专题13 中和反应反应热的测定——备战2022年高考化学之突破教材实验热点

专题13  中和反应反应热的测定 1．反应原理  H+(aq)+OH-(aq)H2O(l)  ΔH=-57.3 kJ·mol-1通过测定一定量的酸、碱溶液在反应前后温度的变化，计算反应放出的热量，由此得中和热。2．实验装置3．实验用品大烧杯（500 mL）、小烧杯（100 mL)、环形玻璃搅拌棒、量筒（50 mL)两个、温度计、泡沫塑料或纸条、泡沫塑料板或硬纸板（中心有两个小孔）、盐酸（0.50 mol·L−1）、氢氧化钠溶液（0. 55 mol·L−1）4．实验步骤5．实验说明（1）中和热的测定实验中，NaOH溶液的浓度稍大于盐酸的浓度是确保HCl反应完全。若采用的酸、碱浓度相等，可采用碱体积稍过量的方法达到这个目的。（2）中和热的计算公式ΔH= kJ/mol（3）实验中若用弱酸（或弱碱）代替强酸（或强碱），因弱酸（或弱碱）电离出H+（或OH−）需要吸收热量，故测定的中和热的数值偏小；若用浓硫酸与强碱反应测定中和热，因浓硫酸稀释要放热，故测定的中和热的数值偏大。（4）要提高反应热测定的准确性，应注意“快”（实验操作要快，尽量减少热量散失）、“准”（准确测量液体温度和液体体积）、“稀”（浓度不宜过大，避免稀释放热，也要避免浓度过小）。（5）要使用同一支温度计，温度计的水银球要完全浸入溶液中，读出变化过程中的最高温度。（6）环形玻璃搅拌棒不能用铁丝代替，若用铁丝代替，会因铁丝与酸反应放出热量，且铁丝传热快而使测试结果不准确。（7）对于定量实验，需重复实验步骤，取3次实验数据的平均值，但相差太大的数据应舍弃。6．误差分析（1）分析的依据看实验中有哪些因素能造成(t终−t始)出现误差。若(t终−t始)偏大，则|ΔH|偏大；若(t终−t始)偏小，则|ΔH|偏小。（2）误差分析实例50 mL 0.50 mol/L盐酸与50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液反应的误差分析：引起误差的实验操作t终−t始|ΔH|保温措施不好偏小偏小搅拌不充分偏小偏小所用酸、碱浓度过大偏大偏大用同浓度的氨水代替NaOH溶液偏小偏小用同浓度的醋酸代替盐酸偏小偏小用50 mL 0.50 mol/L NaOH溶液偏小偏小反应热答题规范指导（1）用“焓变(ΔH)”表示反应热时，ΔH>0表示吸热，ΔH<0表示放热，因而，ΔH后所跟数值需要带“＋”、“－”符号。（2）描述反应热时，无论是用“反应热”、“焓变”表示还是用ΔH表示，其后所跟数值需要带“＋”、“－” 符号。（3）由于中和反应和燃烧均是放热反应，表示中和热和燃烧热时可不带“－”号。利用如图所示装置测定中和热的实验步骤如下：①用量筒量取50 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50 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液，并用同一温度计测出其温度；③将NaOH溶液倒入小烧杯中，设法使之混合均匀，测得混合液最高温度。回答下列问题：（1）为什么所用NaOH溶液要稍过量？__________________________。 （2）倒入NaOH溶液的正确操作是__________(填序号)。 A.沿玻璃棒缓慢倒入B.分三次少量倒入C.一次迅速倒入（3）使盐酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作是________(填序号)。 A.用温度计小心搅拌 B.揭开硬纸片用玻璃棒搅拌 C.轻轻地振荡烧杯 D.用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒轻轻地搅动 （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ΔH1、ΔH2、ΔH3，则ΔH1、ΔH2、ΔH3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。为了计算中和热，某学生实验记录数据如下：依据该学生的实验数据计算，该实验测得的中和热ΔH＝__________(结果保留一位小数)。 （6）________(填“能”或“不能”)用Ba(OH)2溶液和硫酸代替氢氧化钠溶液和盐酸，理由是_________________。 【答案】（1）确保盐酸被完全中和 （2）C （3）D （4）ΔH1＝ΔH2<ΔH3 （5）－51.8 kJ·mol－1（6）不能  H2SO4与Ba(OH)2反应生成BaSO4沉淀的生成热会影响中和热的测定 【解析】（1）在中和热的测定实验中为了确保反应物被完全中和，常常使加入的一种反应物稍微过量一些。 （2）为了减小热量损失，倒入NaOH溶液应该一次迅速倒入。 （3）使盐酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作：用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒轻轻地搅动。 （4）稀氢氧化钠溶液和稀氢氧化钙溶液中溶质都完全电离，它们的中和热相同，稀氨水中的溶质是弱电解质，它与盐酸的反应中一水合氨的电离要吸收热量，故反应热的数值要小一些(注意中和热与ΔH的关系)。 （5）取三次实验的平均值代入公式计算即可。 （6）因为硫酸与Ba(OH)2溶液反应生成BaSO4沉淀的生成热会影响反应中和热的测定，故不能用Ba(OH)2溶液和硫酸代替氢氧化钠溶液和盐酸。【易错警示】正确理解中和热，注意操作与计算细节 （1）中和热不包括离子在水溶液中的生成热、物质的溶解热、电解质电离时的热效应。 （2）酸碱溶液应当用稀溶液(0.1～0.5 mol·L－1)。若溶液浓度过大，溶液中阴、阳离子间的相互牵制作用就大，电离程度达不到100%，这样使酸碱中和时产生的热量会消耗一部分补偿电离时所需的热量，造成较大误差。（3）使用两只量筒分别量取酸和碱。（4）使用同一支温度计，分别先后测量酸、碱及混合液的最高温度，测完一种溶液后，必须用水冲洗干净并用滤纸擦干。（5）取多次实验t1、t2的平均值代入公式计算，而不是结果的平均值，计算时应注意单位的统一。1．在测定中和热的实验中，下列说法正确的是（    ）A．用环形铜质搅拌棒搅拌使反应充分，减小实验误差B．为防止液体溅出，实验过程中将碱液缓缓倒人酸液中C．实验中加人的HCl与NaOH的物质的量之比为1：1D．为准确测定反应过程中的温度变化，温度计的水银球应置于液体中间2．利用如图所示装置测定中和热的实验步骤正确的是（    ）A．用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒上下轻轻地搅动B．为了减小热量损失，倒入NaOH溶液应该分多次迅速倒入C．烧杯如不盖硬纸板，不影响测得的中和热数值D．用温度计先测量盐酸温度，再用同一支温度计测量氢氧化钠溶液温度，并做好记录3．在中和热测定的实验中不需要用到的仪器是（　　）A．量筒 B．温度计 C．环形玻璃搅拌棒 D．天平4．某同学在实验报告中写有以下操作和实验数据，其中合理的是 (   )A．用托盘天平称取11.70g食盐B．用酸式滴定管量取25.00mL已知浓度的KMnO4溶液C．用pH试纸测得某溶液的pH值为3.5D．用简易量热计测定盐酸与NaOH溶液反应的中和热 △H=-58.1 kJ/mol5．强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热效应为H+（aq）+OH−（aq）=H2O（l）　ΔH=−57.3 kJ/mol。稀醋酸、浓硫酸、稀硝酸分别与0.1 mol·L−1的NaOH溶液恰好完全反应，放出的热量与消耗NaOH溶液的体积之间的关系如图所示（CH3COOH电离要吸热）。则下列描述正确的是A．A表示稀硝酸与NaOH溶液的反应B．B表示稀醋酸与NaOH溶液的反应C．b=5.73D．C表示浓硫酸与NaOH溶液的反应6．已知：H+(aq) + OH-(aq) = H2O(l) ΔH =  -57.3 kJ/mol。某同学使用右图所示的装置、盐酸 ( 0.50 mol/L 50 mL ) 和 NaOH 溶液 ( 0.50 mol/L 50 mL) 测定中和热。下列关于该实验的说法 ， 不正确的是（   ）A．若将盐酸换为醋酸进行该实验，测得ΔH 应大于-57.3 kJ/molB．