专题01 中和反应反应热的测定(重难点专练)化学沪科版选择性必修1
2026-09-03
|
3份
|
59页
|
54人阅读
|
2人下载
摘要:
**基本信息**
聚焦中和反应反应热测定的实验原理与操作规范,通过四维度题型构建从基础仪器选择到误差分析的完整训练体系,强化科学探究与数据处理能力。
**专项设计**
|模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑|
|----|-----------|----------|----------|
|仪器试剂选择|4题|以量热计装置为载体,考查仪器名称、试剂用量及密度比热容等参数应用|从实验原理(Q=cmΔT)出发,建立仪器功能与实验准确性的关联|
|实验操作|4题|涵盖温度测量、溶液混合、数据记录等操作细节,强调平行实验设计|遵循“操作步骤→数据采集→结果计算”的实验逻辑链|
|改进实验|3题|结合磁子搅拌、注射器加液等改进装置,分析误差控制与数据可靠性|体现实验优化思想,对比传统与改进方案的科学性|
|误差分析|6题|围绕温度差、溶液浓度、仪器材质等变量,判断误差对结果的影响|基于控制变量法,构建误差来源与实验结果的因果关系|
内容正文:
专题01 中和反应反应热的测定
类型一 中和反应热测定实验仪器、试剂选择
1.在室温下,用简易量热计测量25 mL 0.50 mol/L盐酸与25 mL 0.55mol/L NaOH溶液反应的反应热[已知:反应前后溶液的密度约为1 g/cm3,混合后溶液的比热容为4.18 J/(g·℃)]。
(1)在如图简易量热计中,缺少的一种玻璃仪器是______。
(2)为提高测量准确性,下列措施可行的是______。
A.测量盐酸的初始温度后,立即用该温度计测量NaOH溶液的初始温度
B.混合时,将NaOH溶液一次性、迅速加入盐酸中
C.混合后,立即盖上杯盖
(4)某研究小组将V1 mL 0.50 mol/L稀硫酸和V2 mL未知浓度的NaOH溶液混合均匀后测量并记录溶液的最高温度,实验结果如图所示(实验中始终保持V1+V2=50)。
①该实验中,环境温度______(填“>”、“=”或“<”)22℃。
②该反应中,所用NaOH溶液的浓度应为______mol/L。
2.为了合理利用化学能,确保安全生产,化工设计需要充分考虑化学反应的焓变并采取相应措施。化学反应的焓变通常用实验进行测定,也可进行理论推算。
(1)某实验小组用0.50 mol/L NaOH溶液和0.50 mol/L硫酸溶液进行中和热的测定。测定稀硫酸和稀氢氧化钠中和热的实验装置如图所示。
①仪器a的名称为_________。
②实验小组取50 mL NaOH溶液和30 mL硫酸溶液进行实验,实验数值比57.3 kJ/mol小,原因可能是_________(填选项符号)。
a.实验装置保温、隔热效果差
b.配制0.50 mol/L NaOH溶液定容时俯视刻度线读数
c.分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中
d.用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定硫酸溶液的温度
③实验中改用30 mL0.50 mol/L的硫酸跟50 mL 0.55 mol/L的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”),所求中和热的数值会_________(填“相等”或“不相等”)。
3.某学习小组拟用如图所示的装置来间接测定醋酸的电离热(即1 mol CH3COOH完全电离所吸收的热量)。
回答下列问题:
Ⅰ.测定强酸强碱的中和热(在稀溶液中,强酸和强碱发生中和反应生成1 mol液态水时所释放的热量)
(1)该组同学共设计出以下3种测定方案,通过测定反应过程中释放的热量来计算反应热()。请选出合理的方案________(填选项字母)。
A.测定50mL0.55mol/L的HCl溶液与50mL0.55mol/L的NaOH溶液反应所放出的热量
B.测定50mL0.55mol/L的HCl溶液与50mL0.50mol/L的NaOH溶液反应所放出的热量
C.测定50mL0.50mol/L的HCl溶液与50mL0.55mol/L的NaOH溶液反应所放出的热量
(2)取50mL0.55mol/L的NaOH溶液和50mL0.50mol/L的HCl溶液进行实验,实验数据如表所示:
实验序号
起始温度t1/℃
终止温度t2/℃
盐酸
NaOH溶液
混合溶液
1
21.0
21.1
24.3
2
21.2
21.4
24.5
3
21.5
21.6
24.7
4
20.9
21.1
25.5
近似认为0.55mol/LNaOH溶液和0.50mol/LHCl溶液的密度都是,中和后生成溶液的比热容,则中和热________(保留三位有效数字)。
(3)上述实验结果与57.3kJ/mol有偏差,产生这种偏差的原因可能是________(填选项字母)。
A.实验装置保温、隔热效果差
B.分多次把NaOH溶液倒入盛有盐酸的小烧杯中
C.量取盐酸时俯视读数
Ⅱ.测定醋酸与NaOH溶液的中和热
该组同学设计出以下测定方案,通过测定反应过程中释放的热量来计算中和热()。测定醋酸50 mL与0.55mol/L的NaOH溶液50 mL反应放出的热量。
(4)该同学坚持用环形铜丝代替玻璃搅拌器,你认为可行不可行:________,理由是________。
(5)若实验I测得中和热实验Ⅱ测得中和热。请写出醋酸电离的热化学方程式:________。
4.根据所学知识回答下列问题:
(1)黄铁矿(主要成分为FeS2)的燃烧是工业上制硫酸时得到SO2的途径之一,其燃烧的热化学方程式为。
①该反应属于______(填“放热”或“吸热”)反应。
②表示FeS2燃烧热的热化学方程式为______。
③下列反应的能量变化与上述反应能量变化相符的是______(填标号)。
A.天然气的燃烧 B.醋酸的电离 C.煅烧大理石 D.铵盐与碱的反应
④该反应中,每生成8mol SO2,此时消耗O2的质量为______g。
(2)通常状况下,某实验兴趣小组利用如图所示装置进行中和反应反应热的测定。
已知:通常状况下,强酸的稀溶液与强碱的稀溶液发生中和反应生成1molH2O时,放出57.3kJ热量。
①该装置有一处明显的错误,该错误为______。
②仪器a的名称为______。
③若仅用等体积等浓度的醋酸稀溶液代替稀盐酸进行该实验,发生反应的离子方程式为__________,此时所得ΔH ______(填“>”“<”或“=”)-57.3kJ/mol,理由为______。
类型二 中和反应反应热测定实验操作
5.叠氮酸()是一种一元弱酸。某探究小组用溶液和溶液测定反应的反应热,使用的简易量热计装置如图所示。
实验步骤:
步骤1 用一个量筒量取溶液,打开杯盖,倒入量热计的内筒,盖上杯盖,插入温度计,测量并记录溶液的温度。用水把温度计上的酸冲洗干净,擦干备用。
步骤2 用另一个量筒量取溶液,用温度计测量并记录溶液的温度。
步骤3 打开杯盖,将量筒中的溶液迅速一次性倒入量热计的内筒,立即盖上杯盖,插入温度计,用玻璃搅拌器匀速搅拌。密切关注温度变化,将最高温度记录为反应后体系的终止温度。通过三次平行实验测得反应前后体系的平均温度差为。
已知:①通常弱酸电离时需要吸热;②稀溶液的质量近似为,稀溶液的比热容。请回答下列问题:
(1)玻璃搅拌器的使用方法是______。
(2)上述操作中加入稍过量溶液的目的是______。
(3)步骤3中将溶液迅速一次性加入的目的是______。
(4)上述反应(各物质的化学计量数为1)的反应热为______(结果保留一位小数)。
(5)已知中和反应(生成物的化学计量数为1)的反应热为。(4)中求得的反应热______(填“大于”“小于”或“等于”),原因是____________(假设其他操作均正确)。
6.某实验小组用溶液与硫酸溶液进行中和反应的反应热的测定,装置如图所示。回答下列问题:
(1)若实验共需要400 mL NaOH溶液,实验室在配制该溶液时,则需要称量NaOH固体________g。
(2)图中装置缺少的仪器是________。
(3)硫酸稍过量的原因是________。
(4)请填写表中的平均温度差:
实验序号
起始温度t1/℃
终止温度t2/℃
平均温度差(t2- t1) /℃
硫酸溶液
NaOH溶液
平均值
1
26.2
26.0
26.1
30.1
________
2
27.0
27.4
27.2
33.3
3
25.9
25.9
25.9
29.8
(5)近似认为溶液与硫酸溶液的密度都是1g/cm3,中和后生成溶液的比热容,则上述实验测得的中和反应的反应热=________(保留至小数点后一位)。
(6)上述实验测得的中和反应的反应热的数值小于57.3kJ/mol,产生偏差的原因可能是________(填字母)。
A.量取NaOH溶液时仰视读数
B.为了使反应充分,向酸溶液中分次加入碱溶液
C.实验装置保温隔热效果差
D.用铜丝代替玻璃搅拌器搅拌
(7)现将一定量的稀氢氧化钠溶液、稀氢氧化钙溶液、稀氨水分别和1L1mol/L的稀盐酸恰好完全反应,其反应热分别为、、,则、、的大小关系为________。
7.某同学用50mL0.50mol·L-1盐酸与50mL0.55mol·L-1NaOH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计算中和热。
(1)该实验装置中缺少的一种玻璃仪器是______。
(2)若实验中改用60mL0.50mol·L-1盐酸与50mL0.55mol·L-1NaOH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”)。
(3)若用相同浓度和体积的醋酸代替盐酸进行实验,测得的中和热数值______(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
(4)实验数据记录如下表(三次实验温度差平均值已计算为3.4℃),已知反应后溶液的比热容c=4.18J·g-1·℃-1,溶液密度近似为1g·mL-1,则该实验测得的中和热ΔH=______kJ·mol-1(保留小数点后一位)。
实验
次数
起始温
度T₁/℃
终止温
度T2/℃
温度差
(T2-T₁)/℃
1
20.2
23.6
3.4
2
20.3
23.7
3.4
3
20.1
23.5
3.4
8.用下图装置测定中和热。
实验药品:100mL 0.50mol·L-1盐酸、50mL 0.55mol·L-1 NaOH溶液、50mL 0.50 mol·L-1 氨水。
实验步骤:略
(1)若实验共需要480mL NaOH溶液,实验室在配制该溶液时,则需要称量NaOH固体_____________g。
(2)从实验装置上看,还缺少____________________________。
(3)烧杯间填满碎泡沫塑料的作用是_____________________________________。
(4)浓度为0.5mol·L-1的酸溶液和0.55mol·L-1的碱溶液各50mL混合(溶液密度均为1g·mL-1),生成溶液的比热容c = 4.18 kJ·K-1·kg-1,搅动后,测得酸碱混合液的温度变化数据如下:
反应物
起始温度
终止温度
中和热
甲组
HCl + NaOH
15.0
18.3
乙组
HCl + NH3·H2O
15.0
18.1
①某同学利用上述装置做甲组实验,测得中和热_____________(保留三位小数)。
②实验测得数值明显偏低,试分析可能的原因____________________(双选)。
A.做本实验的当天室温较高
B.测量完盐酸的温度再次测量NaOH溶液温度时,温度计上残留的酸液未用水冲洗干净
C.大小烧杯口不平齐,小烧杯口未接触泡沫塑料板
D.NaOH溶液一次性迅速倒入
③甲乙两组实验结果有差异的主要原因是_______________________________________________。
类型三 中和反应反应热测定改进试验
9.某实验小组利用如图装置测量化学反应的热量变化,开展了以下实验活动。回答下列问题:
(1)图中装置还缺少的实验仪器是___________。
(2)搅拌磁子的中心是一粒磁铁,磁铁表面被聚四氟乙烯包覆,该实验中聚四氟乙烯包覆能不能换成铝制外壳包覆,原因是_____________________________________________________________________________________。
(3)关于中和反应反应热的测定实验,下列说法正确的是__________(填字母)。
A.NaOH溶液稍过量的目的是保证盐酸被完全中和
B.盐酸和NaOH溶液可以用硫酸和溶液代替
C.开始反应后记录的体系温度应为反应过程中达到的最高温度
D.实验中,测量酸液的初始温度后,可使用同一支温度计直接测量碱液的初始温度
(4)已知热量计算公式:,所用盐酸和NaOH溶液的密度均近似为,中和后生成溶液的比热容。实验数据如表:
实验序号
起始温度
终止温度
盐酸
NaOH溶液
平均值
1
25.4
25.2
28.5
