孰多孰少孰之过——有关“中和热测定实验”的问题谈论

◇　安徽　蒲绪凤



孰多孰少孰之过
——有关“中和热测定实验”的问题谈论

◇安徽蒲绪凤

“中和热测定”实验中,教材注明“为了保证0.5 mol·L-1稀盐酸完全被中和,采用0.55 mol·L-1氢氧化钠溶液,使碱稍稍过量”．理论上来说HCl和NaOH等量就可以恰好完全反应,为何要让碱过量?酸过量是否可行?笔者就此进行了相关探讨．

1　实验目的

探究酸碱用量对中和热测定的影响.

2　实验用品

0.1 mol·L-1稀盐酸、0.1 mol·L-1氢氧化钠溶液.

3　实验装置

电脑、温度传感器、中和热测定装置、数据采集器.

4　实验步骤

实验1: 分别用20 mL 0.1 mol·L-1稀盐酸和20 mL 0.1 mol·L-1氢氧化钠溶液进行中和热测定实验．

实验2: 分别用20 mL 0.1 mol·L-1稀盐酸和22 mL 0.1 mol·L-1氢氧化钠溶液进行中和热测定实验．

实验3: 分别用22 mL 0.1 mol·L-1稀盐酸和20 mL 0.1 mol·L-1氢氧化钠溶液进行中和热测定实验．

5　实验现象

实验1的实验图象如图1,实验结束最高温度为21.6℃．

图1

实验2的实验图象如图2,实验结束最高温度为21.8℃．

图2

实验3的实验图象如图3,实验结束最高温度为21.6℃．

图3

6　问题讨论

由上述实验可以得出，当氢氧化钠量一定时,增大稀盐酸的用量几乎不影响反应的温度变化，但是当稀盐酸量一定时,增大氢氧化钠的用量可以产生明显的温度变化．

1) 提出假设.

假设1: 盐酸的挥发性可能影响实验结果.

假设2: 氢氧化钠溶液吸收了空气中的CO2,在碱与酸反应的同时,Na2CO3或NaHCO3与H+反应生成H2CO3,影响实验结果．

2) 实验验证.

实验1: 分别测定新制的0.1 mol·L-1稀盐酸和0.1 mol·L-1氢氧化钠溶液的pH．

实验2: 分别测定放置一周的0.1 mol·L-1稀盐酸和0.1 mol·L-1氢氧化钠溶液的pH．

3) 实验现象.

实验1: 0.1 mol·L-1HCl的pH=1.15; 0.1 mol·L-1NaOH的pH=12.49．

实验2: 0.1 mol·L-1HCl的pH=1.16; 0.1 mol·L-1NaOH的pH=9.57．

经过1周的时间0.1 mol·L-1稀盐酸的pH几乎没有变化,但是0.1 mol·L-1氢氧化钠溶液的pH由12.49降低为9.57．

4) 实验结论.

较稀盐酸(如浓度为0.1 mol·L-1时)比较稳定,几乎没有挥发性．实验中取20 mL 0.1 mol·L-1HCl,其物质的量近似0.002 mol．但如果恰好取20 mL 0.1 mol·L-1NaOH与20 mL 0.1 mol·L-1HCl进行中和反应的话,就很难保证有0.002 mol NaOH参与反应去中和0.002 mol的HCl．原因是氢氧化钠溶液在配制过程中不可避免地会吸收空气中的二氧化碳,导致氢氧化钠的量发生变化,从而对中和热的测定产生影响．因此在中和热测定实验中要求氢氧化钠过量,从而减少实验误差．

安徽省合肥市第一中学)