陳瑞芝+申曉莉

摘要：用簡易量熱計(jì)測量稀溶液和固體的反應(yīng)焓變。測量反應(yīng)物混合前后溫度隨時(shí)間的變化，把兩部分溫度分布外推到固體與溶液混合時(shí)刻，圖解得到反應(yīng)產(chǎn)生的最高溫差。外推法可以補(bǔ)償反應(yīng)過程產(chǎn)生的系統(tǒng)與環(huán)境的熱交換。利用外推法測量和計(jì)算了硫酸銅與鋅粉的反應(yīng)焓變；利用蓋斯定律間接測得了碳酸氫鈉加熱分解的反應(yīng)焓變。用冷熱水混合法測量了量熱計(jì)的比熱容，對反應(yīng)實(shí)際產(chǎn)生的熱量進(jìn)一步校準(zhǔn)。經(jīng)校準(zhǔn)后的反應(yīng)焓變接近標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)焓變。外推法可以推廣到其他稀溶液和固體之間的反應(yīng)。

關(guān)鍵詞：簡易量熱計(jì)；反應(yīng)焓變；外推法；量熱計(jì)的比熱容

文章編號(hào)：1005–6629（2014）4–0048–04 中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

以鋅粉與硫酸銅溶液的反應(yīng)為例來闡述稀溶液與固體反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)處理的方法[10，11]。

1.1 試劑和儀器

鋅粉（化學(xué)純）；0.25 mol·L-1 CuSO4溶液（精確配制后放置與室溫達(dá)到熱平衡）；量熱計(jì)（內(nèi)層150 mL塑料保溫杯，用隔熱材料固定在一個(gè)大燒杯里。在泡沫塑料蓋子上有兩個(gè)小孔，上面用橡皮套固定一只溫度計(jì)和環(huán)形攪拌棒。以下所有實(shí)驗(yàn)使用同一個(gè)量熱計(jì)）；電子天平（精確到0.1 g）；25 mL或50 mL移液管（學(xué)生實(shí)驗(yàn)可以改用50 mL量筒）；普通溫度計(jì)；秒表。

1.2 實(shí)驗(yàn)步驟

（1）用干燥的小燒杯稱量3 g鋅粉。

（2）準(zhǔn)確量取50.0 mL CuSO4溶液，加入量熱計(jì)，測量溶液的初始溫度。

（3）啟動(dòng)秒表，攪拌溶液，在0.5，1，1.5，2分鐘時(shí)測量并記錄溶液的溫度。

（4）在2.5分鐘時(shí)把鋅粉迅速倒入溶液，蓋好蓋子均勻并劇烈攪拌，直到實(shí)驗(yàn)完成。

（5）從第3分鐘開始，每間隔半分鐘記錄一次溫度；第6分鐘開始，每分鐘記錄一次溫度，記錄數(shù)據(jù)見表1。

（1）用移液管量取50.0 mL鹽酸到量熱計(jì)中。

（2）用干燥的小燒杯稱量約10 g碳酸氫鈉固體。

（3）測量酸溶液的初始溫度。啟動(dòng)秒表，在1，1.5，2，2.5分鐘時(shí)測量并記錄溶液的溫度。

（4）在第3分鐘將碳酸氫鈉固體分三次加入溶液并迅速攪拌，直到實(shí)驗(yàn)完成。注意不可因太快加入固體使反應(yīng)混合物溢出量熱計(jì)，也不可因太慢加入導(dǎo)致熱量損失。

（5）從第4分鐘開始，繼續(xù)攪拌并測量混合物的溫度。每半分鐘記錄一次溫度，第6分鐘開始每分鐘記錄一次溫度。記錄數(shù)據(jù)見表2。

3 測量量熱計(jì)的比熱容

反應(yīng)釋放的熱量，除了傳遞給溶液，還少量傳遞給量熱計(jì)。為了提高實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確度，我們測量量熱計(jì)的熱容并計(jì)算出量熱計(jì)消耗的熱量，用于校準(zhǔn)上述兩個(gè)反應(yīng)的焓變。

3.1 方法和步驟

當(dāng)熱水和冷水在量熱計(jì)中混合時(shí)，根據(jù)能量守恒定律，熱水釋放的熱量等于冷水吸收的熱量加上量熱計(jì)吸收的熱量。在測量熱容時(shí)冷熱水的總體積等于前面反應(yīng)焓變實(shí)驗(yàn)中溶液的體積。具體操作如下：