2
24.9
25.1
28.4
3
25.5
26.5
31.8
根据表中数据,烧杯中发生的反应的反应热_________(保留3位有效数字)。计算所得与相比,出现这种误差的原因可能是__________(填字母)。
A.实验装置保温、隔热效果差
B.用量筒量取盐酸时俯视读数
C.用量筒量取NaOH溶液时仰视读数
(5)该实验小组进一步测量反应的反应热。
查阅资料:配制溶液时需加入酸。
实验过程:向少量溶液中加入Fe粉,溶液颜色变浅的同时有气泡冒出,说明存在Fe粉与酸的反应,不能直接测得该反应的反应热。
实验改进:鉴于以上问题,需要设计科学合理的实验方案。实验小组设计如下方案:
步骤i:向1 L 的溶液中加入足量铜粉充分反应,并测得该反应热量变化为;
步骤ii:____________。
数据处理:结合步骤i和步骤ii所得数据算出。
①步骤i中发生反应的离子方程式为________________________________;
②步骤ii中的操作为_______________________________________________________________。
10.如图是某实验小组改进的中和反应反应热测定实验装置。在内筒中事先加入50 mL盐酸,然后通过注射器注入50 mLNaOH溶液,通过测定反应过程中所放出的热量可计算反应热。回答下列问题:
(1)图中缺少的仪器名称为________________________________。
(2)实验小组按课本装置和改进后的装置分别进行实验,测得实验数据如下:
实验次数
起始温度/℃
终止温度/℃
温度差()/℃
HCl
NaOH
平均值
改进前
改进后
改进前
改进后
改进前
改进后
改进前
改进后
改进前
改进后
1
19.1
19.0
21.1
21.2
20.1
20.2
23.4
23.6
3.3
3.4
2
19.0
19.2
21.0
20.8
20.0
20.0
23.2
23.5
3.2
3.5
3
19.2
19.2
21.2
21.0
20.2
20.1
23.6
23.4
3.4
3.3
表中记录的终止温度是指____________________,根据改进后装置的实验数据计算中和热__________(计算结果保留两位小数,近似认为盐酸和NaOH溶液的密度都是,中和后溶液的比热容)。
(3)有同学考虑注射器针筒中会有NaOH溶液残留(不超过0.5 mL),认为上述实验会导致所测得反应热偏小,请判断该观点是否正确并说明理由:______________________________。
(4)如果用60 mL盐酸与60 mLNaOH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”,下同),所求中和热________。
(5)假设其他操作正确,下列操作会导致所测得的中和反应反应热(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
①用浓硫酸代替稀盐酸________;
②用浓盐酸代替稀盐酸________;
③注射器分多次注入________。
11.研究化学反应中的能量变化具有重要价值,通过化学实验定性分析和定量测定是常用的研究方法。
Ⅰ.为研究化学反应中的能量变化,某同学设计了如图所示三种装置进行实验,忽略溶解过程的热效应。
(1)甲装置:向装有铁屑的试管中滴加稀硫酸,一段时间后观察到U形管中左端液面__________(填“高于”或“低于”)右端液面。
(2)乙装置:将分液漏斗中的H2O加入试管中,一段时间后U形管中左端液面低于右端液面,根据该现象__________(填“能”或“不能”)判断该反应的能量变化。
(3)丙装置:滴加稀盐酸前,气球鼓起,滴加稀盐酸后,气球变瘪,说明该反应为__________(填“放热”或“吸热”)反应。
Ⅱ.某实验小组用100.00 mL 0.55 mol/L的NaOH溶液和100.00 mL 0.50 mol/L的盐酸进行中和反应反应热的测定,实验装置如图所示。
(4)从实验装置上看,图中缺少的一种玻璃仪器是__________。装置中隔热层的作用是__________。
(5)上述实验中,三次平行操作测得终止温度与起始温度的温度差()分别为①、②、③,则最终代入计算式的温度差的平均值为__________。计算该实验测得的中和反应反应热__________kJ·mol-1。(假设盐酸和NaOH溶液的密度均为1.0 g·cm-3,反应后溶液的比热容)
(6)下列说法正确的是__________(填字母)。
A.向内筒中加入NaOH溶液时,应缓慢而匀速地加入
B.将用量筒量取好的盐酸加入内筒后,应快速用水冲洗量筒内壁剩余的盐酸至内筒中,以免造成测量误差
C.用量筒量取NaOH溶液或盐酸时,眼睛必须与液体凹液面最低处相平
D.内筒洗净后,未及时烘干,直接用该内筒进行实验,对测得中和反应的反应热()无影响
(7)若用100.00 mL 0.50 mol/L CH3COOH溶液代替盐酸进行上述实验(已知CH3COOH电离吸热),则所测得的中和反应的中和热__________(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。
12.利用手持技术测定中和反应反应热的装置和测定结果如图所示,[已知:混合溶液的密度为1g·cm-3,比热容为4.18J·g-1·℃-1。忽略水以外各物质吸收的热量]。下列说法正确的是
A.磁子表面的聚四氟乙烯能换成铁
B.可分多次把NaOH溶液注入盛盐酸的烧杯中
C.读取T-t图像中a点记为反应混合液的终点温度
D.根据上图数据,可得H⁺(aq)+OH⁻(aq)=H2O(l) =-55.18kJ/mol
类型四 中和反应反应热测定误差分析
13.用50 ml 0.5 稀HCl与50 mL 0.55 NaOH溶液在如下图所示的装置中进行反应。通过测定反应过程中所放出的热量可计算出中和反应反应热。回答下列问题:
(1)从实验装置上看,图中缺少的重要仪器为______。
(2)已知:中和反应后生成的溶液的比热容c为溶液的密度均为1 ,某学习小组三次实验测得温度平均升高3.4℃。则生成1 mol (l)时放出的热量为______kJ。
(3)实验中若用70ml 0.5 稀HCl与50 mL 0.55 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”);若用50 mL 0.50 醋酸代替稀HCl进行上述实验,测得反应放出的热量______(填“变大”、“变小”或“无影响”),其原因是______。
(4)中和反应反应热测定实验中,下列操作不能保证实验准确性的是______(填字母)。
a.为减小误差,重复3次实验 b.隔热层内填充物没有填满
c.记录混合液的最高温度作为终止温度 d.用铜制搅拌器代替玻璃搅拌器进行实验
14.定量研究化学反应中的能量变化具有重要意义。某实验小组用的稀硫酸和的溶液进行中和反应反应热测定实验。
Ⅰ.配制溶液。
(1)实验中大约要使用稀硫酸,需要量取密度为、质量分数为的浓硫酸约___________mL。
(2)用固体配制溶液用到的玻璃仪器有量筒、玻璃棒、___________。
Ⅱ.测定中和反应反应热的实验装置如图所示。
(3)从实验装置上看,完成该测定实验缺少的仪器是___________。
(4)隔热层和杯盖的作用是___________。
(5)取稀硫酸和溶液进行实验,测得的实验数据如表。
①请填写下表中的空白:
实验次数
起始温度/℃
终止温度
温度差平均值
稀硫酸
溶液
平均值
1
22.2
22.4
22.3
25.5
___________
2
23.0
22.8
22.9
26.0
3
22.5
22.9
22.7
26.0
4
23.4
23.0
23.2
28.3
②稀硫酸和溶液的密度均近似为,中和后混合溶液的比热容,则___________(保留3位有效数字)。该实验结果与中和反应反应热有一定误差的原因可能是___________(写一条即可)。
15.在测定中和反应反应热的实验中,下列说法正确的是
A.使用玻璃搅拌器是为了加快反应速率,避免热量散失导致误差
B.为准确测定反应混合液温度,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盐酸、醋酸溶液反应(体积相等),测得的反应热数值相同
D.实验需使用的仪器有量筒、烧杯、锥形瓶、温度计、玻璃搅拌器等
16.某同学欲利用如图所示的简易量热计测量稀硫酸与溶液反应的反应热。试剂为稀硫酸和溶液。已知反应后混合溶液的密度为,比热容为,稀硫酸的初始温度为24.8℃,氢氧化钠溶液的初始温度为25.2℃,反应后混合溶液的最高温度为28.4℃,生成时的反应热,混合时溶液体积的变化忽略不计。下列说法正确的是
A.为使反应充分,可分批次加入稀硫酸和氢氧化钠溶液
B.测量稀硫酸的温度后立即测量氢氧化钠溶液的温度可减少误差
C.若杯盖密封不严密,则计算所得的会偏小
D.稀硫酸与NaOH溶液反应的热化学方程式为
1.某小组同学利用50mL0.50mol·L-1盐酸和50mL0.55mol·L-1NaOH溶液进行中和反应反应热的测定,得到如下数据。已知:假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1g·cm-3,中和反应后生成溶液的比热容c=4.18J·g-1·℃-1。回答下列问题:
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
24.6
4
20.3
20.4
23.4
(1)实验过程中除了如图所示装置外,还需要其他的仪器名称是___________,向盐酸溶液中倒入NaOH溶液的正确操作是___________ (填字母)。所用NaOH溶液要稍过量的原因是___________。
A.沿玻璃棒缓慢倒入 B.分三次倒入 C.一次迅速倒入
(2)反应前后温度平均变化量为___________℃。依据该学生的实验数据计算,该实验测得的中和反应反应热ΔH=__________kJ·mol-1(结果保留一位小数)。在实验过程中,如果不把温度计上的酸用水冲洗干净直接测量NaOH溶液的温度,则测得的ΔH___________(填“偏高”或“偏低”)。
2.化学反应过程中既有物质变化,也有能量变化。中和反应是化学中的一种重要反应,酸、碱在互相交换成分的过程中,也产生了能量的变化。
(1)中和反应是放热反应,下列反应也属于放热反应的是______(填标号)。
A.铝热反应 B.与混合 C.碳酸氢钠分解 D.冰融化为水
(2)中和反应反应热的理论数值为。若用与等体积、等浓度的氢氧化钠溶液混合,放出的热量______(填“大于”“小于”或“等于”,下同)。若用稀与等体积、等浓度的溶液混合,放出的热量______。
(3)将盐酸和未知浓度的溶液混合均匀后测量并记录溶液的温度,实验结果如图所示,实验中始终保持。下列叙述正确的是______(填标号)。
A.做该实验时环境温度低于
B.时,盐酸和氢氧化钠溶液恰好完全反应
C.溶液的浓度约为
D.该实验表明有水生成的反应都是放热反应
(4)现使用盐酸与溶液在如图所示的装置中进行中和反应。
回答下列问题:
①若大烧杯上不盖硬纸板,求得的焓变_______(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
②实验中若改用盐酸跟原溶液进行反应,与上述实验相比,所放出的热量______(忽略测量误差,填“相等”或“不相等”,下同),计算所得的中和热数值______。
③关于中和反应反应热的测定实验,下列说法正确的是______(填标号)。
A.向内筒加入稀碱液时,应当缓慢分批加入
B.实验中,应记录初始温度与反应过程中达到的最高温度
C.实验中,测量酸液的初始温度后,可以使用同一支温度计直接测量碱液的初始温度
D.实验过程中,若使用铁质搅拌器,会导致测得的中和反应反应热偏小
3.50 mL 0.50 mol·L-1盐酸与50 mL 0.55 mol·L-1NaOH溶液在下图简易量热计中进行中和反应。通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热ΔH。回答下列问题:
(1)若a为金属材质,则本次实验的ΔH将______________(填“变大”、“变小”或“不变”),量热计内筒与外壳上口相平且垫隔热层的原因是___________________;若将盐酸浓度改为1 mol·L-1,NaOH溶液浓度改为1.1 mol·L-1,测得的温度差_____________(填“更大”“更小”或“相同”,下同),测得的中和热_________。
(2)若50 mL 0.50 mol·L-1盐酸与50 mL 0.55 mol·L-1NaOH溶液的密度都约为1 g·mL-1,起始温度都为T1,反应后最高温度为T2,发生中和反应后溶液的比热容c=4.18J·g-1·℃-1,请计算中和热ΔH=_____________
(3)已知25℃、101 kPa下,上述反应的中和热>-57.3 kJ·mol-1,实验值与理论值相差较大的原因不可能是___________。
