Q=mcΔt
Q:中和反應放出的熱量.
m：反應混合液的質(zhì)量.
c：反應混合液的比熱容.
Δt：反應前后溶液溫度的差值.
即Q=（V酸ρ酸＋V堿ρ堿）•c•（t2－t1）
實驗二中和熱的測定
●實驗目的
1.測定強酸、強堿反應的中和熱,加深理解中和反應是放熱反應.
2.培養(yǎng)學生設計實驗的能力.
3.提高學生的思維能力和分析問題的能力.
4.培養(yǎng)學生嚴謹求實的科學作風.
●教學重點
1.中和熱的測定原理和方法.
2.培養(yǎng)學生分析問題的能力.
●教學方法
啟發(fā)、引導、討論、實踐等.
●教學用具
投影儀
●實驗用品
大燒杯（500 mL）、小燒杯（100 mL）、溫度計、量筒（50 mL）兩個、泡沫塑料或紙條、泡沫塑料板或硬紙板（中心有兩個小孔）、環(huán)形玻璃攪拌棒.
0.50 mol/L 鹽酸、0.55 mol/L NaOH溶液
●教學過程
〔引言〕上節(jié)課我們剛剛認識了中和熱,本節(jié)課我們就來親自測一下強酸強堿反應的中和熱.
〔板書〕實驗二中和熱的測定
●實驗目的
測定強酸、強堿反應的中和熱.
〔設問〕我們利用什么原理來測定酸、堿反應的中和熱呢?
〔板書〕實驗原理
〔問〕中和熱與反應熱是否相同?它們之間有什么區(qū)別和聯(lián)系?
〔學生回答〕不同!它們都是指化學反應放出的能量,但中和熱僅指在稀溶液中,酸跟堿發(fā)生中和反應而生成1 mol水時的反應熱.任何一個化學反應發(fā)生所放出的熱量都叫反應熱,但卻不一定是中和熱.
〔師〕回答得很好!
本節(jié)課,我們?nèi)∫欢康柠}酸和氫氧化鈉溶液發(fā)生中和反應,哪些數(shù)據(jù)可以幫助我們測出它們的反應熱呢?請大家討論回答.
〔學生討論后回答〕
〔教師板書〕
Q=mcΔt①
Q:中和反應放出的熱量.
m：反應混合液的質(zhì)量.
c：反應混合液的比熱容.
Δt：反應前后溶液溫度的差值.
〔問〕我們?nèi)绾蔚玫缴鲜鰯?shù)據(jù)呢?
〔生〕m的質(zhì)量為所用酸、堿的質(zhì)量和,測出參加反應的酸、堿質(zhì)量相加即可；c需要查閱,Δt可用溫度計測出反應前后的溫度相減得到.
〔問〕酸、堿反應時,我們用的是它的稀溶液,它們的質(zhì)量應怎樣得到?
〔生〕量出它們的體積,再乘以它們的密度即可.
〔師〕如此說來,上述計算Q的式子可表示為
〔板書〕Q=（V酸ρ酸＋V堿ρ堿）•c•（t2－t1）②
〔講解〕本實驗中,我們所用一元酸、一元堿的體積均為50 mL,它們的濃度分別為
0.50 mol/L和0.55 mol/L.由于是稀溶液,且為了計算簡便,我們近似地認為,所用酸、堿溶液的密度均為1 g/cm3,且中和后所得溶液的比熱容為 4.18 J/（g•℃)
〔板書〕V酸=V堿=50 mL.
c酸=0.50 mol/Lc堿=0.55 mol/L.
ρ酸=ρ堿=1 g/cm3
c=4.18 J/（g•℃）
〔師〕請大家把以上數(shù)據(jù)代入式②,得出Q的表示式.其中熱量的單位用kJ.
〔學生得出結(jié)果后回答〕
〔教師板書〕Q=0.418（t2－t1）kJ③
思考：③式表示的是不是該反應的反應熱?是中和熱嗎?為什么?
答案：③式不是該反應的反應熱,因為反應熱是有正負的,中和反應放熱,故其ΔH為“－”.中和熱是稀的酸、堿中和生成 1 mol水的反應熱,而50 mL 0.50 mol/L的鹽酸與50 mL 0.55 mol/L 氫氧化鈉反應后生成的水只有0.025 mol,故③式表示的也不是中和熱.
