中和熱測定實驗裝置改進

程春春

摘 要：高三化學實驗中和熱的測定，實驗裝置的密閉性和保溫性不是十分理想，可利用初中物理實驗所用的量熱杯進行改進，并且在量熱杯的中間添加碎泡沫做填料，以增加隔熱效果。在量熱杯的蓋板上涂抹凡士林，以隔絕空氣的對流傳熱。將氫氧化鈉溶液注入鹽酸的操作過程中使用注射器，操作迅速簡便，熱量散失的損失小。

關鍵詞：實驗改進 中和熱的測定 量熱杯 醫用注射器

高三化學實驗中和熱的測定，是利用一個大燒杯、一個小燒杯和一塊塑料蓋板以及一些碎泡末填料，做成一套保溫隔熱裝置。由于燒杯與蓋板的密合性不是十分好，所以保溫效果不是很好。可以借用初中物理實驗所用的量熱杯，在量熱杯中填充碎泡末。而且，在將氫氧化鈉溶液中倒入量熱器的小杯內，蓋上蓋板的過程中，耗費時間，并且操作過程中容易將溶液灑到外面，所以改用醫用注射器進行注入，使得操作更加簡便迅速。

一、實驗用品

量熱杯 蓋板 溫度計 注射器 環形攪拌棒 5ml量筒

碎塑料泡沫或者紙團 0.50mol/L鹽酸溶液 0.55mol/L氫氧化鈉溶液

二、儀器制作

量熱杯的結構為：外層為一個大的陶瓷圓筒杯，里面有一個小杯子。外面的大陶瓷杯和里面的小杯子之間填充碎塑料泡沫或紙團，作為隔熱層。上面的蓋板為圓形塑料板，塑料蓋板上有三個小孔，分別插入溫度計、環形攪拌棒、注射器針頭。蓋板上涂抹凡士林，以確保塑料蓋板和陶瓷大圓筒杯之間的縫隙被密封，沒有空氣流通，以達到隔熱保溫，減少實驗過程中的熱量損失。（如圖所示）

三、實驗步驟

用一個量筒取0.50mol/L的鹽酸50ml，倒入到量熱杯的里層小杯中，并用溫度計測量鹽酸的溫度，記入表中。然后，把溫度計上的鹽酸用水沖洗干凈。

用量筒取0.55mol/L氫氧化鈉溶液50ml，并用溫度計測量氫氧化鈉溶液的溫度，記入表中。再把量筒中的氫氧化鈉溶液抽入到注射器中，然后把注射器的針頭插入蓋板上的小孔中。

把插有溫度計、環形攪拌棒和注射器（裝有50ml氫氧化鈉溶液）的塑料蓋板蓋在量熱杯上。

將注射器內的氫氧化鈉溶液注入到小杯的鹽酸中，用環形攪拌棒輕輕攪動溶液，使溶液充分反應完全，并準確讀取反應后混合溶液的最高溫度，記為終止溫度。

再重復實驗2次。取3次實驗數據的平均值，計算中和熱。

（T2-T1）的平均值=3.0℃

0.418（T2-T1）

ΔΗ= - ———————— KJ/mol

0.025

計算得：ΔΗ=-50.16 KJ/mol

中和熱測定實驗的誤差分析：

1.為了保證0.50mol/L的鹽酸完全被中和，采用0.55mol/L的NaOH溶液。這是因為：堿液會吸收空氣中的CO2，使得堿液的濃度下降。

2.如果使用0.50mol/L的NaOH溶液，可以量取稍微多一點的堿液，但要注意：計算時，溶液的總質量也會增加。

3.不能以空氣的溫度去代替酸堿溶液的溫度，也不能以水的溫度去代替酸堿溶液的溫度，因為空氣的溫度、水的溫度和溶液的溫度不是一樣的，是有差距的。

4.不要使用剛配制好的溶液，最好使用前一天配置的溶液。這是因為：前一天配制的溶液，溫度已經穩定下來了。

5.實驗的環境溫度最好是在20℃左右，不宜低于10℃。在低溫的環境下，溶液容易散熱，會使得中和熱的測定值明顯偏低。

6.這個實驗使用的是稀溶液，如果使用的是濃溶液，由于水溶劑的量不夠，即使是強酸強堿，若沒有足夠的水分子，也就不能完全電離為自由移動的離子。酸堿溶液混合以后，發生中和反應。在中和反應的過程中，會伴隨著酸堿的電離和離子的水化。電離要吸收熱量，水化要放出熱量，就會導致不同濃度的溶液的這個熱量也不同，沒有一個統一的標準。但溶液的濃度也不宜太小，否則產生的中和熱太少，溫度變化很小，不易測出。本實驗的酸堿濃度在0.10mol/L-1.0mol/L之間為宜。

7.本實驗在測定的過程中，有許多難以克服的因素，會導致實驗數據有誤差。比如，反應容器要吸收一些熱量，反應的空間要吸收一些熱量，實驗數據的讀取也會產生誤差。

8.本實驗的結果往往偏低，造成實驗數據偏低的原因主要是：儀器的保溫效果差，避免不了熱量散失。容器和攪拌棒也會吸收少量的熱量。

9.在計算公式中，沒有采取酸堿溶液的比熱容和酸堿溶液的密度，而是采取了水的比熱容4.18J/g·℃和水的密度1g/cm3。實際上，酸堿溶液的比熱容、密度要比水的比熱容、密度要大一些，因此計算出的結果也比實際偏低。

10.溫度計應使用有0.1分刻度的溫度計，讀數盡量要準。溫度計的水銀部分要全部浸沒在溶液中。要等反應完全后，穩定一段時間，再讀取溫度計的數據。

11.實驗操作時，動作要快，盡量減少操作過程中的熱量散失。endprint