a. 保温效果差、能量损失大
b. 温度计测量酸溶液后没有清洗
c. 量取盐酸溶液时仰视量筒
d. 反应过程中碱溶液是一次性迅速加入
e. 反应过程中没有使用仪器a上下反复搅动
(4)进行中和热ΔH的测定时,保持其他条件相同,使用下列酸碱组合:
①稀硫酸、NaOH溶液 ②醋酸溶液、氨水 ③浓硫酸、Ba(OH)2溶液
则,理论上测得的中和热数值由大到小的顺序为___________(填标号且用“>”号表示)。
4.50 mL 0.50 mol·L-1的盐酸与50 mL 0.55 mol·L-1的NaOH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反应反应热。
回答下列问题:
(1)从实验装置上看,图中尚缺少的一种玻璃仪器是___________。
(2)隔热层的作用是___________。
(3)倒入NaOH溶液的正确操作是___________(填字母)。
a.沿玻璃棒缓慢倒入 b.分三次少量倒入 c.一次迅速倒入
(4)假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1 g·cm-3,又知中和反应后生成的溶液的比热容c=4.18 J·g-1·℃-1。为了计算中和反应反应热,某学生的实验记录数据如下:
实验序号
反应物的温度/℃
反应前体系
的温度t1/℃
反应后体系
的温度t2/℃
盐酸
氢氧化钠溶液
1
20.0
20.1
___________
23.2
2
20.2
20.4
___________
23.4
3
20.3
20.3
___________
24.2
4
20.5
20.6
___________
23.6
完成表格并依据该学生的实验数据,计算该实验中生成1 mol水时放出的热量为___________ kJ(结果保留一位小数)。
5.请回答下列问题。
(1)用盐酸与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放出的热量可计算中和热。回答下列问题:
①烧杯间填满碎泡沫塑料的作用是________。
②若大烧杯上改为盖薄铁板,求得的反应热数值________(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。
③若通过实验测定产生的热量为1.42kJ,请写出该反应的热化学方程式:________。
(2)一定条件下,在水溶液中均为1mol的以下离子:、、、、的能量(kJ)相对大小如图所示,则的________。
6.化学反应的能量变化通常表现为热量的变化,因此反应热的研究对于化学学科发展具有重要意义。
Ⅰ.“嫦娥二号”卫星使用液态四氧化二氮和液态偏二甲肼()作推进剂。与偏二甲肼燃烧产物只有、、,并放出大量热,已知10.0 g液态偏二甲肼与足量液态四氧化二氮完全燃烧可放出425 kJ热量。
(1)该反应的热化学方程式为_____________。
Ⅱ.利用图中所示装置测定中和反应反应热的实验步骤如下:
①用量筒量取100 mL 0.50 mol·L-1盐酸倒入小烧杯中,测出盐酸温度;
②用另一量筒量取100 mL 0.55 mol·L-1溶液,并用同一温度计测出其温度;
③将和盐酸溶液一并倒入小烧杯中,设法使之混合均匀,测得混合液最高温度。
回答下列问题:
(2)仪器a的作用是___________ 。烧杯间填满碎泡沫塑料的作用是___________ 。
(3)实验中改用80 mL0.50 mol·L-1盐酸跟80 mL0.55 mol·L-1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”)。反应过程中溶液的浓度为0.55 mol·L-1,不是0.50 mol·L-1的原因是___________ 。
(4)现将一定量的稀氢氧化钠溶液、稀氢氧化钙溶液、稀氨水分别和1 L 1 mol·L-1的稀盐酸恰好完全反应,其反应热分别为,则的大小关系为___________ 。
(5)假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1 g·cm-3,又知中和反应后生成溶液的比热容c=4.18 J·g-1·℃-1。为了计算中和反应反应热,某学生实验记录数据如图:
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
20.2
23.2
2
20.2
20.4
23.4
3
20.3
20.5
25.6
依据实验数据计算,该实验测得的中和反应反应热=___________ kJ·mol-1(结果保留一位小数)。
(6)该同学做实验时有些操作不规范,造成测得的中和反应的偏大,请你分析可能的原因是___________(填字母)。
A.测量盐酸的温度后,温度计没有用水冲洗干净,然后去测溶液的温度
B.把量筒中的氢氧化钠溶液倒入小烧杯时动作迟缓
C.做本实验的当天室温较高
D.将50 mL 0.55 mol·L-1氢氧化钠溶液错取成了50 mL 0.55 mol·L-1的氨水
7.已知稀酸与稀碱中和生成1 mol H2O(l)的反应热叫作中和热,某学习小组拟用如图所示装置来测定中和热。
其主要过程如下:
Ⅰ.测定强酸强碱的中和热
(1)该组同学共设计出以下3种测定方案,通过测定反应过程中释放的热量来计算反应热(ΔH中和)。
A.测定50 mL 0.55 mol·L-1的HCl溶液与50 mL 0.55 mol·L-1的NaOH溶液反应所放出的热量
B.测定50 mL 0.55 mol·L-1的HCl溶液与50 mL 0.50 mol·L-1的NaOH溶液反应所放出的热量
C.测定50 mL 0.50 mol·L-1的HCl溶液与50 mL 0.55 mol·L-1的NaOH溶液反应所放出的热量
请选出合理的方案:____。理由是 __________________。写出该反应的离子方程式:___________________________。
(2)取50 mL 0.55 mol·L-1的NaOH溶液和50 mL 0.50 mol·L-1的HCl溶液进行实验,实验数据如下表:
实验序号
起始温度t1/℃
终止温度t2/℃
盐酸
NaOH溶液
混合溶液
1
21.0
21.1
24.3
2
21.2
21.4
24.5
3
21.5
21.6
24.7
4
20.9
21.1
25.8
近似认为0.55 mol·L-1 NaOH溶液和0.50 mol·L-1 HCl溶液的密度都是1 g·cm-3,中和后生成溶液的比热容c=4.18 J·g-1·℃-1.则中和热ΔH中和=_______(取小数点后一位)。
(3)上述实验结果与-57.3 kJ·mol-1有偏差,产生这种偏差的原因是____。
A.用温度计测定稀盐酸起始温度后直接测定NaOH溶液的温度
B.分多次把NaOH溶液倒入盛有盐酸的内筒中
C.量取盐酸时俯视读数
Ⅱ.测定醋酸与NaOH溶液的中和热
该组同学设计出以下测定方案,通过测定反应过程中释放的热量来计算中和热(ΔH'中和)。测定50 mL 0.50 mol·L-1醋酸溶液与50 mL 0.55 mol·L-1的NaOH溶液反应放出的热量。
(4)计算的中和热_______-57.3kJ·mol-1 (填“大于”、“等于”、“小于”)。该同学坚持将环形铜丝代替玻璃搅拌器,你认为可不可行?____,理由是_________________。
1.(2026·云南·高考真题)下列装置或试剂能达到实验目的的是
A.蛋白质的变性
B.中和反应反应热的测定
C.Fe(OH)3胶体的制备
D.氯气的制备
A.A B.B C.C D.D
2.(2025·天津·高考真题)下图是简易量热计装置示意图,下列反应的反应热不适宜用该装置测定的是
A.BaO和足量的水 B.Al和足量的NaOH溶液
C.ZnO和足量的稀硫酸 D.KOH溶液和足量的稀盐酸
学科网(北京)股份有限公司
学科网(北京)股份有限公司
学科网(北京)股份有限公司1 / 10
学科网(北京)股份有限公司
学科网(北京)股份有限公司
学科网(北京)股份有限公司
$
专题01 中和反应反应热的测定
类型一 中和反应热测定实验仪器、试剂选择
1.在室温下,用简易量热计测量25 mL 0.50 mol/L盐酸与25 mL 0.55mol/L NaOH溶液反应的反应热[已知:反应前后溶液的密度约为1 g/cm3,混合后溶液的比热容为4.18 J/(g·℃)]。
(1)在如图简易量热计中,缺少的一种玻璃仪器是______。
(2)为提高测量准确性,下列措施可行的是______。
A.测量盐酸的初始温度后,立即用该温度计测量NaOH溶液的初始温度
B.混合时,将NaOH溶液一次性、迅速加入盐酸中
C.混合后,立即盖上杯盖
(4)某研究小组将V1 mL 0.50 mol/L稀硫酸和V2 mL未知浓度的NaOH溶液混合均匀后测量并记录溶液的最高温度,实验结果如图所示(实验中始终保持V1+V2=50)。
①该实验中,环境温度______(填“>”、“=”或“<”)22℃。
②该反应中,所用NaOH溶液的浓度应为______mol/L。
【答案】(1)玻璃搅拌器
(2)BC
(4) < 1.5
【详解】(1)中和热测定实验中,为了使反应物充分混合且减少热量散失,需要上下抽动搅拌,观察简易量热计装置图可知,缺少用于搅拌的玻璃搅拌器;
(2)A.测量盐酸温度后,温度计上沾有盐酸,未清洗直接测量NaOH溶液温度会导致酸碱提前反应放热,使测得的NaOH初始温度偏高,造成误差,A不符合题意;
B.将NaOH溶液一次性、迅速加入盐酸中,可以有效减少反应过程中的热量散失,提高测量的准确性,B符合题意;
C.混合后立即盖上杯盖,能起到保温隔热的作用,减少热量散失,C符合题意;
综上所述,可行的措施是BC;
(4)①由图可知,加入 5 mL 稀硫酸时,反应放热后的溶液温度已经达到 22∘C,说明实验时的环境初始温度必然低于 22∘C,故填“<”;
②当溶液温度达到最高时,说明酸碱恰好完全反应,此时消耗稀硫酸的体积 V1=30 mL,则消耗NaOH溶液的体积 V2=50 mL−30 mL=20 mL, 根据恰好完全反应时 n(H+)=n(OH−),可得 2×0.03 L×0.50 mol/L=0.02 L×c(NaOH),解得 c(NaOH)=1.5 mol/L。
2.为了合理利用化学能,确保安全生产,化工设计需要充分考虑化学反应的焓变并采取相应措施。化学反应的焓变通常用实验进行测定,也可进行理论推算。
(1)某实验小组用0.50 mol/L NaOH溶液和0.50 mol/L硫酸溶液进行中和热的测定。测定稀硫酸和稀氢氧化钠中和热的实验装置如图所示。
①仪器a的名称为_________。
②实验小组取50 mL NaOH溶液和30 mL硫酸溶液进行实验,实验数值比57.3 kJ/mol小,原因可能是_________(填选项符号)。
a.实验装置保温、隔热效果差
b.配制0.50 mol/L NaOH溶液定容时俯视刻度线读数
c.分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中
d.用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定硫酸溶液的温度
③实验中改用30 mL0.50 mol/L的硫酸跟50 mL 0.55 mol/L的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”),所求中和热的数值会_________(填“相等”或“不相等”)。
【答案】(1) 玻璃搅拌器(或环形玻璃搅拌棒) acd 不相等 相等
【详解】(1)①仪器a用于搅拌混合物以使反应充分并使温度均匀,为防止热量传导散失,通常使用玻璃材质,名称为玻璃搅拌器(或环形玻璃搅拌棒)。
②a.保温效果差会导致热量散失,测得温度差偏小,中和热数值偏小,符合题意;
b.定容时俯视刻度线会导致溶液体积偏小,NaOH实际浓度偏大,反应生成的水更多,放出的热量偏大,不符合题意;
c.分多次倒入会增加热量散失的时间,导致测得数值偏小,符合题意;
d.未洗涤温度计直接测酸的温度,会导致酸碱在温度计表面提前反应,热量散失在量热计外,测得数值偏小,符合题意;
故答案选acd。
③增加NaOH的浓度和物质的量,反应生成的水的物质的量增加,因此放出的总热量增加,即“不相等”;但中和热是指强酸强碱稀溶液反应生成1mol水时放出的热量,是一个定值,与反应物的用量无关,因此所求中和热数值“相等”。
3.某学习小组拟用如图所示的装置来间接测定醋酸的电离热(即1 mol CH3COOH完全电离所吸收的热量)。
回答下列问题:
Ⅰ.测定强酸强碱的中和热(在稀溶液中,强酸和强碱发生中和反应生成1 mol液态水时所释放的热量)
(1)该组同学共设计出以下3种测定方案,通过测定反应过程中释放的热量来计算反应热()。请选出合理的方案________(填选项字母)。
A.测定50mL0.55mol/L的HCl溶液与50mL0.55mol/L的NaOH溶液反应所放出的热量
B.测定50mL0.55mol/L的HCl溶液与50mL0.50mol/L的NaOH溶液反应所放出的热量