（1）用移液管量取25.0 mL蒸餾水到量熱計(jì)。

（2）用移液管量取25.0 mL蒸餾水到小燒杯。加熱燒杯里的水直到水溫升高至65～70℃。用普通溫度計(jì)測水溫。

（3）攪拌量熱計(jì)中的冷水，用精密溫度計(jì)測量和記錄冷水的溫度，并將該溫度記為初始溫度。

（4）啟動(dòng)秒表，每分鐘記錄一次溫度，記錄3分鐘。

（5）停止加熱，攪拌熱水。在第4分鐘時(shí)測量并記錄熱水的溫度，T1= 67.0℃ 。

（6）迅速將熱水倒入量熱計(jì)的冷水中，攪拌但不記錄此刻的溫度。

（7）在第4.5分鐘時(shí)記錄水溫，此后不斷攪拌，每半分鐘記錄一次溫度直到記錄到9分鐘。溫度數(shù)據(jù)見表4。

參考文獻(xiàn)：

[1]宋心琦主編.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書·化學(xué)反應(yīng)原理[M].北京：人民教育出版社，2007：4～5.

[2][6]李聚源，謝娟，孟梅.“化學(xué)反應(yīng)摩爾焓變的測定”實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)[J].化學(xué)世界，2003，（8）：444～446.

[3][7][英] R. Norris， L. Ryan and D. Acaster， Cambridge International AS and A Level Chemistry Coursebook， Cambridge University Press， 2011：98～99.

[4][8][10] http：//www.savitapall.com/thermochemistry/labs/enthalpy_of_zinc_and_copper.pdf .

[5][9][11] http：//www.creative-chemistry.org.uk/alevel/module2/ documents/N-ch2-11.pdf .

[12][13][14][15][美] J. A.迪安主編.魏俊發(fā)等譯.蘭氏化學(xué)手冊（第二版）[M].北京：科學(xué)出版社，2003：102～106，144.

摘要：用簡易量熱計(jì)測量稀溶液和固體的反應(yīng)焓變。測量反應(yīng)物混合前后溫度隨時(shí)間的變化，把兩部分溫度分布外推到固體與溶液混合時(shí)刻，圖解得到反應(yīng)產(chǎn)生的最高溫差。外推法可以補(bǔ)償反應(yīng)過程產(chǎn)生的系統(tǒng)與環(huán)境的熱交換。利用外推法測量和計(jì)算了硫酸銅與鋅粉的反應(yīng)焓變；利用蓋斯定律間接測得了碳酸氫鈉加熱分解的反應(yīng)焓變。用冷熱水混合法測量了量熱計(jì)的比熱容，對反應(yīng)實(shí)際產(chǎn)生的熱量進(jìn)一步校準(zhǔn)。經(jīng)校準(zhǔn)后的反應(yīng)焓變接近標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)焓變。外推法可以推廣到其他稀溶液和固體之間的反應(yīng)。

關(guān)鍵詞：簡易量熱計(jì)；反應(yīng)焓變；外推法；量熱計(jì)的比熱容

文章編號(hào)：1005–6629（2014）4–0048–04 中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

以鋅粉與硫酸銅溶液的反應(yīng)為例來闡述稀溶液與固體反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)處理的方法[10，11]。

1.1 試劑和儀器

鋅粉（化學(xué)純）；0.25 mol·L-1 CuSO4溶液（精確配制后放置與室溫達(dá)到熱平衡）；量熱計(jì)（內(nèi)層150 mL塑料保溫杯，用隔熱材料固定在一個(gè)大燒杯里。在泡沫塑料蓋子上有兩個(gè)小孔，上面用橡皮套固定一只溫度計(jì)和環(huán)形攪拌棒。以下所有實(shí)驗(yàn)使用同一個(gè)量熱計(jì)）；電子天平（精確到0.1 g）；25 mL或50 mL移液管（學(xué)生實(shí)驗(yàn)可以改用50 mL量筒）；普通溫度計(jì)；秒表。

1.2 實(shí)驗(yàn)步驟

（1）用干燥的小燒杯稱量3 g鋅粉。

（2）準(zhǔn)確量取50.0 mL CuSO4溶液，加入量熱計(jì)，測量溶液的初始溫度。

（3）啟動(dòng)秒表，攪拌溶液，在0.5，1，1.5，2分鐘時(shí)測量并記錄溶液的溫度。

（4）在2.5分鐘時(shí)把鋅粉迅速倒入溶液，蓋好蓋子均勻并劇烈攪拌，直到實(shí)驗(yàn)完成。

（5）從第3分鐘開始，每間隔半分鐘記錄一次溫度；第6分鐘開始，每分鐘記錄一次溫度，記錄數(shù)據(jù)見表1。

（1）用移液管量取50.0 mL鹽酸到量熱計(jì)中。

（2）用干燥的小燒杯稱量約10 g碳酸氫鈉固體。

（3）測量酸溶液的初始溫度。啟動(dòng)秒表，在1，1.5，2，2.5分鐘時(shí)測量并記錄溶液的溫度。

（4）在第3分鐘將碳酸氫鈉固體分三次加入溶液并迅速攪拌，直到實(shí)驗(yàn)完成。注意不可因太快加入固體使反應(yīng)混合物溢出量熱計(jì)，也不可因太慢加入導(dǎo)致熱量損失。

