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r m r m化学反应热效应测定一、实验目的1. 了解测定化学反应焓变的原理和方法，测定锌和硫酸铜反应的热效应；2. 练习天平、容量瓶的使用等基本操作，熟悉准确浓度溶液的配制方法；3. 掌握利用外推法校正温度改变值的作图方法。
二、实验原理化学反应通常是在等压条件下进行的，此时的反应热叫做等压反应热，常以焓变 Δr Ηθ来表示，在热化学中规定，放热反应的焓变Δr Ηθ为负值，吸热反应的焓变 Δr Ηθ为正值。
例如，锌与硫酸铜溶液的反应，是一个自发进行的反应，在 298.15K 下，每摩尔反应的CuSO 4 与 Zn 放出 216.8kJ 热量，即Zn + CuSO 4 = ZnSO 4 + Cu∆ H θ = -216,8kJ / mol放热反应焓变的测定方法很多，本实验是通过如图 3-l 所示的量热器来测定的。
测定焓变的原理是根据能量守恒定律，即反应所放出的热量促使量热器本身和反应体系温度升高，因此，由图 3-l 反应热测定装置示意图 l —橡胶塞；2—温度计；3—真空隔热层；4—保温杯外壳；5—CuSO 4 溶液溶液的比热和反应前后溶液的温度变化，可求得上述反应的焓变。
计算公式如下： ∆ r H m = -∆T ⋅ 1 ⋅ n 1 1000• (cVd + c p ) 式中∆ H θ ——反应的焓变，kJ/mol ； ΔT ——反应前后溶液温度的变化，K ；c ——溶液的比热容，实验时测定；V ——反应时所用 CuSO 4 溶液的体积（mL ）；d ——CuSO 4 溶液的密度，近似用水的密度 1.00g/mL 代替；n ——VmL 溶液中 CuSO 4 的物质的量；c p ——量热器等压热容，指量热器每升高一度所需的热量，J/K 。
θ本实验采用标准物质法进行量热计能当量的标定。
c p = -[m 1c p ,m (KCl ,s ) + m 2c p ,m (H 2O ,l ) + (m 1∆solH m )/(M 1∆T)] 其中: m 1 ， m 2 分别为溶解过程中加入的K Cl (s )和 H 2O (l )的质量， c p ，m 为物质的恒压比热容，即单位质量的物质的等压热容，c p ，（m KC l,s ）= 0.699kg /(kg • K), c p ，（m H 2O ,l ）= 4.184kJ /(kg • K ), M 1 为K Cl 的摩尔质量， ∆T 为溶解前后系统温度的差值， ∆solH m 为 1mol K Cl溶解于 200 mol H 2O 的积分溶解热，其不同温度下的积分溶解热数值见附录，通过公式可以计算量热器的c p 值。
课时1.2 反应热的测定——中和反应的反应热及其测定【学习目标】1、正确认识中和热的概念2、掌握中和热的测定实验方法，会分析测定反应热时误差产生的原因，并能采取适当措施减小实验误差【主干知识梳理】一、中和热概念及其数值1、概念：在稀溶液中，酸与碱发生中和反应生成1 mol H2O(l)时释放的热量称为中和热2、表示方法：H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)ΔH＝－57.3 kJ·mol－1【微点拨】中和反应的实质是H＋和OH－结合生成水，因而理解中和热时要注意以下几点：①条件：稀溶液，因浓酸溶液或浓碱溶液稀释时会放出热量②反应物：酸与碱(在中学化学中，只讨论强酸和强碱反应的中和热)③生成物及其物质的量：必须是形成1mol的H2O(l)④表述：用文字叙述中和热时，不带“－”；用ΔH表示时，带上“－”如：强酸与强碱反应的中和热为57.3 kJ·mol－1或ΔH＝－57.3 kJ·mol－1⑤强酸、强碱发生中和反应时，中和热为一定值，与酸、碱的用量无关，与其中一种过量也无关，但酸和碱放出的热量与其用量有关⑥浓的强酸和强碱在发生中和反应的同时还要发生溶解，溶解要放出热量，故放出热量大于57.3kJ⑦弱酸和弱碱在发生中和反应的同时还要发生电离，电离要吸收热量，故放出热量小于57.3kJ⑧中和反应的实质是H+和OH－化合反应生成H2O。