C.测定50mL0.50mol/L的HCl溶液与50mL0.55mol/L的NaOH溶液反应所放出的热量
(2)取50mL0.55mol/L的NaOH溶液和50mL0.50mol/L的HCl溶液进行实验,实验数据如表所示:
实验序号
起始温度t1/℃
终止温度t2/℃
盐酸
NaOH溶液
混合溶液
1
21.0
21.1
24.3
2
21.2
21.4
24.5
3
21.5
21.6
24.7
4
20.9
21.1
25.5
近似认为0.55mol/LNaOH溶液和0.50mol/LHCl溶液的密度都是,中和后生成溶液的比热容,则中和热________(保留三位有效数字)。
(3)上述实验结果与57.3kJ/mol有偏差,产生这种偏差的原因可能是________(填选项字母)。
A.实验装置保温、隔热效果差
B.分多次把NaOH溶液倒入盛有盐酸的小烧杯中
C.量取盐酸时俯视读数
Ⅱ.测定醋酸与NaOH溶液的中和热
该组同学设计出以下测定方案,通过测定反应过程中释放的热量来计算中和热()。测定醋酸50 mL与0.55mol/L的NaOH溶液50 mL反应放出的热量。
(4)该同学坚持用环形铜丝代替玻璃搅拌器,你认为可行不可行:________,理由是________。
(5)若实验I测得中和热实验Ⅱ测得中和热。请写出醋酸电离的热化学方程式:________。
【答案】(1)BC
(2)-53.5kJ/mol
(3)ABC
(4) 不可行 铜丝导热性强,易导致热量散失,造成实验误差
(5)
【分析】图示装置为量热计,通过测定强酸和强碱发生中和反应放出的热量,计算中和热。由于醋酸为弱酸,弱电解质电离会吸收热量,故醋酸和NaOH的中和反应可看作醋酸电离+强酸强碱的中和热,从而间接测定醋酸的电离热。
【详解】(1)测定酸碱中和反应时,为了使酸或碱完全反应,使用稍微过量的酸与碱反应或者稍微过量的碱与酸反应;
故选BC项;
(2)实验1反应的温度差,实验2反应的温度差,实验3反应的温度差,实验4反应的温度差,第四组误差较大,应舍去,所以,根据,生成水的物质的量,中和热;
(3)A.实验装置保温、隔热效果差,会导致热量散失,测得的反应放热数值减小,A正确;
B.分多次把NaOH溶液倒入盛有盐酸的小烧杯中,热量散失,测得的反应放热数值减小,B正确;
C.量取盐酸时俯视读数,量取的盐酸偏少,测得的反应放热数值偏低,C正确;
故答案选ABC。
(4)因为铜丝导热性强,易导致热量散失,造成实验误差,所以不能用环形铜丝代替玻璃搅拌器;
(5)根据盖斯定律,强酸强碱中和热对应反应①:;醋酸和NaOH的中和反应可看作醋酸电离+反应①,对应反应②:。用②-①即可得到醋酸的电离热化学方程式, 。
4.根据所学知识回答下列问题:
(1)黄铁矿(主要成分为FeS2)的燃烧是工业上制硫酸时得到SO2的途径之一,其燃烧的热化学方程式为。
①该反应属于______(填“放热”或“吸热”)反应。
②表示FeS2燃烧热的热化学方程式为______。
③下列反应的能量变化与上述反应能量变化相符的是______(填标号)。
A.天然气的燃烧 B.醋酸的电离 C.煅烧大理石 D.铵盐与碱的反应
④该反应中,每生成8mol SO2,此时消耗O2的质量为______g。
(2)通常状况下,某实验兴趣小组利用如图所示装置进行中和反应反应热的测定。
已知:通常状况下,强酸的稀溶液与强碱的稀溶液发生中和反应生成1molH2O时,放出57.3kJ热量。
①该装置有一处明显的错误,该错误为______。
②仪器a的名称为______。
③若仅用等体积等浓度的醋酸稀溶液代替稀盐酸进行该实验,发生反应的离子方程式为__________,此时所得ΔH ______(填“>”“<”或“=”)-57.3kJ/mol,理由为______。
【答案】(1) 放热 A 352
(2) 温度计未放入内筒溶液中 玻璃搅拌器 > 醋酸是弱酸,电离过程需要吸收热量,导致中和反应放出的总热量减少, 变大
【详解】(1)①该反应焓变小于0,属于放热反应。
②燃烧热是1mol可燃物燃烧放出的热量,表示FeS2燃烧热的热化学方程式为。
③A.天然气的燃烧是放热反应,故选A;
B.醋酸的电离吸热,故不选B
C.煅烧大理石生成氧化钙和二氧化碳,是吸热反应,故不选C;
D.铵盐与碱的反应是吸热反应,故不选D;
选A。
④根据,每生成8mol SO2,消耗11molO2,此时消耗O2的质量为11mol×32g/mol=352g。
(2)①该装置有一处明显的错误,该错误为温度计未放入内筒溶液中,不能准确测量反应中溶液的温度;
②根据装置图,仪器a的名称为玻璃搅拌器;
③若仅用等体积等浓度的醋酸稀溶液代替稀盐酸进行该实验,醋酸和氢氧化钠反应生成醋酸钠和水,发生反应的离子方程式为,醋酸是弱酸,电离过程需要吸收热量,导致中和反应放出的总热量减少,此时所得ΔH>-57.3kJ/mol。
类型二 中和反应反应热测定实验操作
5.叠氮酸()是一种一元弱酸。某探究小组用溶液和溶液测定反应的反应热,使用的简易量热计装置如图所示。
实验步骤:
步骤1 用一个量筒量取溶液,打开杯盖,倒入量热计的内筒,盖上杯盖,插入温度计,测量并记录溶液的温度。用水把温度计上的酸冲洗干净,擦干备用。
步骤2 用另一个量筒量取溶液,用温度计测量并记录溶液的温度。
步骤3 打开杯盖,将量筒中的溶液迅速一次性倒入量热计的内筒,立即盖上杯盖,插入温度计,用玻璃搅拌器匀速搅拌。密切关注温度变化,将最高温度记录为反应后体系的终止温度。通过三次平行实验测得反应前后体系的平均温度差为。
已知:①通常弱酸电离时需要吸热;②稀溶液的质量近似为,稀溶液的比热容。请回答下列问题:
(1)玻璃搅拌器的使用方法是______。
(2)上述操作中加入稍过量溶液的目的是______。
(3)步骤3中将溶液迅速一次性加入的目的是______。
(4)上述反应(各物质的化学计量数为1)的反应热为______(结果保留一位小数)。
(5)已知中和反应(生成物的化学计量数为1)的反应热为。(4)中求得的反应热______(填“大于”“小于”或“等于”),原因是____________(假设其他操作均正确)。
【答案】(1)上下移动
(2)使基本完全反应
(3)减少热量损失
(4)-55.2
(5) 大于 是弱酸,电离时要吸收热量
【分析】本实验是基于量热法测定弱酸与强碱的中和反应反应热,核心利用能量守恒关系,通过测量反应体系的温度变化计算反应释放的热量,最终推导得到反应的摩尔焓变;强酸在稀溶液中完全电离,强酸强碱的中和反应本质为,该过程的反应热为,因为是一元弱酸,在水溶液中未完全电离,通常弱酸电离时需要吸热,即 ,因此与KOH的中和反应,可以等效为弱酸电离吸热与放热两个过程的加和,总反应放出的总热量会小于强酸强碱中和的放热量,最终测得的反应热数值会大于。据此分析。
【详解】(1)玻璃搅拌器的使用方法是上下移动。
(2)加入稍过量的溶液,使基本完全被中和,减小实验误差。
(3)步骤3中,如果缓慢或分次加入溶液会导致部分热量散失,从而导致实验误差。
(4)反应放出的热量为,参加反应的的物质的量为,故题给反应的反应热为。
(5)是弱酸,电离时要吸收热量,故(4)中求得的大于。
6.某实验小组用溶液与硫酸溶液进行中和反应的反应热的测定,装置如图所示。回答下列问题:
(1)若实验共需要400 mL NaOH溶液,实验室在配制该溶液时,则需要称量NaOH固体________g。
(2)图中装置缺少的仪器是________。
(3)硫酸稍过量的原因是________。
(4)请填写表中的平均温度差:
实验序号
起始温度t1/℃
终止温度t2/℃
平均温度差(t2- t1) /℃
硫酸溶液
NaOH溶液
平均值
1
26.2
26.0
26.1
30.1
________
2
27.0
27.4
27.2
33.3
3
25.9
25.9
25.9
29.8
(5)近似认为溶液与硫酸溶液的密度都是1g/cm3,中和后生成溶液的比热容,则上述实验测得的中和反应的反应热=________(保留至小数点后一位)。
(6)上述实验测得的中和反应的反应热的数值小于57.3kJ/mol,产生偏差的原因可能是________(填字母)。
A.量取NaOH溶液时仰视读数
B.为了使反应充分,向酸溶液中分次加入碱溶液
C.实验装置保温隔热效果差
D.用铜丝代替玻璃搅拌器搅拌
(7)现将一定量的稀氢氧化钠溶液、稀氢氧化钙溶液、稀氨水分别和1L1mol/L的稀盐酸恰好完全反应,其反应热分别为、、,则、、的大小关系为________。
【答案】(1)10.0
(2)玻璃搅拌器
(3)使氢氧化钠溶液充分反应,减小实验误差
(4)3.95
(5)-52.8kJ/mol
(6)BCD
(7)
【详解】(1)若实验共需要400mL NaOH溶液,实验室在配制该溶液时,需要用500mL容量瓶来配制即配制500mL 0.50mol/LNaOH溶液,其物质的量为,其质量为;
(2)实验中需要的装置最重要是温度计和玻璃搅拌器,因此图中装置缺少的仪器是玻璃搅拌器;
(3)硫酸稍过量的原因主要是使氢氧化钠溶液充分反应,减小实验误差;
(4)根据终止温度和起始平均温度算出第一次温度差为4.0,第二次温度差为6.1,第三次温度差为3.9,很明显第二次数据是个错误的数据,舍去,取另外两次的平均值为3.95;
(5)将数据代入公式;
(6)A. 量取NaOH溶液时仰视读数,量取的氢氧化钠溶液多,放出的热量多,计算出的数字偏大,A错误;
B. 可以向酸中分次加入碱,热量会散失一部分,温度计上升减小,计算出的数字偏小,B正确;
C. 实验装置保温隔热效果差,放出的热量会散失一部分,温度计上升减小,计算出的数字偏小,C正确;
D. 用铜丝代替环形玻璃搅拌器,铜丝会传热,放出的热量会散失一部分,温度计上升减小,计算出的数字偏小,D正确;
故选BCD;
(7)中和热是稀的强酸与强碱溶液完全反应生成1mol液态水所放出的热量,氢氧化钠和氢氧化钙为强碱,一定量的稀氢氧化钠溶液和稀氢氧化钙溶液与稀盐酸反应生成1mol液态水放出的热量恰好为57.3kJ,一水合氨为弱碱,电离吸热,一定量的稀氨水与稀盐酸反应生成1mol液态水放出的热量小于57.3kJ,焓变为负值,故。
7.某同学用50mL0.50mol·L-1盐酸与50mL0.55mol·L-1NaOH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计算中和热。
(1)该实验装置中缺少的一种玻璃仪器是______。
(2)若实验中改用60mL0.50mol·L-1盐酸与50mL0.55mol·L-1NaOH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”)。
(3)若用相同浓度和体积的醋酸代替盐酸进行实验,测得的中和热数值______(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
(4)实验数据记录如下表(三次实验温度差平均值已计算为3.4℃),已知反应后溶液的比热容c=4.18J·g-1·℃-1,溶液密度近似为1g·mL-1,则该实验测得的中和热ΔH=______kJ·mol-1(保留小数点后一位)。
实验
次数
起始温
度T₁/℃
终止温
度T2/℃
温度差
(T2-T₁)/℃
1
20.2
23.6
3.4
2
20.3
23.7
3.4
3
20.1
23.5
3.4
【答案】(1)环形玻璃搅拌棒
(2) 不相等 相等
(3)偏小
(4)-56.8
【分析】本实验利用简易量热装置,通过测定强酸与强碱中和反应过程的温度变化,计算反应的中和热,并探究反应物用量、弱酸替代强酸对中和热测定结果的影响。
【详解】(1)中和热测定实验中,为了让酸和碱充分混合、反应均匀,使测得的温度更准确,需要用玻璃仪器搅拌溶液,图示装置只有温度计,缺少的是环形玻璃搅拌棒。
(2)反应放出的总热量和生成水的物质的量有关,改用60 mL盐酸和50 mL NaOH溶液反应后,生成的水的物质的量比原实验更多,因此放出的总热量不相等;中和热的定义是稀溶液中强酸和强碱发生中和反应生成1 mol H2O时所放出的热量,中和热的数值和酸碱的实际用量无关,因此所求中和热相等。
(3)醋酸属于弱电解质,它在水溶液中电离的过程是吸热的,用醋酸代替盐酸时,醋酸的电离会消耗一部分中和反应放出的热量,最终测得的反应总放热量偏小,因此测得的中和热数值偏小。
(4)反应后溶液总体积为50 mL+50 mL=100 mL,结合密度1g/mL,可得反应后溶液总质量为100g,反应放出的总热量Q=c·m·ΔT=4.18 J·g-1·℃-1×100 g×3.4 ℃=1421.2 J=1.4212 kJ,实验中生成水的物质的量按照不足量的HCl计算,n(H2O)=0.05 L×0.50 mol·L-1=0.025 mol,生成1 mol水对应的反应热ΔH==≈-56.8 kJ·mol-1(中和反应为放热反应,ΔH取负值)。
8.用下图装置测定中和热。
实验药品:100mL 0.50mol·L-1盐酸、50mL 0.55mol·L-1 NaOH溶液、50mL 0.50 mol·L-1 氨水。
实验步骤:略
(1)若实验共需要480mL NaOH溶液,实验室在配制该溶液时,则需要称量NaOH固体_____________g。