为使盐酸完全中和， 应将 NaOH 溶液浓度升至 0.55 mol/LC．若小烧杯杯口未与大烧杯杯口相平， 测得的中和热会偏大D．若混合溶液时不慎将 5 mL NaOH 溶液洒出， 测得中和反应的焙变ΔH 会偏大7．中和热测定实验中，用50mL0.50mol/L盐酸和50mL0.55mol/LNaOH进行实验，下列说法错误的是（　　）A．改用60mL 0.50mol/L盐酸跟50mL 0.55 mol/L NaOH溶液反应，求得中和热数值和原来相同B．用50mL 0.50mol/L盐酸和50mL 0.55mol/L NaOH溶液进行实验比用50mL0.50mol/L盐酸和50mL 0.50mol/L NaOH测得的数值准确C．酸碱混合时，量筒中NaOH溶液应慢慢倒入小烧杯中，再用环形玻璃搅拌棒搅拌D．装置中的大小烧杯之间填满碎泡沫塑料的作用是保温隔热、减少热量损失8．用一定浓度的NaOH稀溶液与稀盐酸进行中和反应反应热的测定实验时，中和热的实验数值稍小于，产生这种偏差的原因不可能是A．实验用NaOH稀溶液浓度稍大于稀盐酸浓度B．实验时搅拌速度慢C．分2~3次把NaOH溶液倒入盛有稀盐酸的小烧杯中D．用量取完稀盐酸的量筒直接量取氢氧化钠溶液9．将V1 mL1.00mol·L-1HCl溶液和V2mL未知浓度的NaOH溶液混合均匀后测量并记录溶液温度，实验结果如图所示(实验中始终保持V1+V2=50mL，下列叙述不正确的是 A．当V1=30mL时，实验测得的中和热数值最大B．做该实验时环境温度低于22℃C．NaOH溶液的浓度约为1.50mol·L-1D．该实验表明化学能可转化为热能10．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，会使中和热测定值偏大11．某实验小组用0.50mol·L-1氢氧化钠溶液和0.50mol·L-1硫酸溶液进行中和热的测定。（1）倒入NaOH溶液的正确操作是_______________(从下列选出)。A．沿玻璃棒缓慢倒入B．一次迅速倒入C．分三次少量倒入（2）使硫酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作是_________(从下列选出)。A．用温度计小心搅拌B．揭开硬纸片用玻璃棒搅拌C．轻轻地振荡烧杯D．用套在温度计上的环形玻璃棒搅拌棒轻轻地搅动（3）取50mLNaOH溶液和30mL硫酸溶液进行实验，实验数据如下表。请填写下表中的空白：近似认为0.50mol·L-1氢氧化钠溶液和0.50mol·L-1硫酸溶液的密度都是1g·cm-3，中和后生成溶液的比热容c=4.18J/(g·℃)。 起始温度t1/℃终止温度t2/℃温度差平均值(t2-t1)/℃H2SO4NaOH平均值126.226.026.130.1__________227.027.427.233.3325.925.925.929.8426.426.226.330.4（4）计算中和热△H=______________(取小数点后一位)。（5）不能用Ba(OH)2和硫酸代替盐酸和氢氧化钠溶液，理由是_________________。12．中和热的测定实验(如图)。①量取反应物时，取50mL0.50 mol∙L−1的盐酸，还应加入的试剂是________(填序号)。A．50mL0.50 mol∙L−1NaOH溶液B．50mL0.55 mol∙L−1NaOH溶液C．1.0gNaOH固体②在该实验过程中，该同学需要测定的实验数据有________(填序号)。A．盐酸的浓度          B．盐酸的温度C．氢氧化钠溶液的浓度    D．氢氧化钠溶液的温度E．水的比热容          F．反应后混合溶液的终止温度③若用50mL0.5 mol∙L−1醋酸溶液代替上述盐酸测定中和热，所得数据________。(填“偏大”或“偏小”或“不变”)13．50mL0.50mol/L盐酸与50mL0.55mol/LNaOH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的反应热。请回答下列问题：（1）从实验装置上看，图中缺少的一种玻璃仪器是_____________。