資源描述：
《改進(jìn)的熱滴定法測(cè)量酸堿中和熱》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫(kù)。
1、改進(jìn)的熱滴定法測(cè)量酸堿中和熱摘要：以鹽酸和氫氧化鈉溶液的中和反應(yīng)為例探索和改進(jìn)了熱滴定法（即在增加酸溶液體積的同時(shí)，減少堿溶液的體積以保持總體積不變）測(cè)量中和反應(yīng)的溫度變化。溫度變化對(duì)酸的體積作圖形成有尖銳斷點(diǎn)的兩條直線，由其外推交叉點(diǎn)可知酸堿恰好反應(yīng)時(shí)的最大溫度變化和酸的體積。兩條直線交叉可以準(zhǔn)確地反推交叉點(diǎn)，由交叉點(diǎn)數(shù)據(jù)計(jì)算出的中和熱與標(biāo)準(zhǔn)中和熱很接近。這樣改進(jìn)了文獻(xiàn)上的熱滴定法，從而避免了由曲線外推所產(chǎn)生的不確定性帶來(lái)的誤差?！ ￡P(guān)鍵詞：熱滴定法；中和熱；直線外推法；氫氧化鈉；鹽酸 ?。?005?C6629（2014）7?
2、C0059?C04中圖分類號(hào)：G633.8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 中和熱是指在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，酸與堿的稀溶液發(fā)生中和反應(yīng)生成1mol水時(shí)的反應(yīng)焓變。中學(xué)實(shí)驗(yàn)“中和熱的測(cè)定”[1]是用保溫杯式簡(jiǎn)易量熱計(jì)測(cè)量50mL、0.50mol/L的鹽酸和50mL、0.55mol/L的氫氧化鈉溶液混合時(shí)產(chǎn)生的最大溫度變化；在計(jì)算中近似認(rèn)為酸堿溶液的密度和熱容與純水相同，并忽略實(shí)驗(yàn)裝置的比熱容。這個(gè)實(shí)驗(yàn)方法只重復(fù)測(cè)量一組定量的鹽酸和稍微過量的氫氧化鈉溶液反應(yīng)前后的溫度變化。由于實(shí)驗(yàn)過程中的熱量散失等因素使求得的中和熱比理論值要小。有人提出[2]把鹽酸和氫氧
3、化鈉溶液的濃度改為0.25M和0.27M左右，就能減少由“（1）酸、堿濃度大，電離度不能達(dá)到100%，酸堿中和時(shí)產(chǎn)生的熱量一部分用去補(bǔ)償未電離分子的離解熱；（2）濃度較大的溶液的密度、比熱跟純水相差較大”這兩個(gè)原因所造成的誤差，實(shí)驗(yàn)效果較好，基本上達(dá)到了理論值?！ 】茖W(xué)的定量實(shí)驗(yàn)方法是把要測(cè)量的量作為因變量，影響它的因素作為自變量，通過改變自變量測(cè)得一系列的因變量。由因變量對(duì)自變量畫趨勢(shì)線，通過趨勢(shì)線預(yù)測(cè)在特定點(diǎn)的因變量的值。測(cè)量和計(jì)算酸堿中和熱，因變量是溫度或溫度升高值ΔT，自變量是酸或堿溶液的體積（或相對(duì)用量），這種方法被稱
4、為熱滴定法[3～5]，是國(guó)際A-Level和IB課程中的常規(guī)實(shí)驗(yàn)[6～7]。 1熱滴定法測(cè)中和熱 熱滴定法的原理是將酸一份一份地加入到固定體積的堿溶液中（或反之），隨著酸加入量的增多，釋放的熱量越多，溫度升高；當(dāng)酸過量時(shí)，產(chǎn)生的熱量基本不變，但溶液總體積增加，溫度開始下降（ΔT減小，但仍為正值）。做溫度對(duì)酸的體積的趨勢(shì)線，在溫度上升和下降之間產(chǎn)生一個(gè)尖銳的斷點(diǎn)，斷點(diǎn)前后的兩條線外推找到交叉點(diǎn)就是滴定終點(diǎn)，這一點(diǎn)的ΔT是酸堿恰好中和時(shí)的最大溫度變化。由交叉點(diǎn)的ΔT和酸的體積可以計(jì)算酸堿中和熱和未知濃度。 文獻(xiàn)指出[8～10]
