中和热的测定

中和热

在稀溶液中，强酸跟强碱发生中和反应生成1 mol液态水时的反应热叫做中和热． 1. 必须是酸和碱的稀溶液，因为浓酸溶液和浓碱溶液在相互稀释时会放热· 2. 强酸和强碱的稀溶液反应才能保证H⁺(aq)+OH^-(aq)====H₂O(l)中和热均为57.3 kJ·mol^-1，而弱酸或弱碱在中和反应中由于电离吸收热量，其反应热小于57.3 kJ·mol^-1； 3．以生成1 mol水为基准．

定义

在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应生成1 mol液态水时所释放的热量叫做中和热．

要点：

1．必须是酸和碱的稀溶液，因为浓酸溶液和浓碱溶液在相互稀释时会放热．

2．强酸和强碱的稀溶液反应才能保证H⁺(aq)+OH^-(aq)====H₂O(l)中和热均为57．3 kJ·mol^－1，而弱酸或弱碱在中和反应中由于电离吸收热量，其中和热小于57．3 kJ·mol^－1；

3．以生成1 mol水为基准。

4.反应不可以生成沉淀（如Ba(OH)₂+H₂SO₄=BaSO₄+2H₂O)

注意点

中和热是以生成1 mol H2O所放出的热量来测定的，因此书写它们的热化学方程式时，应以生成1 mol水为标准来配平其余物质的化学计量数，例如：

KOH(aq)+ 1/2H2SO4(aq)=1/2K2SO4(aq)+H2O(l) ΔH=－57．3 kJ/mol

实质

H+ + OH- =H2O，当强酸与强碱在稀溶液中发生中和反应时，都有：

中和热测定仪器

H+(aq) + OH- (aq) = H2O(l)；△H =-57.3kJ/mol

实例

发生中和反应时，由于所用的酸和碱有强弱不同，又有一元、二元或多元之分，因而中和热各不相同。

一元强酸跟一元强碱的中和热

一元强酸跟一元强碱中和时，中和热为57.3 kJ/mol。

一元弱酸跟一元强碱的中和热

如果有一元弱酸或弱碱参加中和反应，其中和热所放出热量一般都低于57.3 kJ/mol，也有个别高于57.3 kJ/mol的。这主要取决于弱酸或弱碱电离时吸热还是放热。

一般地说，弱酸或弱碱的电离是吸热的，因此，中和反应所放出的热量还要扣除电离时吸收的那部分热量，中和热也就低于57.3 kJ/mol。例如，1 mol CH3COOH跟1 mol NaOH溶液反应时，中和热是56.0 kJ/mol。

有的弱电解质电离时是放热的。例如，1 mol氢氟酸电离时放出10.4 kJ/mol热量。当它跟1 mol NaOH溶液反应时，中和热是67.7 kJ/mol。

二元酸跟一元强碱的中和热

二元酸的电离是分两步进行的，两个H+的中和热各不相同。中和*个H+的中和热，等于57.3 kJ/mol减去二元酸电离出*个H+所吸收的热量ΔH1；中和第二个H+的中和热，等于57.3 kJ/mol减去二元酸电离出第二个H+所吸收的热量ΔH2。因此，二元酸跟一元强碱的中和热ΔH可用下式表示：

ΔH=-〔2×57.3 kJ/mol－（ΔH1+ΔH2）〕

多元酸跟一元强碱的中和热

三元酸跟一元强碱的中和热为ΔH，三元酸里的三个H+电离时所吸收的热量依次是ΔH1、ΔH2、ΔH3，则得：ΔH=-〔3×57.3 kJ/mol－（ΔH1+ΔH2+ΔH3）〕

实验测定

目的

测定强酸、强碱反应的中和热。

物品

大烧杯（500 mL）、小烧杯（100 mL）、温度计、量筒（50 mL）两个、泡沫塑料或纸条、泡沫塑料板或硬纸板（中心有两个小孔）、环形玻璃搅拌棒。

0.50 mol/L 盐酸、0.55 mol/L NaOH溶液。

原理

Q=mcΔt? ①

Q:中和反应放出的热量。

m：反应混合液的质量。

c：反应混合液的比热容。

Δt：反应前后溶液温度的差值。（m的质量为所用酸、碱的质量和，测出参加反应的酸、碱质量相加即可；c需要查阅，Δt可用温度计测出反应前后的温度相减得到。酸、碱反应时，我们用的是它的稀溶液，它们的质量可通过量出它们的体积，再乘以它们的密度得到）

因此，上述计算Q的式子可表示为

Q=（V酸ρ酸+V碱ρ碱）·c·（t2－t1）? ②

本实验中，我们所用一元酸、一元碱的体积均为50 mL，它们的浓度分别为0.50 mol/L和0.55 mol/L。由于是稀溶液，且为了计算简便，我们近似地认为，所用酸、碱溶液的密度均为1 g/cm3，且中和后所得溶液的比热容为 4.18 J/（g·℃)