若反应过程中有其它物质生成(生成不溶物质或难电离的物质等)，这部分热量不包含在中和热内【对点训练1】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．1 mol酸与1 mol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1 mol H2O(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2、下列关于中和热的说法中正确的是()A．10 L 0.1 mol·L－1 NaOH溶液与10 L 0.1 mol·L－1盐酸反应时的反应热是中和热B．1 mol HCl气体通入1 L 0.01 mol·L－1 NaOH溶液中反应时的反应热是中和热C．1 mol CH3COOH与2 mol NaOH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1 mol水时的反应热就是中和热3、下列有关H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)ΔH＝－57.3 kJ·mol－1的说法正确的是()A．代表所有的酸碱中和反应B．反应物一定是强酸与强碱C．强酸与强碱的中和反应的热化学方程式都可以这样表示D ．表示稀的强酸溶液与稀的强碱溶液反应生成可溶性盐和1 mol 液态水时放出57.3 kJ 热量4、已知稀盐酸和氢氧化钠稀溶液反应的中和热ΔH ＝－57.3 kJ·mol －1，则下列物质间发生反应时放出的热量与57.3 kJ 最接近的是( )A ．含1 mol 氢氧化钙的稀溶液与足量稀硫酸反应B ．含1 mol 硫酸的稀溶液与足量稀氢氧化钠溶液反应C ．含1 mol 醋酸的稀溶液与足量稀氢氧化钾溶液反应D ．含1 mol 氢氧化钡的稀溶液与含1 mol 氯化氢的稀盐酸反应5、强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热效应：H ＋(aq)＋OH －(aq)＝H 2O(l)；ΔH ＝－57.3 kJ/mol ，向1 L 0.5 mol/L 的NaOH 溶液中加入稀醋酸、浓H 2SO 4、稀HNO 3，则恰好完全反应时的热效应ΔH 1、ΔH 2、ΔH 3的关系正确的是( )A ．ΔH 1＞ΔH 2＞ΔH 3B ．ΔH 1＜ΔH 3＜ΔH 2C ．ΔH 2＞ΔH 1＞ΔH 3D ．ΔH 1＞ΔH 3＞ΔH 2二、中和反应反应热的测定 1、实验装置2、实验测量数据 (1)反应物温度的测量①用量筒量取50 mL 0.50 mol·L－1盐酸，打开杯盖，倒入量热计的内筒，盖上杯盖，插入温度计，测量并记录盐酸的温度(数据填入下表)。
1.2.1 反应热的测量和热化学方程式【教师】同学们，这是“一瓶500 mL的水，由20℃升至30℃，从环境吸收了多少热？（已知：水的比热容c=4.18 J/(g·℃)”【学生】计算：Q = cmΔT =4.18 J/(g·℃)×500 g×(30℃-20℃)=20900 J（设计目的：为中和热的测定作好知识铺垫。
）【教师】我们知道，酸碱的中和反应是放热反应，要测出反应放出的热量，根据刚才的计算，你认为需要测定哪些数据？【学生】（讨论）【教师】当我们把热量测出后，要使用化学语言表示出来，就需要热化学方程式。
这节课我们学习的主要内容就是：《反应热的测量和热化学方程式》（板书）。
学习聚焦知识精讲知识点01 反应热的测量——用简易热量计测定中和反应的反应热1．实验原理在稀溶液中，强酸跟强碱发生中和反应生成 1 mol液态水，这时的反应热叫做中和热。
H+(aq)+OH-(aq)═H2O(l)；ΔH=-57.3 kJ·mol-12．计算方法：Q = cmΔT其中Q—中和反应放出的热量，c—反应混合液的比热容，m—反应混合液的质量，ΔT—反应前后溶液温度的差值注意事项1．碱液稍过量的目的是确保盐酸被完全中和。
2．操作时动作要快目的是尽量减少热量的损失。
3．热量计的保温效果尽可能好。
4．如果实验中使用的较浓的酸或碱，会因溶解放热而造成误差；如果使用的是弱酸或弱碱，会因电离吸热而造成误差。
【即学即练1】50 mL 0.50 mol·L－1盐酸与50 mL 0.55 mol·L－1NaOH溶液在如上题图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。