（2）若三次平行操作测得数据中，起始时盐酸与NaOH溶液平均温度相同，而终止温度与起始温度差(t2－t1)分别为①3.3℃、②3.5℃、③4.5℃，则最终代入计算式的温度差的平均值为________℃。（3）下列对中和反应反应热测定实验的说法错误的是（____________）A．一组完整实验数据需要测温度3次B．量热计中的隔热层可以减少实验过程中的热量散失C．可用铜做的搅拌器代替玻璃搅拌器，因铜和盐酸不反应D．在量取NaOH溶液和HCl溶液体积时均仰视，测得中和热数值将偏大（4）用一定浓度的盐酸和NaOH溶液测得中和热数值为ΔH1，若将盐酸改为相同体积、相同浓度的醋酸，测得中和热数值为ΔH2，则ΔH1与ΔH2的关系为ΔH1________(填“<”“>”或“＝”)ΔH2，理由是_____________________________________。14．用一定浓度的稀盐酸与稀NaOH溶液在图1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热。已知强酸与强碱的中和热为57.3kJ/mol，水的比热容为4.2J/(g·℃)，有关热量与比热容的计算公式：Q=m×c×△t（Q为热量，m为物质的质量，c为比热容，△t物质温度的变化值）回答下列问题：（1）从实验装置上看，图1中尚缺少的一种玻璃用品是：__。（2）将V1mL1.0mol/LHCl溶液和V2mL未知浓度的NaOH溶液混合均匀后测量并记录溶液温度，实验结果如图2所示(实验中始终保持V1＋V2=50mL)。下列叙述正确的是（________）A．做该实验时环境温度为22℃B．该实验表明化学能可以转化为热能C．NaOH溶液的浓度约是1.50mol/LD．该实验表明有水生成的反应都是放热反应（3）根据图2及题中所给数据算出HCl与NaOH恰好反应时的温度变化值约为__。（保留整数，计算时可将稀溶液的密度及比热容看成与水近似相同，且溶液混合时体积变化忽略不计，强酸与强碱的中和热为57.3kJ/mol）；（4）而根据图2的温度变化可读出温度变化值约7℃；上述实验数值结果与理论计算结果偏差，产生偏差的原因可能是__（填字母）。a.实验装置保温、隔热效果差b.量取NaOH溶液的体积时仰视读数c.分多次把NaOH溶液倒入盛有盐酸的小烧杯中d.用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定HCl溶液的温度15．某实验小组用0.50 mol·L-1NaOH溶液和0.50 mol·L-1硫酸溶液进行中和热的测定。Ⅰ．配制0.50 mol·L-1NaOH溶液。（1）若实验中大约要使用245 mL NaOH溶液，至少需要称量NaOH固体________g。（2）从下图中选择称量NaOH固体所需要的仪器(填字母)：________。名称托盘天平(带砝码)小烧杯坩埚钳玻璃棒药匙量筒仪器序号abcdefⅡ．测定稀硫酸和稀NaOH中和热的实验装置如下图所示。（3）写出该反应的热化学方程式(中和热ΔH= -57.3 kJ·mol-1)：____________________。（4）取50 mL NaOH溶液和30 mL硫酸溶液进行实验，实验数据如下表。温度实验编号起始温度t1/℃终止温度t1/℃温度差平均值(t2 — t1)/℃H2SO4NaOH平均值126.226.026.130.1 225.025.225.131.2 325.925.925.929.8 426.426.226.330.4 ①请填写表中的空白：温度差平均值____________℃。②近似认为0.50 mol·L-1NaOH溶液和0.50 mol·L-1硫酸溶液的密度都是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＝________(取小数点后一位)。③上述实验数值结果与57.3 kJ·mol-1有偏差，产生偏差的原因可能是________(填字母)。a．实验装置保温、隔热效果差b．量取NaOH溶液的体积时仰视读数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H2SO4溶液的温度