Question

17．分別取40mL 的0.50mol/L鹽酸與 0.55mol/L NaOH溶液進(jìn)行中和反應(yīng)．通過測(cè)定反應(yīng)過程中所放出的熱量可計(jì)算中和熱．回答下列問題：
（1）理論上稀強(qiáng)酸、稀強(qiáng)堿反應(yīng)生成1mol水時(shí)放出57.3kJ的熱，寫出表示稀硫酸和稀氫氧化鈉溶液反應(yīng)的中和熱的熱化學(xué)方程式NaOH（aq）+$\frac{1}{2}$H₂SO₄（aq）═$\frac{1}{2}$Na₂SO₄（aq）+H₂O （l）△H=-57.3 kJ/mol；
（2）A為泡沫塑料板，上面有兩個(gè)小孔，分別插入溫度計(jì)和環(huán)形玻璃棒，兩個(gè)小孔不能開得過大，其原因是減少熱量散失；反應(yīng)需要測(cè)量溫度，每次測(cè)量溫度后都必須用水將溫度計(jì)上的液體沖掉，并擦干溫度計(jì)；
（3）假設(shè)鹽酸和氫氧化鈉溶液的密度都是1g/cm³，又知中和后生成溶液的比熱容c=4.18J/（g•℃）．實(shí)驗(yàn)時(shí)，還需測(cè)量的數(shù)據(jù)有ACE；
A．反應(yīng)前鹽酸溶液的溫度          B．反應(yīng)前鹽酸溶液的質(zhì)量
C．反應(yīng)前氫氧化鈉溶液的溫度      D．反應(yīng)前氫氧化鈉溶液的質(zhì)量
E．反應(yīng)后混合溶液的最高溫度      F．反應(yīng)后混合溶液的質(zhì)量
（4）某學(xué)生實(shí)驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)如下：

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	起始溫度t1/℃		終止溫度t2/℃
	鹽酸	氫氧化鈉	混合溶液
1	20.0	20.1	23.2
2	20.2	20.4	23.4
3	20.5	20.6	23.6

依據(jù)該學(xué)生的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算，該實(shí)驗(yàn)測(cè)得的中和熱為△H=-51.8kJ/mol；
（5）假定該學(xué)生的操作完全同上，實(shí)驗(yàn)中改用100mL 0.50mol/L鹽酸跟100mL0.55mol/L NaOH溶液進(jìn)行反應(yīng)，與上述實(shí)驗(yàn)相比，所放出的熱量不相等（填“相等”或“不相等”），所求中和熱相等（填“相等”或“不相等”）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)酸堿中和反應(yīng)生成1mol液態(tài)水時(shí)放出57.3kJ的熱量書寫熱化學(xué)方程式；
（2）根據(jù)測(cè)定中和熱過程中必須盡量減少熱量的散失分析；中和反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度計(jì)上的酸與NaOH溶液反應(yīng)放熱，使溫度計(jì)讀數(shù)升高；
（3）根據(jù)中和熱計(jì)算公式Q=cm△T中涉及的未知數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷；
（4）先根據(jù)表中測(cè)定數(shù)據(jù)計(jì)算出混合液反應(yīng)前后的平均溫度差，再根據(jù)Q=cm△T計(jì)算出反應(yīng)放出的熱量，最后計(jì)算出中和熱；
（5）反應(yīng)放出的熱量和所用酸以及堿的量的多少有關(guān)，并根據(jù)中和熱的概念和實(shí)質(zhì)來回答．

解答 解：（1）已知稀強(qiáng)酸、稀強(qiáng)堿反應(yīng)生成1mol液態(tài)水時(shí)放出57.3kJ的熱量，稀硫酸和氫氧化鈉稀溶液都是強(qiáng)酸和強(qiáng)堿的稀溶液，則反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：NaOH（aq）+$\frac{1}{2}$H₂SO₄（aq）═$\frac{1}{2}$Na₂SO₄（aq）+H₂O （l）△H=-57.3 kJ/mol；
故答案為：NaOH（aq）+$\frac{1}{2}$H₂SO₄（aq）═$\frac{1}{2}$Na₂SO₄（aq）+H₂O （l）△H=-57.3 kJ/mol；
（2）如圖所示，A為泡沫塑料板，上面有兩個(gè)小孔，分別插入溫度計(jì)和環(huán)形玻璃攪拌棒，若兩個(gè)小孔開得過大，會(huì)導(dǎo)致散失較多的熱量，影響測(cè)定結(jié)果；中和反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度計(jì)上的酸與NaOH溶液反應(yīng)放熱，使溫度計(jì)讀數(shù)升高，溫度差偏低，但使測(cè)得的中和熱偏高，所以每次測(cè)量后用水將溫度計(jì)上的液體沖掉，并擦干溫度計(jì)；
故答案為：減少熱量散失；用水將溫度計(jì)上的液體沖掉，并擦干溫度計(jì)；
（3）由Q=cm△T可知，測(cè)定中和熱需要測(cè)定的數(shù)據(jù)為：A．反應(yīng)前鹽酸溶液的溫度、B．反應(yīng)前鹽酸溶液的質(zhì)量和E．反應(yīng)后混合溶液的最高溫度，
故選：ACE；
（4）第1次實(shí)驗(yàn)鹽酸和NaOH溶液起始平均溫度為20.05℃，反應(yīng)后溫度為：23.2℃，反應(yīng)前后溫度差為：3.15℃；
第2次實(shí)驗(yàn)鹽酸和NaOH溶液起始平均溫度為20.3℃，反應(yīng)前后溫度差為：3.1℃；
第3次實(shí)驗(yàn)鹽酸和NaOH溶液起始平均溫度為20.55℃，反應(yīng)前后溫度差為：3.05℃；
40mL的0.50mol/L鹽酸與40mL的0.55mol/L氫氧化鈉溶液的質(zhì)量和m=80mL×1g/cm³=80g，c=4.18J/（g•℃），代入公式Q=cm△T得生成0.02mol的水放出熱量Q=4.18J/（g•℃）×80g×$\frac{3.15℃+3.1℃+3.05℃}{3}$=1.036kJ，即生成0.02mol的水放出熱量為：1.036kJ，所以生成1mol的水放出熱量為1.036kJ×$\frac{1mol}{0.02mol}$=-51.8kJ/mol，即該實(shí)驗(yàn)測(cè)得的中和熱△H=-51.8kJ/mol；
故答案為：-51.8kJ/mol；
（5）反應(yīng)放出的熱量和所用酸以及堿的量的多少有關(guān)，若用100mL 0.50mol/L鹽酸跟100mL 0.55mol/L NaOH溶液進(jìn)行反應(yīng)，與上述實(shí)驗(yàn)相比，生成水的量增加，所放出的熱量偏高，但是中和熱的均是強(qiáng)酸和強(qiáng)堿反應(yīng)生成nmol水時(shí)放出的熱，與酸堿的用量無關(guān)，所以用100mL 0.50mol/L鹽酸跟100mL 0.55mol/L NaOH溶液進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)，測(cè)得中和熱數(shù)值相等；
故答案為：不相等；相等．

點(diǎn)評(píng) 本題考查熱化學(xué)方程式以及反應(yīng)熱的計(jì)算，題目難度大，注意理解中和熱測(cè)定原理以及測(cè)定反應(yīng)熱的誤差等問題，試題有利于培養(yǎng)學(xué)生靈活應(yīng)用所學(xué)知識(shí)的能力．