待温度升高0.8~1.0℃时,关闭恒流电源开关,并记录通电时间t.继续搅拌,每间隔一分钟记录一次温差,断电后再测10个点为止.⑥ 用作图法求出由于通电而引起的温度变化T1.(用雷诺校正法确定)
(2)中和热的测定将量热杯中的水倒掉,用干布擦净,重新用量筒取400ml蒸馏水注入其中,然后加入50ml 1mol·dm-3的HCl溶液.再取50ml 1mol·dm-3的NaOH溶液注入碱储液管中,仔细检查是否漏液.适当调节磁珠的转速,盖好瓶盖,每分钟记录一次温差,记录10分钟.
然后迅速拔出玻璃棒,加入碱溶液(不要用力过猛,以免相互碰撞而损坏仪器).继续每隔一分钟记录一次温差(注意整个过程时间是连续记录的).加入碱溶液后,测定15分钟即可停止测量.用作图法确定T2.
四、数据记录与处理:
1、数据记录: 室温_气压_表一 热量计常数K的测定
温度读数
次数
表二 测定弱酸强碱中和热的温度读数
温度读数
次数
五、注意事项
1、 在三次测量过程中,应尽量保持测定条件的一致.如水和酸碱溶液体积的量取,搅拌速度的控制,初始状态的水温等.2、 实验所用的1mol·dm-3NaOH、HCl溶液应准确配制,必要时可进行标定.3、 实验所求的rH中和和rHm均为一摩尔反应的中和热,因此当HCl溶液浓度非常准确时,NaOH溶液的用量可稍稍过量,以保证酸完全被中和.反之,当NaOH溶液浓度准确时,酸可稍稍过量.4、 在电加热测定温差T1过程中,要经常察看电流强度和电压是否保持恒定,此外,若温度上升较快,可改为每半分钟记录一次.5、 在测定中和反应时,当加入碱液后,温度上升很快,要读取温差上升所达的最高点,若温度是一直上升而不下降,应记录上升变缓慢的开始温度及时间,只有这们才能保证作图法求得T的准确性.
六、思考题
1、为何在测定量热器常数K时, 答:利用电热法标定热量计常数K,对热量计施以电压U(伏)、电流强度I(安培),并通过t(秒)后,使热量计温度升高ΔT(K).根据焦尔-楞次定律可知,热量计常数K为:K = IUT/ ΔT K的物理意义是热量计升高1K时所需要的热量.它是热量计中的水及各部分的热容之和.所以必须把温度计、试管、玻璃棒……等都放在量热器内.