量热法:测出反应焓
用两个泡沫塑料杯、一支温度探头和一根搅拌棒,先标定量热计,再测出中和热、冰袋和暖袋的溶解焓。
实验目的 测定一台未知量热计的量热计常数 ,并用它测出 的中和焓以及 、 的溶解焓。
操作步骤
- 选一个量热计编号。实验“标定”:杯中有 50 g 冷水,旁边是 50 g 热水。点“开始记录”,记录约 2 分钟基线后倒入热水,再记录至少 4 分钟。
- 勾选“外推到混合时刻”,读出量热计常数,点“写入实验记录”——之后的实验会自动使用这个 。
- 换成“中和”:50.0 mL 1.00 M HCl 在杯中,50.0 mL 1.00 M NaOH 在量筒里。同样先记录基线,再倒入并继续记录,外推后得到 ΔH。
- 依次测“溶解硝酸铵”和“溶解氯化钙”(各 5.00 g 固体溶于 100 g 水)。
- 取消“加盖、双层杯”,再测一次氯化钙,比较不外推和外推得到的 ΔH。最后揭晓真实的 ,估算它给结果带来的误差。
注意观察
- 标定时,混合后的温度总低于两份水的平均温度——“丢掉”的热被杯子吸收了,这就是量热计常数的来源。
- 中和热约为 −56 kJ/mol,与用哪种强酸、强碱无关:真正发生的反应只有 H⁺ + OH⁻ → H₂O。
- 固体溶解要几十秒,温度曲线的最高(低)点来得晚;这段时间里漏热已经让读数偏离,外推把它找回来。
- 不加盖时漏热快得多:直接读极值得到的 ΔH 误差可达 5–10 %,外推后仍在 1 % 左右。
真实实验室
- 佩戴护目镜;1 M NaOH 有腐蚀性。无水氯化钙溶解会剧烈放热,要边加边搅拌。
- 两种溶液混合前要分别测温,并让它们在同一个房间里放置到温度相近。
- 真实溶液的比热容和密度与水略有不同,稀释热也不为零;这些会带来 1–3 % 的系统误差,本模拟按水处理。
- 硝酸铵是强氧化剂,不要与可燃物混放;实验后的溶液按学校规定处理。