(2)从实验装置上看,还缺少____________________________。
(3)烧杯间填满碎泡沫塑料的作用是_____________________________________。
(4)浓度为0.5mol·L-1的酸溶液和0.55mol·L-1的碱溶液各50mL混合(溶液密度均为1g·mL-1),生成溶液的比热容c = 4.18 kJ·K-1·kg-1,搅动后,测得酸碱混合液的温度变化数据如下:
反应物
起始温度
终止温度
中和热
甲组
HCl + NaOH
15.0
18.3
乙组
HCl + NH3·H2O
15.0
18.1
①某同学利用上述装置做甲组实验,测得中和热_____________(保留三位小数)。
②实验测得数值明显偏低,试分析可能的原因____________________(双选)。
A.做本实验的当天室温较高
B.测量完盐酸的温度再次测量NaOH溶液温度时,温度计上残留的酸液未用水冲洗干净
C.大小烧杯口不平齐,小烧杯口未接触泡沫塑料板
D.NaOH溶液一次性迅速倒入
③甲乙两组实验结果有差异的主要原因是_______________________________________________。
【答案】(1)11.0
(2)环形玻璃搅拌棒
(3)保温、隔热,减少热量散失
(4) BC 为弱碱,电离过程需要吸收热量
【详解】(1)实验室没有的容量瓶,配制该溶液时需要选用容量瓶。所需固体的物质的量为 ,其质量为 ;
(2)为了使酸碱溶液混合均匀并充分反应,需要不断搅拌,从实验装置图可以看出,图中只有温度计,还缺少用于搅拌的环形玻璃搅拌棒;
(3)中和热测定实验的关键是准确测定反应体系的温度变化,烧杯间填满碎泡沫塑料的作用是保温、隔热,防止实验过程中的热量散失;
(4) ① 混合溶液的总质量 。甲组实验的温度变化 (即)。反应放出的热量 。反应中完全反应,其物质的量 。则中和热 ;
② A.室温较高对实验测定的温差无直接影响,不会导致数值偏低;
B.温度计上残留的酸液未冲洗干净,在测定溶液温度时会提前发生中和反应放出热量,导致这部分热量未被计入总热量中,使测得的温差偏小,数值偏低;
C.大小烧杯口不平齐,小烧杯口未接触泡沫塑料板,会导致热量散失过多,测得的温差偏小,数值偏低;
D.溶液一次性迅速倒入是正确的操作,可以有效减少热量散失;
故答案选BC;
③ 乙组实验中使用的是氨水,是弱碱,在发生中和反应的同时,弱碱的电离过程需要吸收热量,从而导致测得的放热量减少,温度变化偏小。
类型三 中和反应反应热测定改进试验
9.某实验小组利用如图装置测量化学反应的热量变化,开展了以下实验活动。回答下列问题:
(1)图中装置还缺少的实验仪器是___________。
(2)搅拌磁子的中心是一粒磁铁,磁铁表面被聚四氟乙烯包覆,该实验中聚四氟乙烯包覆能不能换成铝制外壳包覆,原因是_____________________________________________________________________________________。
(3)关于中和反应反应热的测定实验,下列说法正确的是__________(填字母)。
A.NaOH溶液稍过量的目的是保证盐酸被完全中和
B.盐酸和NaOH溶液可以用硫酸和溶液代替
C.开始反应后记录的体系温度应为反应过程中达到的最高温度
D.实验中,测量酸液的初始温度后,可使用同一支温度计直接测量碱液的初始温度
(4)已知热量计算公式:,所用盐酸和NaOH溶液的密度均近似为,中和后生成溶液的比热容。实验数据如表:
实验序号
起始温度
终止温度
盐酸
NaOH溶液
平均值
1
25.4
25.2
28.5
2
24.9
25.1
28.4
3
25.5
26.5
31.8
根据表中数据,烧杯中发生的反应的反应热_________(保留3位有效数字)。计算所得与相比,出现这种误差的原因可能是__________(填字母)。
A.实验装置保温、隔热效果差
B.用量筒量取盐酸时俯视读数
C.用量筒量取NaOH溶液时仰视读数
(5)该实验小组进一步测量反应的反应热。
查阅资料:配制溶液时需加入酸。
实验过程:向少量溶液中加入Fe粉,溶液颜色变浅的同时有气泡冒出,说明存在Fe粉与酸的反应,不能直接测得该反应的反应热。
实验改进:鉴于以上问题,需要设计科学合理的实验方案。实验小组设计如下方案:
步骤i:向1 L 的溶液中加入足量铜粉充分反应,并测得该反应热量变化为;
步骤ii:____________。
数据处理:结合步骤i和步骤ii所得数据算出。
①步骤i中发生反应的离子方程式为________________________________;
②步骤ii中的操作为_______________________________________________________________。
【答案】(1)温度计
(2)铝是热的良导体,易导热导致热量散失,且铝能与酸反应,干扰实验
(3)AC
(4) -55.2 ABC
(5) 向的溶液中加入足量铁粉,充分反应,测得该反应的热量变化为
【详解】(1)中和热测定需要测量反应前后的温度变化,装置缺少温度计。
(2)铝导热性强,会增大实验过程的热量损失;同时铝可以和酸反应,消耗反应物,影响实验结果。
(3)A.NaOH稍过量可以保证盐酸完全被中和,使测定更准确,A正确;
B.硫酸与反应除了中和热,还会生成硫酸钡沉淀放出额外热量,影响中和热测定,B错误;
C.反应完全后体系达到最高温度,该温度作为终止温度计算温度差,C正确;
D.测完酸液温度的温度计直接测量碱液的温度,会导致酸碱提前反应,温度测量不准确,D错误;
故选AC。
(4)第三组实验温度差偏差过大,舍去:
第1组:平均起始温度,
第2组:平均起始温度,
平均,总质量,,生成水的物质的量,。
误差分析:计算所得中和热绝对值小于,说明测得放热偏少,据此分析:
A.保温隔热差,热量散失,导致偏小,结果偏小,A符合;
B.俯视量取盐酸,实际盐酸体积偏小,放热偏少,结果偏小,B符合;
C.仰视量取NaOH,实际NaOH体积偏大,总溶液质量增大,偏小,结果也偏小,C符合;
故答案为ABC。
(5)①Fe3+具有氧化性,可以将Cu单质氧化成Cu2+,同时自身被还原为Fe2+,故答案为
②根据盖斯定律,步骤i反应:,目标反应为,用目标反应减去步骤i中的反应,即可得到步骤ii需要的反应,即步骤ii反应:,因此步骤ii为向的溶液中加入足量铁粉,充分反应,测得该反应的热量变化为。
10.如图是某实验小组改进的中和反应反应热测定实验装置。在内筒中事先加入50 mL盐酸,然后通过注射器注入50 mLNaOH溶液,通过测定反应过程中所放出的热量可计算反应热。回答下列问题:
(1)图中缺少的仪器名称为________________________________。
(2)实验小组按课本装置和改进后的装置分别进行实验,测得实验数据如下:
实验次数
起始温度/℃
终止温度/℃
温度差()/℃
HCl
NaOH
平均值
改进前
改进后
改进前
改进后
改进前
改进后
改进前
改进后
改进前
改进后
1
19.1
19.0
21.1
21.2
20.1
20.2
23.4
23.6
3.3
3.4
2
19.0
19.2
21.0
20.8
20.0
20.0
23.2
23.5
3.2
3.5
3
19.2
19.2
21.2
21.0
20.2
20.1
23.6
23.4
3.4
3.3
表中记录的终止温度是指____________________,根据改进后装置的实验数据计算中和热__________(计算结果保留两位小数,近似认为盐酸和NaOH溶液的密度都是,中和后溶液的比热容)。
(3)有同学考虑注射器针筒中会有NaOH溶液残留(不超过0.5 mL),认为上述实验会导致所测得反应热偏小,请判断该观点是否正确并说明理由:______________________________。
(4)如果用60 mL盐酸与60 mLNaOH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”,下同),所求中和热________。
(5)假设其他操作正确,下列操作会导致所测得的中和反应反应热(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
①用浓硫酸代替稀盐酸________;
②用浓盐酸代替稀盐酸________;
③注射器分多次注入________。
【答案】(1)玻璃搅拌棒
(2) 温度计显示的最高温度
(3)不正确,实验中NaOH溶液过量,即使有残留,加入的NaOH也能保证盐酸完全反应
(4) 不相等 相等
(5) 偏小 偏大 偏大
【分析】强酸与强碱的稀溶液发生中和反应,生成1mol 时的反应热为中和热,反应的离子方程式为 。实验中通过测定反应前后溶液的温度差,利用公式 计算反应放出的热量,再根据 计算中和热;实验装置需保证良好的保温效果,同时用搅拌装置使溶液混合均匀;NaOH溶液需过量以保证盐酸完全反应,据此分析。
【详解】(1)中和反应反应热测定实验中,为使酸与碱溶液混合均匀,需使用玻璃搅拌棒;题图装置中仅给出温度计、注射器等,缺少玻璃搅拌棒;
(2)中和反应为放热反应,反应过程中溶液温度逐渐升高,待反应完全后温度会缓慢下降,因此表中记录的终止温度是指温度计显示的最高温度;
改进后装置的温度差:三次实验的温度差分别为3.4℃、3.5℃、3.3℃,平均温度差 ;溶液总质量 ;反应放出的热量 ;生成 的物质的量 ;中和热 ;
(3)该观点不正确。实验中NaOH溶液过量,即使针筒中有不超过0.5 mL NaOH溶液残留,加入的NaOH溶液仍能保证盐酸完全反应,反应生成的水的物质的量仍由盐酸的量决定,温度差的测定不受影响,因此测得的反应热无偏差;
(4)反应放出的热量与生成水的物质的量成正比。当盐酸和NaOH溶液的体积均为60 mL时,生成 的物质的量为 ,大于原实验的0.025 mol,因此放出的热量不相等;
中和热是指强酸与强碱的稀溶液发生中和反应生成1 mol 时的反应热,与反应物的用量无关,因此所求中和热相等;
(5)① 用浓硫酸代替稀盐酸:浓硫酸溶于水会放热,导致测得的温度差偏大,根据 ,计算出的 偏小;
② 用浓盐酸代替稀盐酸:浓盐酸易挥发,反应过程中HCl挥发,参与反应的HCl减少,放出的热量减少,测得的温度差偏小,因此 偏大;
③ 注射器分多次注入NaOH溶液:多次注入会导致装置内热量散失,测得的温度差偏小,因此 偏大。
11.研究化学反应中的能量变化具有重要价值,通过化学实验定性分析和定量测定是常用的研究方法。
Ⅰ.为研究化学反应中的能量变化,某同学设计了如图所示三种装置进行实验,忽略溶解过程的热效应。
(1)甲装置:向装有铁屑的试管中滴加稀硫酸,一段时间后观察到U形管中左端液面__________(填“高于”或“低于”)右端液面。
(2)乙装置:将分液漏斗中的H2O加入试管中,一段时间后U形管中左端液面低于右端液面,根据该现象__________(填“能”或“不能”)判断该反应的能量变化。
(3)丙装置:滴加稀盐酸前,气球鼓起,滴加稀盐酸后,气球变瘪,说明该反应为__________(填“放热”或“吸热”)反应。
Ⅱ.某实验小组用100.00 mL 0.55 mol/L的NaOH溶液和100.00 mL 0.50 mol/L的盐酸进行中和反应反应热的测定,实验装置如图所示。
(4)从实验装置上看,图中缺少的一种玻璃仪器是__________。装置中隔热层的作用是__________。
(5)上述实验中,三次平行操作测得终止温度与起始温度的温度差()分别为①、②、③,则最终代入计算式的温度差的平均值为__________。计算该实验测得的中和反应反应热__________kJ·mol-1。(假设盐酸和NaOH溶液的密度均为1.0 g·cm-3,反应后溶液的比热容)
(6)下列说法正确的是__________(填字母)。
A.向内筒中加入NaOH溶液时,应缓慢而匀速地加入
B.将用量筒量取好的盐酸加入内筒后,应快速用水冲洗量筒内壁剩余的盐酸至内筒中,以免造成测量误差
C.用量筒量取NaOH溶液或盐酸时,眼睛必须与液体凹液面最低处相平
D.内筒洗净后,未及时烘干,直接用该内筒进行实验,对测得中和反应的反应热()无影响
(7)若用100.00 mL 0.50 mol/L CH3COOH溶液代替盐酸进行上述实验(已知CH3COOH电离吸热),则所测得的中和反应的中和热__________(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。
【答案】(1)低于
(2)不能
(3)吸热
(4) (环形)玻璃搅拌器 保温,减少实验过程中的热量损失
(5) 3.0 -50.16
(6)C
(7)偏大
【详解】(1)甲装置中,铁屑与稀硫酸反应生成氢气,且该反应为放热反应,反应放热导致广口瓶内气体受热膨胀,压强增大,因此U形管中左端液面被压低,最终低于右端液面;
(2)乙装置中,过氧化钠与水反应不仅放出大量热量,还会生成氧气,由于反应本身有气体生成,即使不考虑温度变化,大试管内压强也会增大,从而导致U形管左端液面低于右端液面。因此,不能仅根据该压强增大的现象来判断反应的能量变化;