〔設問〕該反應的中和熱應怎樣表示呢?
請大家表示出來.
〔請一位同學上黑板寫出〕
〔學生板書〕ΔH= kJ/mol
〔過渡〕下面,我們便根據(jù)以上原理,利用實驗臺上已有的儀器和藥品設計出測定酸、堿反應中和熱的實驗步驟.
〔板書〕實驗步驟
〔師〕請大家四人一組,設計出一個完整的實驗步驟來.
〔學生設計,教師巡視,并找出具有代表性的設計投影展示〕
〔投影〕
1.在大燒杯底部墊泡沫塑料（或紙條）,使放入的小燒杯杯口與大燒杯杯口相平.然后再在大、小燒杯之間填滿碎泡沫塑料（或紙條）,大燒杯上用泡沫塑料板（或硬紙板）作蓋板,在板中間開兩個小孔,正好使溫度計和環(huán)形玻璃攪拌棒通過,如下圖所示.

中和熱的測定
2.用一個量筒最取50 mL 0.50 mol/L鹽酸,倒入小燒杯中,并用溫度計測量鹽酸的溫度,記入下表.然后把溫度計上的酸用水沖洗干凈.
3.用另一個量筒量取50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液,并用溫度計測量NaOH溶液的溫度,記入下表.
4.把溫度計和環(huán)形玻璃攪拌棒放入小燒杯的鹽酸中,并把量筒中的NaOH溶液一次倒入小燒杯（注意不要灑到外面）.用環(huán)形玻璃攪拌棒輕輕攪動溶液,并準確讀取混合溶液的最高溫度,記為終止溫度,記入下表.
5.重復實驗兩次,取測量所得數(shù)據(jù)的平均值作為計算依據(jù).

說明：學生進行設計時,容易忽略劃線部分的細節(jié),對此,教師要予以講明或投影出以下思考題讓學生回答.
〔投影思考題〕
1.大、小燒杯放置時,為何要使兩杯口相平?填碎紙條的作用是什么?對此裝置,你有何更好的建議?
2.溫度計上的酸為何要用水沖洗干凈?沖洗后的溶液能否倒入小燒杯?為什么?
3.酸、堿混合時,為何要把量筒中的NaOH溶液一次倒入小燒杯而不能緩緩倒入?
4.實驗中所用HCl和NaOH的物質(zhì)的量比為何不是1∶1而是NaOH過量?若用HCl過量行嗎?
答案：1.兩杯口相平,可使蓋板把杯口盡量蓋嚴,從而減少熱量損失；填碎紙條的作用是為了達到保溫、隔熱、減少實驗過程中熱量損失的目的.若換用隔熱、密封性能更好的裝置（如保溫杯）會使實驗結(jié)果更準確.
2.因為該溫度計還要用來測堿液的溫度,若不沖洗,溫度計上的酸會和堿發(fā)生中和反應而使熱量散失,故要沖洗干凈；沖洗后的溶液不能倒入小燒杯,若倒入,會使總?cè)芤旱馁|(zhì)量增加,而導致實驗結(jié)果誤差.
3.因為本實驗的關鍵是測反應的反應熱,若動作遲緩,將會使熱量損失而使誤差增大.
4.為了保證0.50 mol/L的鹽酸完全被NaOH中和,采用0.55 mol/L NaOH溶液,使堿稍稍過量.若使鹽酸過量,亦可.
〔請學生按以上操作步驟及注意事項進行實驗,教師巡視指導〕
〔學生實驗完畢后,請學生根據(jù)實驗數(shù)據(jù)計算各自所測得的中和熱,并與其他同學交流實驗結(jié)果〕
〔議一議〕你所測得的數(shù)據(jù)是否為57.3 kJ/mol,若不是,分析產(chǎn)生誤差的原因.
〔板書〕誤差分析.
〔學生分析后進行回答交流〕
可能的原因有：
1.量取溶液的體積有誤差（測量結(jié)果是按50 mL的酸、堿進行計算,若實際量取時,多于50 mL或小于50 mL都會造成誤差）.
2.溫度計的讀數(shù)有誤.
3.實驗過程中有液體灑在外面.
4.混合酸、堿溶液時,動作緩慢,導致實驗誤差.