试回答下列问题：（1）大烧杯上如不盖硬纸板，求得的中和热数值将________(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。
结合日常生活的实际该实验在______中进行效果更好。
（2）实验中改用60 m L 0.50 mol·L－1盐酸与50 m L 0.55 mol·L－1 NaOH溶液进行反应，与上述实验相比，所放出的热量________(填“相等”或“不相等”)，所求中和热________(填“相等”或“不相等”)，简述理由__________________________________________。
化学反应热效应的测定一、实验目的1．学会测定化学反应热效应的一般原理和方法，测定锌与硫酸铜反应的热效应。
2．学习准确浓度溶液的配制方法。
3．掌握利用外推法校正温度改变值的作图方法。
二、实验原理对一化学反应，当生成物的温度与反应物的温度相同，且在反应过程中除膨胀功以外不做其它功时，该化学反应所吸收或放出的热量，称为化学反应热效应。
若反应是在恒压条件下进行的，则反应的热效应称为恒压热效应Q p，且此热效应全部增加体系的焓（ΔH），所以有ΔH = Q p式中ΔH为该反应的焓变。
对于放热反应Δr H m为负值，对于吸热反应Δr H m为正值。
例如，在恒压条件下，1mol锌置换硫酸铜溶液中的铜离子时，放出216.8 kJ的热量，即Zn + CuSO4 = ZnSO4+ Cu ΔrHm=–216.8 kJ·mol-1测定化学反应热效应的基本原理是能量守恒定律，即反应所放出的热量促使反应体系温度的升高。
因此，对上面的反应，其热效应与溶液的质量（m）、溶液的比热（c）和反应前后体系温度的变化（ΔT ）有如下关系Q p = - (cmΔT+KΔT)式中K为热量计的热容量，即热量计本身每升温1度所吸收的热量。
由溶液的密度（d）和体积（V）可得溶液的质量，即m=dV若上述反应以每摩尔锌置换铜离子时所放出的热量（千焦）来表示，综合以上三式，可得Δr H m＝Qp/n＝-1/1000n(cdv+K)ΔT （1）式中 n为V毫升溶液中的物质的量。
热量计的热容量可由如下方法求得：在热量计中首先加入温度为T1、重量为W1的冷水、再加入温度为T2、重量为W2的热水，二者混合后，水温为T，则热量计得热为 q0=(T-T1)K冷水得热为q1=(T-T1)W1c水热水失热为 q2=(T2-T)W2c水因此q0=q2-q1综合以上四式可得热量计的热容量为K=c水w2-(T2-T1)-W1(T-T1) /(T-T1)式中 c水为水的比热。
中和反应反应热的测定1．关于中和热的测定实验，下列说法正确的是（）A．为了使反应进行的更完全，可以使酸或碱适当过量B．为了使反应充分，可以向酸（碱）中分次加入碱（酸）C．中和热为一定值，实验结果与所用酸（碱）的用量和种类均无关D．用铜丝代替玻璃棒搅拌，会使中和热测定数值偏大【答案】A2．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．凡经加热而发生的化学反应都是吸热反应C．测定中和热的实验中每次实验需要测定三次温度数据D．反应物的总能量高于生成物的总能量时，发生吸热反应；反应物的总能量低于生成物的总能量时，发生放热反应【答案】C3．测定稀盐酸和NaOH稀溶液中和热的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A．①②⑥⑦ B．②⑤⑦⑧ C．②③⑦⑧ D．③④⑤⑦【答案】B4．下列说法正确的是（）A．强酸跟强碱的反应热一定是中和热B．1mol C完全燃烧放热383.3kJ，其热化学方程式为：C+O2===CO2ΔH=-383.3kJ·mol−1C．在稀溶液中，强酸与强碱发生中和反应生成1mol H2O时的反应热叫做中和热D．表示中和热的离子方程式为：H+(aq)+OH−(aq)===H2O(l) ΔH=+57.3kJ·mol−1【答案】C【解析】中和热是强酸、强碱稀溶液全部反应生成1mol水时放出的热量，若是浓硫酸和氢氧化钠溶液反应过程中除中和热还有溶解热，反应热不是中和热，A错误，C 正确;热化学方程式中物质聚集状态未标注，B错误;中和反应是放热反应，反应焓变为负值，D错误。