(3)丙装置中,碳酸氢钠与稀盐酸的反应在独立的试管中进行,滴加稀盐酸后气球变瘪,说明广口瓶内密闭气体的压强减小,这是因为该反应为吸热反应,导致广口瓶内气体温度降低,体积收缩,压强减小;
(4)中和热测定实验中,为了使反应物迅速充分混合并反应,需要使用搅拌仪器,图中缺少环形玻璃搅拌棒(或玻璃搅拌器);装置中隔热层的作用是保温隔热,尽可能减少实验过程中的热量散失,以降低实验误差;
(5)第三组数据 与前两组偏差较大,属于异常数据,应舍去。最终代入计算的温度差平均值为 ,反应生成水的物质的量 溶液总质量 ,反应放出的热量 ,则中和反应反应热 ;
(6)A.加入 溶液时应一次性迅速倒入,缓慢加入会导致反应过程中热量散失,误差增大,A错误;
B.用水冲洗量筒并倒入内筒,会增加溶液的总质量,导致测得的温度差偏小,B错误;
C.用量筒量取液体时,视线必须与液体凹液面最低处相平,操作规范,C正确;
D.内筒未烘干含有水分,相当于增加了溶剂的量,吸收相同的热量时温度升高幅度变小,导致测得的 绝对值偏小,有影响,D错误;
故答案为C;
(7) 是弱酸,在水溶液中存在电离平衡,其电离过程需要吸收热量。用醋酸代替盐酸进行中和反应时,放出的总热量会减少,导致测得的中和热绝对值偏小。由于放热反应的 为负值,绝对值偏小意味着 偏大。
12.利用手持技术测定中和反应反应热的装置和测定结果如图所示,[已知:混合溶液的密度为1g·cm-3,比热容为4.18J·g-1·℃-1。忽略水以外各物质吸收的热量]。下列说法正确的是
A.磁子表面的聚四氟乙烯能换成铁
B.可分多次把NaOH溶液注入盛盐酸的烧杯中
C.读取T-t图像中a点记为反应混合液的终点温度
D.根据上图数据,可得H⁺(aq)+OH⁻(aq)=H2O(l) =-55.18kJ/mol
【答案】D
【详解】A.铁会与盐酸发生反应,且铁导热性强,易造成热量损失,因此磁子表面的聚四氟乙烯不能换成铁,A错误;
B.分多次注入NaOH溶液会导致较多热量散失,测定的温度差偏小,误差较大,应一次性快速注入NaOH溶液,B错误;
C.反应混合液的终点温度为反应的最高温度,即,a点为反应结束后温度下降的数值,不是终点温度,C错误;
D.根据所给数据,本实验中生成水0.02mol,温度差,反应放出的热量,反应焓变,D正确;
故选D。
类型四 中和反应反应热测定误差分析
13.用50 ml 0.5 稀HCl与50 mL 0.55 NaOH溶液在如下图所示的装置中进行反应。通过测定反应过程中所放出的热量可计算出中和反应反应热。回答下列问题:
(1)从实验装置上看,图中缺少的重要仪器为______。
(2)已知:中和反应后生成的溶液的比热容c为溶液的密度均为1 ,某学习小组三次实验测得温度平均升高3.4℃。则生成1 mol (l)时放出的热量为______kJ。
(3)实验中若用70ml 0.5 稀HCl与50 mL 0.55 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”);若用50 mL 0.50 醋酸代替稀HCl进行上述实验,测得反应放出的热量______(填“变大”、“变小”或“无影响”),其原因是______。
(4)中和反应反应热测定实验中,下列操作不能保证实验准确性的是______(填字母)。
a.为减小误差,重复3次实验 b.隔热层内填充物没有填满
c.记录混合液的最高温度作为终止温度 d.用铜制搅拌器代替玻璃搅拌器进行实验
【答案】(1)温度计;
(2)57.12;
(3) 不相等; 变小; 是弱酸,只是少部分电离,在反应时发生电离时要吸热,故中和时放热较少;
(4)bd;
【分析】该实验题为中和热的测定实验,利用稀盐酸和稀氢氧化钠进行反应,通过测定该反应的放出的热量从而确定中和热,实验过程中一定要注意减少热量的损失。
【详解】(1)在中和反应反应热测定的实验中需要用温度计测定酸、碱中和反应后的最高温度,所以实验中缺少温度计;
(2)根据题目信息可知溶液的总体积为100 mL,溶液的密度均为1 g⋅cm-3,溶液温度平均升高3.4℃,溶液的比热容为4.2 J⋅g-1⋅℃-1,则Q=4.2 J⋅g-1⋅℃-1×100 mL×1 g⋅cm-3×3.4℃=1428 J=1.428 kJ;该反应中生成了0.050 L×0.5 mol⋅L-1=0.025 mol水,生成1mol H2O(l)时放出的热量为 ;
(3)反应放出的热量和所用酸以及碱的量的多少有关,若用70 ml 0.5mol⋅L-1稀HCl与50 mL 0.55mol⋅L-1 NaOH溶液,与上述实验相比,生成水的量增多,所放出的热量偏高,故答案为:不相等;若用50 mL 0.50 醋酸代替稀HC1进行上述实验,CH3COOH是弱酸,只是少部分电离,在反应时发生电离时要吸热,故中和时放热变小;
(4)a.反应重复几次,以减小实验误差,故a操作能保证实验准确性;
b.隔热层的填充物用于减少热量散失,如果没填满填充物,会损失更多的热量,故b操作不能保证实验准确性;
c.最高温度为恰好反应时的温度,记录混合液的最高温度作为终止温度,可减少实验误差,故c操作能保证实验准确性;
d.金属的导热性好,用铜制搅拌器代替玻璃搅拌器,会使得热量损失更大,故d操作不能保证实验准确性;
故答案为:bd。
14.定量研究化学反应中的能量变化具有重要意义。某实验小组用的稀硫酸和的溶液进行中和反应反应热测定实验。
Ⅰ.配制溶液。
(1)实验中大约要使用稀硫酸,需要量取密度为、质量分数为的浓硫酸约___________mL。
(2)用固体配制溶液用到的玻璃仪器有量筒、玻璃棒、___________。
Ⅱ.测定中和反应反应热的实验装置如图所示。
(3)从实验装置上看,完成该测定实验缺少的仪器是___________。
(4)隔热层和杯盖的作用是___________。
(5)取稀硫酸和溶液进行实验,测得的实验数据如表。
①请填写下表中的空白:
实验次数
起始温度/℃
终止温度
温度差平均值
稀硫酸
溶液
平均值
1
22.2
22.4
22.3
25.5
___________
2
23.0
22.8
22.9
26.0
3
22.5
22.9
22.7
26.0
4
23.4
23.0
23.2
28.3
②稀硫酸和溶液的密度均近似为,中和后混合溶液的比热容,则___________(保留3位有效数字)。该实验结果与中和反应反应热有一定误差的原因可能是___________(写一条即可)。
【答案】(1)3.4
(2)烧杯、容量瓶、胶头滴管
(3)玻璃搅拌棒
(4)保温,防止热量散失
(5) 3.2 -53.5 实验装置保温、隔热效果差或量取溶液的体积时仰视读数或分多次把溶液倒入盛有稀硫酸的小烧杯中或用温度计测定溶液起始温度后直接测定稀硫酸起始温度等合理答案
【分析】中和反应反应热的测定实验关键是要减少热量的损失,因此要做好隔热保温,在进行数据处理时,要舍去误差较大的数据,进行误差分析时,主要是分析前后温度差的误差,结合进行分析。
【详解】(1)稀释前后溶质的物质的量不变。稀硫酸中H2SO4的物质的量:,浓硫酸的物质的量浓度: 。所需浓硫酸体积:。
(2)用NaOH固体配制250 mL溶液的步骤:计算→称量→溶解→转移→洗涤→定容→摇匀。用到的玻璃仪器有:量筒(量水)、玻璃棒(搅拌/引流)、烧杯(溶解NaOH)、250 mL容量瓶(定容)、胶头滴管(定容)。
(3)简易量热计需要环形玻璃搅拌棒。
(4)隔热层和杯盖的作用是保温、减少实验过程中热量的散失,避免热量损失导致测得的温度差偏小,从而提高中和热测定的准确性。
(5)①温度差 = T2 – T1:
实验1: 25.5 - 22.3 = 3.2
实验2: 26.0 - 22.9 = 3.1
实验3: 26.0 - 22.7 = 3.3
实验4: 28.3 - 23.2 = 5.1 (数据偏差过大,舍去,属于实验误差)
取实验1、2、3的温度差求平均:。
② 混合溶液总质量 m = (50 + 50) mL×1 g·cm-3 = 100 g,热量 Q =c·m·T=4.18×100 g×3.2℃=1337.6J=1.3376 kJ。稀硫酸的物质的量 n(H2SO4)=0.25 mol/L×0.05 L=0.0125 mol,n(NaOH)=0.55 mol/L×0.05 L=0.0275 mol 。反应需要 n(NaOH)=2n(H2SO4)=0.025 mol<0.0275 mol,故为限量反应物,生成的物质的量为0.025 mol,中和热是生成1 mol H2O放出的热量,故:。与理论值(H=-57.3kJ·mol-1)有误差的可能原因是有热量损失,故原因有:实验装置保温、隔热效果差或量取溶液的体积时仰视读数或分多次把溶液倒入盛有稀硫酸的小烧杯中或用温度计测定溶液起始温度后直接测定稀硫酸起始温度等合理答案。
15.在测定中和反应反应热的实验中,下列说法正确的是
A.使用玻璃搅拌器是为了加快反应速率,避免热量散失导致误差
B.为准确测定反应混合液温度,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盐酸、醋酸溶液反应(体积相等),测得的反应热数值相同
D.实验需使用的仪器有量筒、烧杯、锥形瓶、温度计、玻璃搅拌器等
【答案】A
【详解】A.玻璃搅拌器是为了加快反应速率,使反应尽快完成,减少热量的损失,减少实验误差,A正确;
B.温度计水银球应浸入溶液中但不能与小烧杯底部或简易量热计内筒底部接触,B错误;
C.盐酸是强酸,醋酸是弱酸,醋酸电离吸热,测得ΔH不同,C错误;
D.在测定中和反应反应热的实验中,不需要锥形瓶,D错误;
故选A。
16.某同学欲利用如图所示的简易量热计测量稀硫酸与溶液反应的反应热。试剂为稀硫酸和溶液。已知反应后混合溶液的密度为,比热容为,稀硫酸的初始温度为24.8℃,氢氧化钠溶液的初始温度为25.2℃,反应后混合溶液的最高温度为28.4℃,生成时的反应热,混合时溶液体积的变化忽略不计。下列说法正确的是
A.为使反应充分,可分批次加入稀硫酸和氢氧化钠溶液
B.测量稀硫酸的温度后立即测量氢氧化钠溶液的温度可减少误差
C.若杯盖密封不严密,则计算所得的会偏小
D.稀硫酸与NaOH溶液反应的热化学方程式为
【答案】D
【分析】中和热测定要使用稀的强酸、强碱溶液反应,且实验中要尽量操作迅速,且保证热量尽量不散失,防止产生实验误差;
【详解】A.实验中要尽量操作迅速,且保证热量尽量不散失,防止产生实验误差,A错误;
B.测量稀硫酸的温度后,应该洗净擦干温度计,再测量氢氧化钠溶液的温度,减少误差,B错误;
C.反应为放热反应,焓变为负值,若杯盖密封不严密,导致热量散失,则计算所得的会偏大,C错误;
D.由题意,氢离子完全反应生成0.025mol水,初始平均温度为25.0℃,反应后温度升高3.4℃,则生成时的反应热,则生成2mol液态水放热113.7kJ,故稀硫酸与NaOH溶液反应的热化学方程式为 ,D正确;
故选D。
1.某小组同学利用50mL0.50mol·L-1盐酸和50mL0.55mol·L-1NaOH溶液进行中和反应反应热的测定,得到如下数据。已知:假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1g·cm-3,中和反应后生成溶液的比热容c=4.18J·g-1·℃-1。回答下列问题:
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
24.6
4
20.3
20.4
23.4
(1)实验过程中除了如图所示装置外,还需要其他的仪器名称是___________,向盐酸溶液中倒入NaOH溶液的正确操作是___________ (填字母)。所用NaOH溶液要稍过量的原因是___________。
A.沿玻璃棒缓慢倒入 B.分三次倒入 C.一次迅速倒入
(2)反应前后温度平均变化量为___________℃。依据该学生的实验数据计算,该实验测得的中和反应反应热ΔH=__________kJ·mol-1(结果保留一位小数)。在实验过程中,如果不把温度计上的酸用水冲洗干净直接测量NaOH溶液的温度,则测得的ΔH___________(填“偏高”或“偏低”)。
【答案】(1) 量筒 C 确保盐酸完全被中和,保证生成的物质的量与盐酸中的物质的量一致,从而准确计算中和热
(2) 偏高
【详解】(1)中和热测定实验中,除图示量热计外,还需要量筒;量筒用于量取盐酸和NaOH溶液的体积。避免反应过程中热量散失,保证温度测量的准确性,应将NaOH溶液一次迅速倒入盐酸中,故选C。实验中使用稍过量的NaOH溶液,目的是确保盐酸完全被中和,保证生成的物质的量与盐酸中的物质的量一致,从而准确计算中和热;
(2)首先分析实验数据:实验3的温度差()与其他实验偏差过大,属于异常数据,应舍去。计算剩余3组实验的温度差:实验1:起始平均温度,温度差,实验2:起始平均温度,温度差,实验4:起始平均温度,温度差,温度平均变化量。
根据公式,其中溶液总质量,比热容,,则:。计算生成的物质的量:盐酸的物质的量,中和反应中,故。计算中和热:(负号表示反应放热),误差分析若温度计上的酸未清洗直接测量NaOH溶液温度,温度计上的会与NaOH提前反应放热,导致测得的NaOH起始温度偏高,反应前后的温度差偏小。根据,计算出的反应放热偏小,的绝对值偏小,由于为负值,因此测得的偏高。