（5）從第4分鐘開始，繼續(xù)攪拌并測量混合物的溫度。每半分鐘記錄一次溫度，第6分鐘開始每分鐘記錄一次溫度。記錄數(shù)據(jù)見表2。

3 測量量熱計(jì)的比熱容

反應(yīng)釋放的熱量，除了傳遞給溶液，還少量傳遞給量熱計(jì)。為了提高實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確度，我們測量量熱計(jì)的熱容并計(jì)算出量熱計(jì)消耗的熱量，用于校準(zhǔn)上述兩個(gè)反應(yīng)的焓變。

3.1 方法和步驟

當(dāng)熱水和冷水在量熱計(jì)中混合時(shí)，根據(jù)能量守恒定律，熱水釋放的熱量等于冷水吸收的熱量加上量熱計(jì)吸收的熱量。在測量熱容時(shí)冷熱水的總體積等于前面反應(yīng)焓變實(shí)驗(yàn)中溶液的體積。具體操作如下：

（1）用移液管量取25.0 mL蒸餾水到量熱計(jì)。

（2）用移液管量取25.0 mL蒸餾水到小燒杯。加熱燒杯里的水直到水溫升高至65～70℃。用普通溫度計(jì)測水溫。

（3）攪拌量熱計(jì)中的冷水，用精密溫度計(jì)測量和記錄冷水的溫度，并將該溫度記為初始溫度。

（4）啟動(dòng)秒表，每分鐘記錄一次溫度，記錄3分鐘。

（5）停止加熱，攪拌熱水。在第4分鐘時(shí)測量并記錄熱水的溫度，T1= 67.0℃ 。

（6）迅速將熱水倒入量熱計(jì)的冷水中，攪拌但不記錄此刻的溫度。

（7）在第4.5分鐘時(shí)記錄水溫，此后不斷攪拌，每半分鐘記錄一次溫度直到記錄到9分鐘。溫度數(shù)據(jù)見表4。

參考文獻(xiàn)：

[1]宋心琦主編.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書·化學(xué)反應(yīng)原理[M].北京：人民教育出版社，2007：4～5.

[2][6]李聚源，謝娟，孟梅.“化學(xué)反應(yīng)摩爾焓變的測定”實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)[J].化學(xué)世界，2003，（8）：444～446.

[3][7][英] R. Norris， L. Ryan and D. Acaster， Cambridge International AS and A Level Chemistry Coursebook， Cambridge University Press， 2011：98～99.

[4][8][10] http：//www.savitapall.com/thermochemistry/labs/enthalpy_of_zinc_and_copper.pdf .

[5][9][11] http：//www.creative-chemistry.org.uk/alevel/module2/ documents/N-ch2-11.pdf .

[12][13][14][15][美] J. A.迪安主編.魏俊發(fā)等譯.蘭氏化學(xué)手冊（第二版）[M].北京：科學(xué)出版社，2003：102～106，144.

摘要：用簡易量熱計(jì)測量稀溶液和固體的反應(yīng)焓變。測量反應(yīng)物混合前后溫度隨時(shí)間的變化，把兩部分溫度分布外推到固體與溶液混合時(shí)刻，圖解得到反應(yīng)產(chǎn)生的最高溫差。外推法可以補(bǔ)償反應(yīng)過程產(chǎn)生的系統(tǒng)與環(huán)境的熱交換。利用外推法測量和計(jì)算了硫酸銅與鋅粉的反應(yīng)焓變；利用蓋斯定律間接測得了碳酸氫鈉加熱分解的反應(yīng)焓變。用冷熱水混合法測量了量熱計(jì)的比熱容，對反應(yīng)實(shí)際產(chǎn)生的熱量進(jìn)一步校準(zhǔn)。經(jīng)校準(zhǔn)后的反應(yīng)焓變接近標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)焓變。外推法可以推廣到其他稀溶液和固體之間的反應(yīng)。

關(guān)鍵詞：簡易量熱計(jì)；反應(yīng)焓變；外推法；量熱計(jì)的比熱容

文章編號(hào)：1005–6629（2014）4–0048–04 中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

以鋅粉與硫酸銅溶液的反應(yīng)為例來闡述稀溶液與固體反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)處理的方法[10，11]。

