化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)的測(cè)定

1、化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)的測(cè)定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?學(xué)會(huì)測(cè)定化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)的一般原理和方法，測(cè)定鋅與硫酸銅反應(yīng)的熱效應(yīng)。2學(xué)習(xí)準(zhǔn)確濃度溶液的配制方法。3掌握利用外推法校正溫度改變值的作圖方法。二、實(shí)驗(yàn)原理對(duì)一化學(xué)反應(yīng)，當(dāng)生成物的溫度與反應(yīng)物的溫度相同，且在反應(yīng)過程中除膨脹功以外不做其它功時(shí)，該化學(xué)反應(yīng)所吸收或放出的熱量，稱為化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)。若反應(yīng)是在恒壓條件下進(jìn)行的，則反應(yīng)的熱效應(yīng)稱為恒壓熱效應(yīng)Qp，且此熱效應(yīng)全部增加體系的焓（H），所以有H = Qp 式中H為該反應(yīng)的焓變。對(duì)于放熱反應(yīng)rHm為負(fù)值，對(duì)于吸熱反應(yīng)rHm為正值。例如，在恒壓條件下，1mol鋅置換硫酸銅溶液中的銅離子時(shí)，放出216.8 kJ的熱量，

2、即Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu rHm=216.8 kJ·mol-1測(cè)定化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)的基本原理是能量守恒定律，即反應(yīng)所放出的熱量促使反應(yīng)體系溫度的升高。因此，對(duì)上面的反應(yīng)，其熱效應(yīng)與溶液的質(zhì)量（m）、溶液的比熱（c）和反應(yīng)前后體系溫度的變化（T ）有如下關(guān)系Qp = - (cmT+KT) 式中K為熱量計(jì)的熱容量，即熱量計(jì)本身每升溫1度所吸收的熱量。由溶液的密度（d）和體積（V）可得溶液的質(zhì)量，即m=dV 若上述反應(yīng)以每摩爾鋅置換銅離子時(shí)所放出的熱量（千焦）來表示，綜合以上三式，可得rHmQp/n-1/1000n(cdv+K)T （1） 式中 n為V毫升溶液中的物質(zhì)

3、的量。熱量計(jì)的熱容量可由如下方法求得：在熱量計(jì)中首先加入溫度為T1、重量為W1的冷水、再加入溫度為T2、重量為W2的熱水，二者混合后，水溫為T，則熱量計(jì)得熱為 q0=(T-T1)K 冷水得熱為 q1=(T-T1)W1c水 熱水失熱為 q2=(T2-T)W2c水 因此 q0=q2-q1 綜合以上四式可得熱量計(jì)的熱容量為K=c水w2-(T2-T1)-W1(T-T1) /(T-T1)式中 c水為水的比熱。若熱量計(jì)本身所吸收的熱量忽略不計(jì)，則（1）式可簡化為rHmQp/n-cdvT/1000n由上式可見，本實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵在于能否測(cè)得準(zhǔn)確的溫度值。為獲得準(zhǔn)確的溫度變化T，除精細(xì)觀察反應(yīng)時(shí)的溫度變化外, 還要

4、對(duì)影響T的因素進(jìn)行校正。其校正的方法是：在反應(yīng)過程中，每隔30秒記錄一次溫度，然后以溫度（T）對(duì)時(shí)間（t）做圖，繪制T-t曲線。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及材料 儀器：保溫杯熱量計(jì)， 精密溫度計(jì)，容量瓶，量筒，洗瓶，玻璃棒，移液管， 分析天，臺(tái)秤，秒表。藥品：硫酸銅溶液(0.200 mol·L-1), 鋅粉 四、實(shí)驗(yàn)步驟 1c (CuSO4) = 0.200 mol·L-1 CuSO4溶液的配制在電子天平上稱取12.484 g CuSO4·5H2O 放入燒杯中，加入適量的蒸餾水使其全部溶解，然后轉(zhuǎn)移至250mL容量瓶中。用少量（每次約10mL）的蒸餾水將燒杯淋洗3次，將淋洗液全

5、部倒入容量瓶中，最后加蒸餾水稀釋至刻度。塞緊容量瓶瓶塞，將其反復(fù)翻轉(zhuǎn)10次以上，使其中溶液充分混勻。2熱量計(jì)熱容量的測(cè)定（1）首先用臺(tái)秤稱量干燥的熱量計(jì)（包括膠塞、溫度計(jì)、攪拌棒）的重量，然后用量筒量取50 mL自來水加入其中，再稱重，并記錄兩次稱量的重量。慢慢攪拌幾分鐘，待體系溫度穩(wěn)定后，記錄此時(shí)的溫度讀數(shù)t1。（2）另準(zhǔn)備50 mL熱水約比熱量計(jì)中的水高(2025) ，準(zhǔn)確測(cè)定水的溫度t2后，迅速倒入熱量計(jì)中，蓋好蓋子并不斷攪拌，同時(shí)注意升至最高點(diǎn)后，記錄此時(shí)的溫度讀數(shù)t3。 3鋅與硫酸銅反應(yīng)熱效應(yīng)的測(cè)定（1）用50mL移液管吸取100.00mL 0.200mol·L-1 CuS

6、O4溶液，放入干燥的熱量計(jì)中，蓋好蓋子，在不斷攪拌的條件下，每隔20秒記錄一次溫度讀數(shù)，至溫度穩(wěn)定時(shí)溫度t4。再記錄58個(gè)溫度讀數(shù)。（2）用臺(tái)秤稱取3g鋅粉，加入熱量計(jì)中，迅速蓋緊蓋子，與此同時(shí)開始記錄時(shí)間及溫度變化。在不斷攪拌的條件下，每隔20秒記錄一次溫度讀數(shù)。至溫度迅速上升時(shí)，可每隔10秒記錄一次溫度讀數(shù)。至溫度升到最高點(diǎn)后，再記錄34分鐘的溫度變化為 止，該最高溫度為t5。 五、數(shù)據(jù)記錄 1.熱量計(jì)熱容量測(cè)定記錄室溫： 大氣壓力：測(cè)溫度t1: t/s 0 20 40 60 -溫度/測(cè)溫度t2: t/s 0 20 40 60 -溫度/測(cè)溫度t3: t/s 0 20 40 60 -溫度/2.鋅與硫酸銅反應(yīng)熱效應(yīng)的測(cè)定記錄t/s 0 20 40 60 -溫度/3.熱量計(jì)熱容測(cè)定冷水溫度t1=熱水溫度t2=混合水溫度t3=熱水降低溫度t2-t3=冷水升高溫度t3-t1=則熱量計(jì)熱容Cp=4.鋅與硫酸銅置換反應(yīng)熱H的測(cè)定硫酸銅溶液t4=反應(yīng)后溶液t5=反應(yīng)中升溫t= t5- t4= 溶液的體積V=硫酸銅或生成銅的物質(zhì)的量n=熱量計(jì)熱容Cp=-1.K-1；溶液的密度近似水的密度=1.0g/mL，則：反應(yīng)的熱效應(yīng)H=5.已知在