V酸=V碱=50 mL。

c酸=0.50 mol/Lc碱=0.55 mol/L。

ρ酸=ρ碱=1 g/cm

c=4.18 J/（g·℃）

把以上数据代入式②,得出Q的表示式。其中热量的单位用kJ。

Q=0.418（t2－t1）kJ ③

注意：③式不是该反应的反应热，因为反应热是有正负的，中和反应放热，故其ΔH为“－”。中和热是稀的酸、碱中和生成 1 mol水的反应热，而50 mL 0.50 mol/L的盐酸与50 mL 0.55 mol/L 氢氧化钠反应后生成的水只有0.025 mol，故③式表示的也不是中和热。中和热应表示为ΔH= kJ/mol。

步骤

在大烧杯底部垫泡沫塑料（或纸条），使放入的小烧杯杯口与大烧杯杯口相平。然后再在大、小烧杯之间填满碎泡沫塑料（或纸条），大烧杯上用泡沫塑料板（或硬纸板）作盖板，在板中间开两个小孔，正好使温度计和环形玻璃搅拌棒通过，如下图所示。

用一个量筒量取50 mL 0.50 mol/L盐酸，倒入小烧杯中，并用温度计测量盐酸的温度，记入下表。然后把温度计上的酸用水冲洗干净。

用另一个量筒量取50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液，并用温度计测量NaOH溶液的温度，记入下表。

把温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯的盐酸中，并把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯（注意不要洒到外面）。用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动溶液，并准确读取混合溶液的zui高温度，记为终止温度，记入下表。

重复实验两次，取测量所得数据的平均值作为计算依据。

实验问题

“中和热的测定”实验有几个为什么的问题需要解决。

答案不是“可以与不可以”而是“不宜”。原因是稀盐酸比较稳定，取50mL、0.50mol·LHCl，它的物质的量就是0.025mol，而NaOH溶液极易吸收空气中的CO2，如果恰好取50mL、0.50mol·LNaOH，就很难保证有0.025molNaOH参与反应去中和0.025mol的HCl。

回答是可以的。比如“量取51mL(或52mL)0.50mol·LNaOH溶液”。只是(m1+m2)再不是100g，而是101g或102g。

（3）烧杯间填满碎泡沫的作用——防止热量散失

起始温度

关于量HCl和NaOH溶液的起始温度“t1/℃”

①不能以空气的温度去代替酸碱溶液的温度;也不能以水的温度去代替酸碱溶液的温度，因为空气、水和溶液(这里是酸碱)的温度是有差别的，会明显影响实验结果。

②为了使NaOH和HCl溶液的温度稳定，是把配成的溶液后使用。

③不求HCl和NaOH两种溶液温度的平均值。两者的温度悬殊差别越大，实验结果越是失去意义，是两种溶液的温度相同。办法是:用手握住烧杯使温度低的溶液略有升高，或用自来水使温度高的溶液略微降温，以达到两种溶液温度相同的目的。

读者注意，中和热的测定在20℃左右的环境温度条件下进行，不宜低于10℃以下，否则低温环境容易散热，会使中和热的测定值明显偏低。

④为什么采用环形玻璃棒搅拌混合液，可不可以用普通玻璃棒?能不能用振荡的方法混匀溶液?

环形玻璃棒的优点在于:上下移动搅拌的面积大、范围广(切不可把环形玻璃棒移出混合液的液面!)，混合均匀，普通玻璃棒显然不具有这种优点。

至于振荡混合液，一定会有部分混合液附着在烧杯壁，这样散失的热量会使值偏低。

⑤强酸与弱碱，强碱与弱酸的中和反应热值如何估计?

鉴于弱酸、弱碱在水溶液中只能部分电离，因此，当强酸与弱碱、强碱与弱酸发生中和反应时同时还有弱碱和弱酸的不断电离(吸收热量，即电离热)。

所以，总的热效应比强酸强碱中和时的热效应值(57.3KJ/mol)要小一些。

值得注意的是，有少数弱电解质(如氢氟酸)电离时会放热，它与NaOH的中和热会大于57.3KJ/mol(实为67.7KJ/mol)。

⑥酸碱的浓度该有个什么大小范围?太大、太小对测定值会有什么影响?

如果强酸强碱溶液的浓度太大，混合时由于体积增大，离子继续扩散水合产生热效应。离子的水合热大于扩散热，使总过程放热，使得测得的热值偏高。但是酸碱溶液的浓度也不可太小，否则中和反应放出的热太少，温度变化不大，不易测出。经验指出，测定中和热的酸碱的浓度大小范围以在0.10mol·L～1.0mol·L之间为宜。

⑦本测定有许多难以克服的概略因素:反应容器(烧杯、环形玻璃棒搅拌器)要吸收一些热量，反应混合液的空间要散失一些热量，以及量取溶液体积、温度计读数以及温度计的度等都会产生一些误差，所以本测定只能是近似测定强酸强碱的中和热值。