5、，在理想的沒有熱量損失的體系中，溫度應(yīng)該呈現(xiàn)直線的上升和下降（如圖1a）： 由于熱量散失、酸堿初始溫度不一致、溶液混合時(shí)熱量變化、機(jī)械攪拌等因素使實(shí)際測(cè)得的溫度隨時(shí)間變化不是直線，尤其是因不完全電離使反應(yīng)不能按計(jì)量比進(jìn)行完全時(shí)，在接近滴定終點(diǎn)的區(qū)域呈現(xiàn)曲線（如圖1b）[11]；對(duì)于強(qiáng)酸與強(qiáng)堿的滴定應(yīng)接近直線和有明顯的斷點(diǎn)。文獻(xiàn)上[12]建議盡量使用濃度較大的酸和堿（2.0M鹽酸，1.5M氫氧化鈉），以保證溫度上升明顯，減少溫度測(cè)量的相對(duì)誤差?！ ⊥ㄟ^多次學(xué)生實(shí)驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)按照文獻(xiàn)上規(guī)定的溶液濃度和方法操作，測(cè)得的溫度隨酸體積的
6、增加不是直線，而是曲線，在滴定終點(diǎn)前后不產(chǎn)生尖銳的斷點(diǎn)，因此外推交叉計(jì)算中和熱產(chǎn)生很大的誤差?！ 〗?jīng)過探索，我們?cè)趥鹘y(tǒng)的熱滴定法基礎(chǔ)上有兩個(gè)改進(jìn)：一是同時(shí)改變酸和堿的體積，保持總體積不變，測(cè)量溫度變化ΔT，測(cè)得滴定終點(diǎn)前后的兩條直線延長(zhǎng)交叉得到滴定終點(diǎn)；二是為了減少過量的酸或堿稀釋放熱。我們?cè)趪L試用約2M的鹽酸與1.80M的氫氧化鈉反應(yīng)之后，把酸和堿的濃度都減半，即1M的鹽酸與0.9M的氫氧化鈉反應(yīng)?？紤]到我們的方法是改變酸的體積測(cè)一系列的點(diǎn)，如采用文獻(xiàn)[13]建議的酸堿濃度0.25M，溫度的測(cè)量誤差大。本實(shí)驗(yàn)測(cè)得的中和熱數(shù)據(jù)與
7、文獻(xiàn)上標(biāo)準(zhǔn)中和熱數(shù)據(jù)接近?！ ?實(shí)驗(yàn)裝置、試劑和用品 約1.0mol?L-1HCl、0.90mol?L-1NaOH溶液（準(zhǔn)確濃度）（兩種溶液配制之后在室溫下放置，與室溫達(dá)到熱平衡） 量熱計(jì)：內(nèi)層塑料保溫杯（150mL）用隔熱材料固定在一個(gè)大燒杯里；50mL聚四氟乙烯滴定管2支；25mL移液管1支；精密溫度計(jì)（0～50℃，最小刻度0.1℃），用鐵夾固定使溫度計(jì)水銀頭插入液面以下，但不觸及量熱計(jì)底部[14]；吸水紙 3傳統(tǒng)的熱滴定法 3.1實(shí)驗(yàn)步驟 ?。?）用移液管量取25.0mL的堿溶液放入量熱杯，測(cè)量穩(wěn)定的初始溫度?！ ?/p>
8、（2）從滴定管加入約5.0mL的酸溶液到量熱杯，準(zhǔn)確讀取滴定管讀數(shù)；旋轉(zhuǎn)量熱杯使溶液呈渦旋，迅速記錄最高溫度。 ?。?）迅速加入第二份約5.0mL的酸溶液，重復(fù)（2），一份一份地加入酸直到酸的總體積為50mL?！ ★@然，溫度隨著酸的體積增加是曲線而不是直線關(guān)系，
