Question

【題目】已知在稀溶液中，強酸跟強堿發生中和反應生成1 mol水時的反應熱叫做中和熱。現利用如圖裝置進行中和熱的測定，請回答下列問題：

(1)該圖中有兩處未畫出，它們是______________、________________。

(2)做一次完整的中和熱測定實驗，溫度計需使用________次。

(3)把溫度為15.0 ℃，濃度為0.5 mol·L－1的酸溶液和0.55 mol·L－1的堿溶液各50 mL混合(溶液密度均為1 g·mL－1)，生成溶液的比熱容c＝4.18 J · g－1 · ℃－1，輕輕攪動，測得酸堿混合液的溫度變化數據如下：

反應物	起始溫度t1/℃	終止溫度t2/℃	中和熱
HCl＋NaOH	15.0	18.4	ΔH1
HCl＋NH3·H2O	15.0	18.1	ΔH2

①計算上述第一組實驗測出的中和熱ΔH1＝______。

②寫出HCl＋NH3·H2O的熱化學方程式：____________________________________。

③兩組實驗結果差異的原因是______________________________________。

Answer 1

【答案】 環形玻璃攪拌棒 燒杯上方的泡沫塑料蓋 3 －56.8 kJ·mol－1 HCl(aq)＋NH3·H2O(aq)===NH4Cl(aq)＋H2O(l)　ΔH＝－51.8 kJ·mol－1 NH3·H2O是弱堿，在中和過程中NH3·H2O發生電離，要吸熱，因而總體放熱較少

【解析】（1）根據中和熱的測定裝置及該圖所示可判斷，圖中有兩處未畫出，它們分別是環形玻璃攪拌棒、燒杯上方的泡沫塑料蓋；（2）做一次完整的中和熱測定實驗，溫度計需測量反應前鹽酸、氫氧化鈉溶液的溫度及二者混合反應后溶液的溫度，故共需使用3次；（3）①反應以不足量的HCl為標準計算，n(HCl)=n(H2O)=0.5mol/L×0.05L=0.025mol，Q＝cm△t＝4.18J/(g℃)×100g×(18.4－15) ℃=1421.2J，則△H=－1421.2J ÷0.025mol =－56848J/mol≈－56.8kJ/mol；②根據以上分析可知第二組實驗中Q＝cm△t＝4.18J/(g℃)×100g×(18.1－15) ℃=1295.8J，則△H=－1295.8J ÷0.025mol =－51832J/mol≈－51.8kJ/mol，所以該反應的熱化學方程式是HCl(aq)+NH3H2O(aq)=NH4Cl(aq)+H2O(l) △H=－51.8kJ/mol；③反應熱是酸、堿發生中和反應產生1mol水放出的熱量。由于NH3H2O是弱堿，存在電離平衡，電離需要吸收熱量，故反應產生1mol水放出的熱量比強堿NaOH少，所以△H1＜△H2。