1.1 試劑和儀器

鋅粉（化學(xué)純）；0.25 mol·L-1 CuSO4溶液（精確配制后放置與室溫達(dá)到熱平衡）；量熱計(jì)（內(nèi)層150 mL塑料保溫杯，用隔熱材料固定在一個(gè)大燒杯里。在泡沫塑料蓋子上有兩個(gè)小孔，上面用橡皮套固定一只溫度計(jì)和環(huán)形攪拌棒。以下所有實(shí)驗(yàn)使用同一個(gè)量熱計(jì)）；電子天平（精確到0.1 g）；25 mL或50 mL移液管（學(xué)生實(shí)驗(yàn)可以改用50 mL量筒）；普通溫度計(jì)；秒表。

1.2 實(shí)驗(yàn)步驟

（1）用干燥的小燒杯稱量3 g鋅粉。

（2）準(zhǔn)確量取50.0 mL CuSO4溶液，加入量熱計(jì)，測量溶液的初始溫度。

（3）啟動(dòng)秒表，攪拌溶液，在0.5，1，1.5，2分鐘時(shí)測量并記錄溶液的溫度。

（4）在2.5分鐘時(shí)把鋅粉迅速倒入溶液，蓋好蓋子均勻并劇烈攪拌，直到實(shí)驗(yàn)完成。

（5）從第3分鐘開始，每間隔半分鐘記錄一次溫度；第6分鐘開始，每分鐘記錄一次溫度，記錄數(shù)據(jù)見表1。

（1）用移液管量取50.0 mL鹽酸到量熱計(jì)中。

（2）用干燥的小燒杯稱量約10 g碳酸氫鈉固體。

（3）測量酸溶液的初始溫度。啟動(dòng)秒表，在1，1.5，2，2.5分鐘時(shí)測量并記錄溶液的溫度。

（4）在第3分鐘將碳酸氫鈉固體分三次加入溶液并迅速攪拌，直到實(shí)驗(yàn)完成。注意不可因太快加入固體使反應(yīng)混合物溢出量熱計(jì)，也不可因太慢加入導(dǎo)致熱量損失。

（5）從第4分鐘開始，繼續(xù)攪拌并測量混合物的溫度。每半分鐘記錄一次溫度，第6分鐘開始每分鐘記錄一次溫度。記錄數(shù)據(jù)見表2。

3 測量量熱計(jì)的比熱容

反應(yīng)釋放的熱量，除了傳遞給溶液，還少量傳遞給量熱計(jì)。為了提高實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確度，我們測量量熱計(jì)的熱容并計(jì)算出量熱計(jì)消耗的熱量，用于校準(zhǔn)上述兩個(gè)反應(yīng)的焓變。

3.1 方法和步驟

當(dāng)熱水和冷水在量熱計(jì)中混合時(shí)，根據(jù)能量守恒定律，熱水釋放的熱量等于冷水吸收的熱量加上量熱計(jì)吸收的熱量。在測量熱容時(shí)冷熱水的總體積等于前面反應(yīng)焓變實(shí)驗(yàn)中溶液的體積。具體操作如下：

（1）用移液管量取25.0 mL蒸餾水到量熱計(jì)。

（2）用移液管量取25.0 mL蒸餾水到小燒杯。加熱燒杯里的水直到水溫升高至65～70℃。用普通溫度計(jì)測水溫。

（3）攪拌量熱計(jì)中的冷水，用精密溫度計(jì)測量和記錄冷水的溫度，并將該溫度記為初始溫度。

（4）啟動(dòng)秒表，每分鐘記錄一次溫度，記錄3分鐘。

（5）停止加熱，攪拌熱水。在第4分鐘時(shí)測量并記錄熱水的溫度，T1= 67.0℃ 。

（6）迅速將熱水倒入量熱計(jì)的冷水中，攪拌但不記錄此刻的溫度。

（7）在第4.5分鐘時(shí)記錄水溫，此后不斷攪拌，每半分鐘記錄一次溫度直到記錄到9分鐘。溫度數(shù)據(jù)見表4。

參考文獻(xiàn)：

[1]宋心琦主編.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書·化學(xué)反應(yīng)原理[M].北京：人民教育出版社，2007：4～5.

[2][6]李聚源，謝娟，孟梅.“化學(xué)反應(yīng)摩爾焓變的測定”實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)[J].化學(xué)世界，2003，（8）：444～446.

[3][7][英] R. Norris， L. Ryan and D. Acaster， Cambridge International AS and A Level Chemistry Coursebook， Cambridge University Press， 2011：98～99.

[4][8][10] http：//www.savitapall.com/thermochemistry/labs/enthalpy_of_zinc_and_copper.pdf .

[5][9][11] http：//www.creative-chemistry.org.uk/alevel/module2/ documents/N-ch2-11.pdf .

[12][13][14][15][美] J. A.迪安主編.魏俊發(fā)等譯.蘭氏化學(xué)手冊（第二版）[M].北京：科學(xué)出版社，2003：102～106，144.