5.隔熱操作不到位,致使實驗過程中熱量損失而導致誤差.
6.測了酸后的溫度計未用水清洗而便立即去測堿的溫度,致使熱量損失而引起誤差.
〔總結(jié)〕以上產(chǎn)生誤差的原因,也是大家提高中和熱測定的準確性而需注意的問題.
請大家根據(jù)已有知識,討論下列問題：
〔投影〕1.本實驗中若把50 mL 0.50 mol/L的鹽酸改為50 mL 0.50 mol/L醋酸,所測結(jié)果是否會有所變化?為什么?
2.若改用100 mL 0.50 mol/L的鹽酸和100 mL 0.55 mol/L的NaOH溶液,所測中和熱的數(shù)值是否約為本實驗結(jié)果的二倍（假定各步操作沒有失誤）?
〔學生討論,并回答討論結(jié)果〕
答案：1.會有所變化.因為醋酸為弱電解質(zhì),其電離時要吸熱,故將使測得結(jié)果偏小.
2.否.因中和熱是指酸與堿發(fā)生中和反應生成1 mol H2O時放出的熱量,其數(shù)值與反應物的量的多少無關,故所測結(jié)果應基本和本次實驗結(jié)果相同（若所有操作都準確無誤,且無熱量損失,則二者結(jié)果相同）.
〔投影練習〕50 mL 0.50 mol•L－1鹽酸與50 mL 0.55 mol•L－1NaOH溶液在圖示的裝置中進行中和反應.通過測定反應過程中所放出的熱量可計算中和熱.回答下列問題：

（1）從實驗裝置上看,圖中尚缺少的一種玻璃用品是 .
（2）燒杯間填滿碎紙條的作用是 .
（3）大燒杯上如不蓋硬紙板,求得的中和熱數(shù)值 （填“偏大”“偏小”“無影響”）.
（4）實驗中改用60 mL 0.50 mol•L－1鹽酸跟50 mL 0.55 mol•L－1NaOH溶液進行反應,與上述實驗相比,所放出的熱量 （填“相等”“不相等”）,所求中和熱（填“相等”“不相等”）,簡述理由： .
（5）用相同濃度和體積的氨水代替NaOH溶液進行上述實驗,測得的中和熱的數(shù)值會；用50 mL 0.50 mol•L－1NaOH溶液進行上述實驗,測得的中和熱的數(shù)值會 .（均填“偏大”“偏小”“無影響”）
分析：要掌握實驗操作要點.
（1）環(huán)形玻璃攪拌棒
（2）減少實驗過程中的熱量損失
（3）偏小
（4）不等相等因為中和熱是指酸跟堿發(fā)生中和反應生成1 mol H2O所放出的能量,與酸堿的用量無關
（5）偏小偏小
〔小結(jié)〕本節(jié)課我們重點學習了中和熱的測定原理及方法.
〔布置作業(yè)〕
完成本次實驗的實驗報告.
〔板書設計〕
實驗二中和熱的測定
實驗目的
測定強酸、強堿反應的中和熱.
實驗原理：
Q=mcΔt①
Q:中和反應放出的熱量.
m:反應混合液的質(zhì)量.
c：反應混合液的比熱容.
Δt：反應前后溶液溫度的差值.
Q=（V酸ρ酸＋V堿ρ堿）•c•（t2－t1）②
V酸=V堿=50 mL.
c酸=0.50 mol/Lc堿=0.55 mol/L
ρ酸=ρ堿=1 g/cm3
c=4.18 J/（g•℃）
Q=0.418（t2－t1）kJ ③
ΔH=－ kJ/mol
實驗步驟
誤差分析
●教學說明
本實驗的實驗操作并不復雜,難就難在學生對中和熱測定原理的理解上,學生只有理解了“為什么要這樣做”的原理,才能對中和熱這個概念有較深的認識,同時在進行操作時能做到胸有成竹.為此,本節(jié)課的教學重點放在了引導學生理解測定中和熱的原理和對實驗過程及結(jié)論的分析上.并把一些在實際運用過程中易出現(xiàn)的錯誤（如中和熱與反應熱的關系、中和熱與反應物用量的關系等）讓學生分析、思考和討論.這樣做一來可使學生對所學知識得以鞏固并提高認識,二來可提高學生分析問題和解決問題的能力.