2.化学反应过程中既有物质变化,也有能量变化。中和反应是化学中的一种重要反应,酸、碱在互相交换成分的过程中,也产生了能量的变化。
(1)中和反应是放热反应,下列反应也属于放热反应的是______(填标号)。
A.铝热反应 B.与混合 C.碳酸氢钠分解 D.冰融化为水
(2)中和反应反应热的理论数值为。若用与等体积、等浓度的氢氧化钠溶液混合,放出的热量______(填“大于”“小于”或“等于”,下同)。若用稀与等体积、等浓度的溶液混合,放出的热量______。
(3)将盐酸和未知浓度的溶液混合均匀后测量并记录溶液的温度,实验结果如图所示,实验中始终保持。下列叙述正确的是______(填标号)。
A.做该实验时环境温度低于
B.时,盐酸和氢氧化钠溶液恰好完全反应
C.溶液的浓度约为
D.该实验表明有水生成的反应都是放热反应
(4)现使用盐酸与溶液在如图所示的装置中进行中和反应。
回答下列问题:
①若大烧杯上不盖硬纸板,求得的焓变_______(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
②实验中若改用盐酸跟原溶液进行反应,与上述实验相比,所放出的热量______(忽略测量误差,填“相等”或“不相等”,下同),计算所得的中和热数值______。
③关于中和反应反应热的测定实验,下列说法正确的是______(填标号)。
A.向内筒加入稀碱液时,应当缓慢分批加入
B.实验中,应记录初始温度与反应过程中达到的最高温度
C.实验中,测量酸液的初始温度后,可以使用同一支温度计直接测量碱液的初始温度
D.实验过程中,若使用铁质搅拌器,会导致测得的中和反应反应热偏小
【答案】(1)A
(2) 小于 大于
(3)AB
(4) 偏大 相等 相等 B
【详解】(1)A.铝热反应是放热反应,A符合题意;
B.氯化铵与八水氢氧化钡的反应是吸热反应,B不符合题意;
C.碳酸氢钠分解是吸热反应,C不符合题意;
D.冰融化为水是物理变化,D不符合题意;
故选A;
(2)是弱酸,在水溶液中电离需要吸收热量,因此与等体积、等浓度的溶液反应时,放出的热量小于57.3 kJ;稀与溶液反应时,除了发生酸碱中和反应生成1 mol水放出57.3 kJ热量外,与反应生成沉淀的过程也会放出热量,因此总放出的热量大于57.3 kJ;
(3)A.由图可知,加入5 mL盐酸时溶液温度为,此时反应已经发生并放出热量,故实验环境初始温度一定低于,A正确;
B.当V1=30 mL时,溶液温度达到最高,说明此时反应放出的热量最多,即盐酸和氢氧化钠溶液恰好完全反应,B正确;
C.恰好完全反应时,V1=30 mL,则V2=(50-30)mL=20 mL,根据c(HCl)V1=c(NaOH)V2,可得c(NaOH)=,C错误;
D.该实验只能说明酸碱中和生成水的反应是放热反应,不能证明所有生成水的反应都是放热反应(如碳酸氢钠分解生成水是吸热反应),D错误;
故选AB;
(4)① 若大烧杯上不盖硬纸板,会导致部分热量散失,测得的最高温度偏低,温度差偏小,计算出的反应放热量偏小。由于中和反应的焓变,放热量偏小会导致计算求得的偏大;
② 反应放出的热量取决于生成水的物质的量。实验中若改用60 mL 0.55 mol/L盐酸,的物质的量均为0.025 mol,盐酸均过量,两次实验生成水的物质的量均为0.025 mol,故放出的热量相等;中和热是指在稀溶液中,强酸跟强碱发生中和反应生成1 mol液态水时所释放的热量,是一个定值,与反应物的用量无关,故计算所得的中和热数值相等;
③ A.向内筒加入稀碱液时,应当一次性迅速倒入,以减少热量散失,A错误;
B.实验中需要计算反应前后的温度差,故应记录初始温度(酸碱温度的平均值)与反应过程中达到的最高温度,B正确;
C.测量酸液的初始温度后,温度计上沾有酸液,若不洗净擦干直接测量碱液,酸碱中和放热会导致测得的碱液初始温度偏高,C错误;
D.铁质搅拌器导热性好,会导致热量散失,测得的温度差偏小,从而导致计算出的中和反应反应热偏大,D错误;
故选B。
3.50 mL 0.50 mol·L-1盐酸与50 mL 0.55 mol·L-1NaOH溶液在下图简易量热计中进行中和反应。通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热ΔH。回答下列问题:
(1)若a为金属材质,则本次实验的ΔH将______________(填“变大”、“变小”或“不变”),量热计内筒与外壳上口相平且垫隔热层的原因是___________________;若将盐酸浓度改为1 mol·L-1,NaOH溶液浓度改为1.1 mol·L-1,测得的温度差_____________(填“更大”“更小”或“相同”,下同),测得的中和热_________。
(2)若50 mL 0.50 mol·L-1盐酸与50 mL 0.55 mol·L-1NaOH溶液的密度都约为1 g·mL-1,起始温度都为T1,反应后最高温度为T2,发生中和反应后溶液的比热容c=4.18J·g-1·℃-1,请计算中和热ΔH=_____________
(3)已知25℃、101 kPa下,上述反应的中和热>-57.3 kJ·mol-1,实验值与理论值相差较大的原因不可能是___________。
a. 保温效果差、能量损失大
b. 温度计测量酸溶液后没有清洗
c. 量取盐酸溶液时仰视量筒
d. 反应过程中碱溶液是一次性迅速加入
e. 反应过程中没有使用仪器a上下反复搅动
(4)进行中和热ΔH的测定时,保持其他条件相同,使用下列酸碱组合:
①稀硫酸、NaOH溶液 ②醋酸溶液、氨水 ③浓硫酸、Ba(OH)2溶液
则,理论上测得的中和热数值由大到小的顺序为___________(填标号且用“>”号表示)。
【答案】(1) 变大 减少热量散失 更大 相同
(2)
(3)cd
(4)③>①>②
【详解】(1)若a为金属材质,导致热量散失,则本次实验的ΔH将变大;量热计内筒与外壳上口相平且垫隔热层的原因是尽可能减少热量散失,以减小误差;反应消耗的酸和碱的物质的量更大,生成的水的物质的量更大,放出的热量更多,测得的温度差更大;但中和热与生成的水的物质的量无关,测得的中和热ΔH相同;
(2)温度差为(T2-T1) ,该反应为NaOH+HCl=NaCl+H2O,由题意可知,氢氧化钠溶液浓度大于盐酸的浓度,因此反应时50mL 0.50mol/L盐酸完全反应,生成水的物质的量为0.50mol/L×0.05L=0.025mol,则该反应的中和热ΔH==;
(3)已知25℃、101 kPa下,上述反应的中和热>-57.3 kJ·mol-1,说明测得的热量数值偏小,有热量散失;
a. 保温效果差、能量损失大,测得的热量数值偏小,a不符合题意;
b. 温度计测量酸溶液后没有清洗,导致温度差减小,测得的热量数值偏小,b不符合题意;
c. 量取盐酸溶液时仰视量筒,导致测得的酸偏多,测得的热量数值偏大,c符合题意;
d. 反应过程中碱溶液是一次性迅速加入,操作准确,d符合题意;
e. 反应过程中没有使用仪器a上下反复搅动,反应不充分,测得的热量数值偏小,e不符合题意;
故选cd;
(4)浓硫酸稀释会放出大量热,且反应生成硫酸钡沉淀也会额外放热,因此实验③放出的总热量大于实验①;醋酸和一水合氨均为弱电解质,电离过程均会吸热,因此实验②放出的总热量小于实验①,故中和热数值由大到小的顺序为③>①>②。
4.50 mL 0.50 mol·L-1的盐酸与50 mL 0.55 mol·L-1的NaOH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反应反应热。
回答下列问题:
(1)从实验装置上看,图中尚缺少的一种玻璃仪器是___________。
(2)隔热层的作用是___________。
(3)倒入NaOH溶液的正确操作是___________(填字母)。
a.沿玻璃棒缓慢倒入 b.分三次少量倒入 c.一次迅速倒入
(4)假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1 g·cm-3,又知中和反应后生成的溶液的比热容c=4.18 J·g-1·℃-1。为了计算中和反应反应热,某学生的实验记录数据如下:
实验序号
反应物的温度/℃
反应前体系
的温度t1/℃
反应后体系
的温度t2/℃
盐酸
氢氧化钠溶液
1
20.0
20.1
___________
23.2
2
20.2
20.4
___________
23.4
3
20.3
20.3
___________
24.2
4
20.5
20.6
___________
23.6
完成表格并依据该学生的实验数据,计算该实验中生成1 mol水时放出的热量为___________ kJ(结果保留一位小数)。
【答案】(1)玻璃搅拌器
(2)减少实验过程中的热量损失
(3)c
(4) 20.05 20.3 20.3 20.55 51.8
【详解】(1)从实验装置上看,图中尚缺少一种搅拌使酸碱充分混合反应,体系温度均匀的玻璃仪器,故为玻璃搅拌器;
(2)隔热层能够减少实验过程中体系与外界之间的热量交换,降低热量散失带来的实验误差,保证测得的温度变化为中和反应放出的热量。故隔热层的作用是:减少实验过程中的热量损失;
(3)缓慢、分次倒入会造成大量热量散失,导致温差测量偏小,误差偏大,故选c;
(4)为酸碱温度平均值,实验序号1:、2:、3:、4:;四次实验温度差的值分别为3.15℃、3.1℃、3.9℃、3.05℃,第三次明显偏大,舍弃,则最终温度差平均值为;溶液总质量:(50mL+50mL)×1g/mL=100g,,,由于HCl少量,生成水的物质的量,放出总热量:,生成1mol水放热:。
5.请回答下列问题。
(1)用盐酸与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放出的热量可计算中和热。回答下列问题:
①烧杯间填满碎泡沫塑料的作用是________。
②若大烧杯上改为盖薄铁板,求得的反应热数值________(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。
③若通过实验测定产生的热量为1.42kJ,请写出该反应的热化学方程式:________。
(2)一定条件下,在水溶液中均为1mol的以下离子:、、、、的能量(kJ)相对大小如图所示,则的________。
【答案】(1)
保温、隔热,减少热量散失
偏小
(2)
-117
【详解】(1)① 中和热测定实验的关键是准确测定反应体系的温度变化,必须尽量避免热量损失。因此,在烧杯间填满碎泡沫塑料的作用是保温、隔热,减少热量散失。
② 薄铁板是热的良导体,若将大烧杯上的盖板改为薄铁板,会导致反应过程中部分热量散失到环境中,使得测得的最高温度偏低,温度差偏小,从而计算求得的反应热数值偏小。
③ 实验中使用的盐酸中的物质的量为, 的物质的量为。过量,反应生成的水的物质的量以为准,即生成。生成 时放出的热量,则生成 时放出的热量为 。故该反应的热化学方程式为。
(2)根据图象可知,氯元素化合价为 的 相对能量为 ,化合价为的相对能量为,化合价为的相对能量为 。对于反应 ,其焓变 等于生成物总能量减去反应物总能量,。
6.化学反应的能量变化通常表现为热量的变化,因此反应热的研究对于化学学科发展具有重要意义。
Ⅰ.“嫦娥二号”卫星使用液态四氧化二氮和液态偏二甲肼()作推进剂。与偏二甲肼燃烧产物只有、、,并放出大量热,已知10.0 g液态偏二甲肼与足量液态四氧化二氮完全燃烧可放出425 kJ热量。
(1)该反应的热化学方程式为_____________。
Ⅱ.利用图中所示装置测定中和反应反应热的实验步骤如下:
①用量筒量取100 mL 0.50 mol·L-1盐酸倒入小烧杯中,测出盐酸温度;
②用另一量筒量取100 mL 0.55 mol·L-1溶液,并用同一温度计测出其温度;
③将和盐酸溶液一并倒入小烧杯中,设法使之混合均匀,测得混合液最高温度。
回答下列问题:
(2)仪器a的作用是___________ 。烧杯间填满碎泡沫塑料的作用是___________ 。
(3)实验中改用80 mL0.50 mol·L-1盐酸跟80 mL0.55 mol·L-1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”)。反应过程中溶液的浓度为0.55 mol·L-1,不是0.50 mol·L-1的原因是___________ 。
(4)现将一定量的稀氢氧化钠溶液、稀氢氧化钙溶液、稀氨水分别和1 L 1 mol·L-1的稀盐酸恰好完全反应,其反应热分别为,则的大小关系为___________ 。
(5)假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1 g·cm-3,又知中和反应后生成溶液的比热容c=4.18 J·g-1·℃-1。为了计算中和反应反应热,某学生实验记录数据如图:
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
20.2
23.2
2
20.2