5．有关中和热的实验操作正确的是（）A．去掉两烧杯间的碎泡沫塑料 B．记录反应的最高温度C．向烧杯中加碱时有碱液溅到烧杯外 D．酸碱混合后不及时搅拌【答案】B6．已知H+(aq)＋OH−(aq)=H2O(l) ΔH＝－57.3kJ·mol−1。
化学反应热效应测定
一、实验目的
1.了解测定化学反应焓变的原理和方法，测定锌和硫酸铜反应的热效应；
2.练习天平、容量瓶的使用等基本操作，熟悉准确浓度溶液的配制方法；
3.掌握利用外推法校正温度改变值的作图方法。
二、实验原理
化学反应通常是在等压条件下进行的，此时的反应热叫做等压反应热，常以焓变
Δr Ηθ来表示，在热化学中规定，放热反应的焓变Δr Ηθ为负值，吸热反应的焓变 Δr Ηθ为正值。
例如，锌与硫酸铜溶液的反应，是一个自发进行的反应，在298.15K 下，每摩尔反应的CuSO 4与Zn 放出216.8kJ 热量，即
Cu ZnSO CuSO Zn +=+44
mol kJ H m r /8,216-=∆θ
放热反应焓变的测定方法很多，本实验是通过如图3-l 所示的量热器来测定的。
测定焓变的原理是根据能量守恒定律，即反应所放出的热量促使量热器本身和反应体系温度升高，因此，由
溶液的比热和反应前后溶液的温度变化，可求得上述反应的焓变。
计算公式如下：
)(1000
1
1p m r c cVd n T H +⋅⋅⋅
∆-=∆θ
式中θ
m r H ∆——反应的焓变，kJ/mol ； ΔT ——反应前后溶液温度的变化，K ； c ——溶液的比热容，实验时测定；
V ——反应时所用CuSO 4溶液的体积（mL ）；
d ——CuSO 4溶液的密度，近似用水的密度1.00g/mL 代替； n ——VmL 溶液中CuSO 4的物质的量；
c p ——量热器等压热容，指量热器每升高一度所需的热量，J/K 。
图3-l 反应热测定装置示意图 —橡胶塞；2—温度计；3—真空隔热4—保温杯外壳；5—CuSO 4溶液
本实验采用标准物质法进行量热计能当量的标定。
[]
)/()(),(),(c 112,2,1T M solH m l O H c m s KCl c m m m p m p p ∆∆++-=
其中: 1m ，2m 分别为溶解过程中加入的)(K s Cl 和)(2l O H 的质量，m p ，c 为物质的恒压比热容，即单位质量的物质的等压热容，
)/(699.0）,l （c ，K kg kg s KC m p ⋅=,)/(184.4）,（c 2，K kg kJ l O H m p ⋅=,1M 为
Cl K 的摩尔质量，T ∆为溶解前后系统温度的差值，m solH ∆为1mol Cl K 溶解于200
mol O H 2的积分溶解热，其不同温度下的积分溶解热数值见附录，通过公式可以计算量热器的p c 值。
三、仪器和药品
仪器：电子天平、台秤、玻璃棒、称量纸、药勺、烧杯（100 mL ）、容量瓶（100 mL ）、容
量瓶（200 mL ）、反应热实验装置。
药品：硫酸铜CuSO 4·5H 2O （固、分析纯），锌粉（化学纯），氯化钾（化学纯） 四、实验步骤
1.准确浓度的硫酸铜溶液的配制
用电子天平秤取5克CuSO 4·5H 2O ，放入100mL 的烧杯中，加入约10mL 去离子水，用玻璃棒搅拌，使硫酸们完全溶解，将此溶液沿着玻璃棒注入洁净的100mL 容量瓶中，再用少量水淋洗烧杯及玻璃棒数次，洗涤溶液也注入容量瓶中，最后加水到刻度，塞好瓶塞，将瓶内溶液混和均匀。
2. 量热器等压热容测定 （l ）称量4.1413克氯化钾。
（2）用200 mL 容量瓶量取200 mL 去离子水，放入杜瓦瓶中，放入磁珠，盖好盖子，并
放在反应架固定架上。
（3）将温度传感器插入量热计中，（注意：不要与瓶内壁相接触）。
（4）打开电源开关，仪器处于待机状态。
（5）调节“调速”旋钮进行搅拌，保持3分钟，至温度变化基本稳定后，每60秒准确记录读数一次温度，连续6次，作为溶解的前期温度。
（6）打开量热计塞子，将称量好的4.1413克氯化钾迅速加入杜瓦瓶中，盖上塞子，继续搅拌，每60秒记录一次温度读数，直到温度不再变化时，再连续记录6次即可停止，此6个点作为溶解的后期温度。
（7）用普通水银温度计测量出量热计中溶液的温度，根据此温度从附表中查出相应的氯化钾的溶解热。
（8）实验测得的温度为：17.90C，选取180C的氯化钾的溶解热值。