20.4
23.4
3
20.3
20.5
25.6
依据实验数据计算,该实验测得的中和反应反应热=___________ kJ·mol-1(结果保留一位小数)。
(6)该同学做实验时有些操作不规范,造成测得的中和反应的偏大,请你分析可能的原因是___________(填字母)。
A.测量盐酸的温度后,温度计没有用水冲洗干净,然后去测溶液的温度
B.把量筒中的氢氧化钠溶液倒入小烧杯时动作迟缓
C.做本实验的当天室温较高
D.将50 mL 0.55 mol·L-1氢氧化钠溶液错取成了50 mL 0.55 mol·L-1的氨水
【答案】(1)
(2) 搅拌,使酸和碱充分混合 保温、隔热,减少实验过程中的热量损失
(3) 不相等 确保盐酸被完全中和
(4)
(5)-51.8
(6)ABD
【详解】(1)依据反应物和生成物,写出反应方程式并配平得到,随后计算1 mol燃烧放出的热量,,10.0 g的物质的量为:,则;
(2)仪器a的名称是环形玻璃搅拌器,它的作用是搅拌,使酸和碱充分混合,加快反应速率,使小烧杯内液体温度上下一致;中和热测定实验成败的关键是保温工作,大小烧杯之间填满碎泡沫塑料的作用是减少实验过程中的热量损失;
(3)实验中改用80 mL 0.50 mol·L-1盐酸跟80 mL 0.55 mol·L-1溶液进行反应,与上述实验相比,反应物的物质的量减少,所放出的热量不相等(减少);反应过程中溶液的浓度为0.55 mol·L-1不是0.50 mol·L-1的原因是确保盐酸被完全中和,使生成水的量与计算值一致;
(4)与稀盐酸恰好完全反应,用稀氢氧化钠溶液则正好是中和热,,稀氢氧化钙为可溶性强碱溶液,其反应热也正好是中和热,用稀氨水,反应过程弱碱电离需要吸热,导致放出热量较少,是负值增大,,故的大小关系为;
(5)从表中数据分析,反应前后体系温度差值,1号实验溶液起始均温为,温差为3.1℃,2号实验溶液起始均温为,温差为3.1℃,3号实验溶液起始均温为,温差为5.2℃,3号值与其它值偏差较大而舍弃,故平均温差为3.1℃,溶液总质量,放出热量,生成水的物质的量,;
(6)A.测量盐酸的温度后,温度计没有用水冲洗干净,然后去测溶液的温度,提前中和放热,测得溶液起始温度偏高,偏小,放热变少,偏大,A正确;
B.把量筒中的氢氧化钠溶液倒入小烧杯时动作迟缓,反应放出的热量会提前散失到环境中,测得的最高温度偏低,偏小,放热变少,偏大,B正确;
C.做本实验的当天室温较高,只要装置保温效果正常,酸碱反应的温差变化只由反应放热量决定,室温高低不会显著改变测得的,对几乎无影响,C错误;
D.错取成氨水,反应过程弱碱电离需要吸热,导致放出热量较少,偏大,D正确;
故答案选ABD。
7.已知稀酸与稀碱中和生成1 mol H2O(l)的反应热叫作中和热,某学习小组拟用如图所示装置来测定中和热。
其主要过程如下:
Ⅰ.测定强酸强碱的中和热
(1)该组同学共设计出以下3种测定方案,通过测定反应过程中释放的热量来计算反应热(ΔH中和)。
A.测定50 mL 0.55 mol·L-1的HCl溶液与50 mL 0.55 mol·L-1的NaOH溶液反应所放出的热量
B.测定50 mL 0.55 mol·L-1的HCl溶液与50 mL 0.50 mol·L-1的NaOH溶液反应所放出的热量
C.测定50 mL 0.50 mol·L-1的HCl溶液与50 mL 0.55 mol·L-1的NaOH溶液反应所放出的热量
请选出合理的方案:____。理由是 __________________。写出该反应的离子方程式:___________________________。
(2)取50 mL 0.55 mol·L-1的NaOH溶液和50 mL 0.50 mol·L-1的HCl溶液进行实验,实验数据如下表:
实验序号
起始温度t1/℃
终止温度t2/℃
盐酸
NaOH溶液
混合溶液
1
21.0
21.1
24.3
2
21.2
21.4
24.5
3
21.5
21.6
24.7
4
20.9
21.1
25.8
近似认为0.55 mol·L-1 NaOH溶液和0.50 mol·L-1 HCl溶液的密度都是1 g·cm-3,中和后生成溶液的比热容c=4.18 J·g-1·℃-1.则中和热ΔH中和=_______(取小数点后一位)。
(3)上述实验结果与-57.3 kJ·mol-1有偏差,产生这种偏差的原因是____。
A.用温度计测定稀盐酸起始温度后直接测定NaOH溶液的温度
B.分多次把NaOH溶液倒入盛有盐酸的内筒中
C.量取盐酸时俯视读数
Ⅱ.测定醋酸与NaOH溶液的中和热
该组同学设计出以下测定方案,通过测定反应过程中释放的热量来计算中和热(ΔH'中和)。测定50 mL 0.50 mol·L-1醋酸溶液与50 mL 0.55 mol·L-1的NaOH溶液反应放出的热量。
(4)计算的中和热_______-57.3kJ·mol-1 (填“大于”、“等于”、“小于”)。该同学坚持将环形铜丝代替玻璃搅拌器,你认为可不可行?____,理由是_________________。
【答案】(1) BC 为确保酸或碱完全中和,通常使其中一种反应物稍稍过量,这样能保证另一种反应物完全反应,准确计算生成水的物质的量,减小实验误差;若两种反应物物质的量相等,如方案A,操作中若有反应物损失,易导致反应不完全,误差相对较大。
(2)
(3)ABC
(4) 大于 不可行 铜丝是热的良导体,会快速传导反应放出的热量,导致热量散失,测得的温度差偏小,实验误差过大,无法准确测定中和热
【详解】(1)为确保酸或碱完全中和,通常使其中一种反应物稍稍过量,这样能保证另一种反应物完全反应,准确计算生成水的物质的量,减小实验误差;若两种反应物物质的量相等,如方案A,操作中若有反应物损失,易导致反应不完全,误差相对较大。故选BC,该反应的离子方程式:;
(2)计算中和热,舍去异常数据:实验4的终止温度与其他组偏差过大,属于异常值,舍去。计算每组的温度差:实验1:平均起始温度,温度差,实验2:平均起始温度,温度差实验3:平均起始温度,温度差;计算平均温度差:;计算反应放出的热量:溶液总质量,根据公式,代入数据得:;计算生成水的物质的量:HCl的物质的量,NaOH过量,故;计算中和热:中和热为生成的反应热,因此:。
(3)A.温度计测定盐酸后直接测NaOH,残留的HCl与NaOH反应放热,使NaOH起始温度读数偏高,计算的温度差偏小,放热Q偏小,中和热绝对值偏小;
B.分多次倒入NaOH,反应过程中热量散失到空气中,温度差偏小,放热Q偏小,中和热绝对值偏小;
C.量取盐酸时俯视读数,盐酸体积偏小,HCl物质的量偏小,生成水的物质的量偏小,但计算时仍按0.025 mol计算,导致中和热绝对值偏小;
因此答案为ABC。
(4)中和热大小比较:醋酸是弱酸,电离过程需要吸收热量,因此醋酸与NaOH中和时,实际放出的热量比强酸强碱中和少,中和热的绝对值小于,即计算的中和热大于,为负值,数值越大,放热越少。环形铜丝的可行性:不可行。理由:铜丝是热的良导体,会快速传导反应放出的热量,导致热量散失,测得的温度差偏小,实验误差过大,无法准确测定中和热。
1.(2026·云南·高考真题)下列装置或试剂能达到实验目的的是
A.蛋白质的变性
B.中和反应反应热的测定
C.Fe(OH)3胶体的制备
D.氯气的制备
A.A B.B C.C D.D
【答案】A
【详解】A.硝酸银中的Ag+是重金属离子,能破坏蛋白质的空间结构,使其失去生物活性,发生变性,A能达到实验目的;
B.装置图中缺少杯盖,热量散失严重,会导致测得的中和热数值偏小,B不能达到实验目的;
C.制备Fe(OH)3胶体是向沸水中滴加饱和FeCl3溶液,继续煮沸至液体呈红褐色,图中是将饱和FeCl3溶液滴入NaOH溶液中,会直接发生反应生成的是Fe(OH)3沉淀,C不能达到实验目的;
D.MnO2与浓盐酸反应制取氯气(),需要加热条件,图中装置没有酒精灯加热,反应无法发生,D不能达到实验目的;
故选A。
2.(2025·天津·高考真题)下图是简易量热计装置示意图,下列反应的反应热不适宜用该装置测定的是
A.BaO和足量的水 B.Al和足量的NaOH溶液
C.ZnO和足量的稀硫酸 D.KOH溶液和足量的稀盐酸
【答案】B
【详解】A.BaO与水反应生成Ba(OH)2,为放热反应,无气体生成,反应在溶液中进行,热量损失少,适宜用简易量热计测定,A不符合题意;
B.Al与NaOH溶液反应生成H2气体,气体逸出时会带走部分热量,导致热量测量不准确,不适宜用简易量热计测定,B符合题意;
C.ZnO与稀硫酸反应生成ZnSO4和水,为放热反应,无气体生成,反应在溶液中进行,热量损失少,适宜用简易量热计测定,C不符合题意;
D.KOH与稀盐酸的中和反应,为放热反应,无气体生成,反应在溶液中进行,热量损失少,适宜用简易量热计测定,D不符合题意;
故选B。
学科网(北京)股份有限公司
学科网(北京)股份有限公司
学科网(北京)股份有限公司1 / 10
学科网(北京)股份有限公司
学科网(北京)股份有限公司
学科网(北京)股份有限公司
$
专题01 中和反应反应热的测定
类型一 中和反应热测定实验仪器、试剂选择
1.【答案】(1)玻璃搅拌器
(2)BC
(4) < 1.5
2.【答案】(1) 玻璃搅拌器(或环形玻璃搅拌棒) acd 不相等 相等
3.【答案】(1)BC
(2)-53.5kJ/mol
(3)ABC
(4) 不可行 铜丝导热性强,易导致热量散失,造成实验误差
(5)
4.【答案】(1) 放热 A 352
(2) 温度计未放入内筒溶液中 玻璃搅拌器 > 醋酸是弱酸,电离过程需要吸收热量,导致中和反应放出的总热量减少, 变大
类型二 中和反应反应热测定实验操作
5.【答案】(1)上下移动
(2)使基本完全反应
(3)减少热量损失
(4)-55.2
(5) 大于 是弱酸,电离时要吸收热量
6.【答案】(1)10.0
(2)玻璃搅拌器
(3)使氢氧化钠溶液充分反应,减小实验误差
(4)3.95
(5)-52.8kJ/mol
(6)BCD
(7)
7.【答案】(1)环形玻璃搅拌棒
(2) 不相等 相等
(3)偏小
(4)-56.8
8.【答案】(1)11.0
(2)环形玻璃搅拌棒
(3)保温、隔热,减少热量散失
(4) BC 为弱碱,电离过程需要吸收热量
类型三 中和反应反应热测定改进试验
9.【答案】(1)温度计
(2)铝是热的良导体,易导热导致热量散失,且铝能与酸反应,干扰实验
(3)AC
(4) -55.2 ABC
(5) 向的溶液中加入足量铁粉,充分反应,测得该反应的热量变化为
10.【答案】(1)玻璃搅拌棒
(2) 温度计显示的最高温度
(3)不正确,实验中NaOH溶液过量,即使有残留,加入的NaOH也能保证盐酸完全反应
(4) 不相等 相等
(5) 偏小 偏大 偏大
11.【答案】(1)低于
(2)不能
(3)吸热
(4) (环形)玻璃搅拌器 保温,减少实验过程中的热量损失
(5) 3.0 -50.16
(6)C
(7)偏大
12.【答案】D
类型四 中和反应反应热测定误差分析
13.【答案】(1)温度计;
(2)57.12;
(3) 不相等; 变小; 是弱酸,只是少部分电离,在反应时发生电离时要吸热,故中和时放热较少;
(4)bd;
14.【答案】(1)3.4
(2)烧杯、容量瓶、胶头滴管
(3)玻璃搅拌棒
(4)保温,防止热量散失
(5) 3.2 -53.5 实验装置保温、隔热效果差或量取溶液的体积时仰视读数或分多次把溶液倒入盛有稀硫酸的小烧杯中或用温度计测定溶液起始温度后直接测定稀硫酸起始温度等合理答案
15.A
16.D
1.【答案】(1) 量筒 C 确保盐酸完全被中和,保证生成的物质的量与盐酸中的物质的量一致,从而准确计算中和热
(2) 偏高
2.【答案】(1)A
(2) 小于 大于
(3)AB
(4) 偏大 相等 相等 B
3.【答案】(1) 变大 减少热量散失 更大 相同
(2)
(3)cd
(4)③>①>②
4.【答案】(1)玻璃搅拌器
(2)减少实验过程中的热量损失
(3)c
(4) 20.05 20.3 20.3 20.55 51.8
5.【答案】(1)
保温、隔热,减少热量散失
偏小
(2)
-117
6.【答案】(1)
(2) 搅拌,使酸和碱充分混合 保温、隔热,减少实验过程中的热量损失
(3) 不相等 确保盐酸被完全中和
(4)
(5)-51.8
(6)ABD
7.【答案】(1) BC 为确保酸或碱完全中和,通常使其中一种反应物稍稍过量,这样能保证另一种反应物完全反应,准确计算生成水的物质的量,减小实验误差;若两种反应物物质的量相等,如方案A,操作中若有反应物损失,易导致反应不完全,误差相对较大。
(2)
(3)ABC
(4) 大于 不可行 铜丝是热的良导体,会快速传导反应放出的热量,导致热量散失,测得的温度差偏小,实验误差过大,无法准确测定中和热
1.【答案】A
2.B
学科网(北京)股份有限公司
学科网(北京)股份有限公司
学科网(北京)股份有限公司1 / 10
学科网(北京)股份有限公司
学科网(北京)股份有限公司
学科网(北京)股份有限公司
$
相关资源
示范课
由于学科网是一个信息分享及获取的平台,不确保部分用户上传资料的 来源及知识产权归属。如您发现相关资料侵犯您的合法权益,请联系学科网,我们核实后将及时进行处理。