3.水的比热容测定
（l）用电源线将仪器后面板的电源插座与220V电源连接，将传感器插头接入传感器座，将配置的加热功率输出线接。
如“红-红”“兰-兰”。
（2）打开电源开关，仪器处于待机状态。
（3）用100 mL容量瓶量取100 mL去离子水，放入杜瓦瓶中，放入磁珠，盖好盖子，并放在反应架固定架上。
（4）将O型圈套入传感器，调节O型圈使传感器浸入去离子水100mm，把传感器探头插入杜瓦瓶内（注意：不要与瓶内壁相接触）。
将加热棒插入杜瓦瓶内，并与加热功率输出线接触。
（5）按下“温差采零”键，按下“状态转换”键，使仪器处于工作状态，至水溶液与杜瓦瓶达到平衡，温度保持恒定。
调节“加热功率”按钮，使功率P=2.5W左右。
调节“调速”旋钮进行搅拌。
（6）每隔30秒记录一次温差。
（一般共约5分钟）。
（7）按“状态转换”键，使仪器处于“待机状态”，将“加热功率调节”旋钮和“调速”
旋钮左旋到底，关闭电源，将加热棒与加热功率输出线分离，并将加热棒拔出杜瓦瓶，冲洗加热棒、传感器和杜瓦瓶（注意：取出磁珠，以免冲掉）。
（8）根据计算水的比热。
4.化学反应焓变的测定
（l）用台秤称取约3克锌粉。
（2）将已配制好的硫酸铜溶液100.00mL，注入用水洗净且擦干的杜瓦瓶中，放入磁珠，盖好盖子，并放在反应架固定架上。
（3）将O型圈套入传感器，调节O型圈使传感器浸入硫酸铜溶液100mm，把传感器探头插入杜瓦瓶内（注意：不要与瓶内壁相接触）。
（4）打开电源开关，仪器处于待机状态。
（5）按下“状态转换”键，使仪器处于工作状态，调节“调速”旋钮进行搅拌。
每隔30秒记录一次温度差，至溶液与杜瓦瓶达到平衡，温度保持恒定。
（一般共约5分钟）。
（6）按下“温差采零”键，迅速向溶液中加入3克锌粉，仍不断搅拌，并继续每隔30秒记录一次温度。
记录温度上升到最高温度数值后，再继续测定3分钟。
（7）按“状态转换”键，使仪器处于“待机状态”，将“调速”旋钮左旋到底，关闭电源，冲洗传感器和杜瓦瓶（注意：取出磁珠，以免冲掉）。
五、实验注意事项
1. 测定水的比热容时，应尽量将容量瓶中的水全部倒入杜瓦瓶中，以减少实验误差。
2. 测定化学反应焓变时，杜瓦瓶应用水洗净后擦干。
3. 传感器探头插入杜瓦瓶内时不要与瓶内壁相接触。
4. 溶液中加入锌粉要迅速。
六、实验数据记录和处理
1.数据记录：
表1.1 量热器等压热容测定温度随实验时间的变化
表2 水的比热容测定温度随实验时间的变化
表3 化学反应焓变的测定温度随实验时间的变化
2.用作图法求ΔT：
（1）将观测到的杜瓦温度对时间作图，联成ADBO Array曲线（见右图），A点是未加锌粉时溶液的恒定温度读
数点，B点是观测到的最高温度读数点，加锌粉后各
点至最高点为一曲线AB，最高点后各点绘成一直线
BO。
（2）量取AB两点间垂直距离为反应前后温度变化
∆。
值T
r
（3）通过T r∆的中点C作平行横轴的直线，交曲线Array于D点。
（4）过D点作平行纵轴的直线分别交于BO的延长
线F点和AG线的E点，EF线代表校正后的真正温度改变值ΔT
3.根据实验原理的公式，计算水的比热容及实验测定的误差；计算反应的焓变及实验测定
的误差。
七、问题与讨论：
1.为什么实验中所用锌粉只需用台秤称取；而对于所用CuSO4溶液的浓度与体积则要求比
较精确？
2.如何根据实验结果计算反应的焓变？分析产生误差的原因。
3.对于ΔT的数值为什么不取溶液刚混和后的温度或混和后溶液的最高温度作为温度上
限值，而采用作图法求ΔT？
八．实验探究与拓展：
1.如果杜瓦瓶的本身吸收的热量不能忽略，该实验如何改进？
2.如果先放锌粉，后放硫酸铜，对测定结果有什么影响？
3.该装置可以用来测定那些反应的反应热?
4.反应热在生产中的应用。
我们知道许多化学反应在反应时要加热。
因为参与这些反应的物质在常温下是稳定存
在的，其自身能量不是很高，加热或光照可以提高反应物的能量。
使反应物分子运动速率
增大，分子间相互碰撞发生反应的机会增大，使反应容易进行。
放热反应产生的热量能够持续或超过开始反应所需能量，可以支持这些反应在停止加热的时候得以继续进行，这样就大大的节约能源。
例如：林高雁。
中和反应热在磷铵生产中的应用探讨。
云南化工。
2008年8月第35卷增刊。
75-77。
