氯化铵生成焓的测定
实验目的
1、学习用热量计测定物质生成焓的简单方法。
2、加深对有关热化学知识的理解。
实验原理
本实验用热量计分别测定NHCl(s)的溶解热和NH(aq)与HCl(aq)43反应的中和热,再利用NH(aq)和HCl(aq)的标准摩尔生成焓数据,通过3
Hess定律计算NHCl(s)的标准摩尔生成焓。 4
NH(aq),HCl(aq) NHCl(aq) 34
???? Δ H= ΔH, ΔH, ΔH中和()()()rmfmHCl,aqfmNH3,aq fmNH4Cl,aq
NHCl(s) NHCl(aq) 44
??? Δ H= ΔH, ΔH溶解()()rmfmNH4Cl,aqfmNH4Cl,s
???? ΔH=Δ H,ΔH, ΔH()中和()()fmNH4Cl,aqrmfmHCl,aqfmNH3,aq
?? =Δ H,ΔH溶解() rmfmNH4Cl,s
?????ΔH=Δ H,ΔH, ΔH,Δ H()中和()()溶解fmNH4Cl,srmfmHCl,aqfmNH3,aqrm
热量计是用来测定反应热的装置。本实验采用保温杯式简易量热计测定反应
热。化学反应在热量计中进行时,放出(或吸收)的热量会引起热量计和反应物
质的温度升高(或降低)。
? Δ H=,(cmΔ T,CΔ T)/n 中和prm
? Δ H=,(cmΔ T,CΔ T)/n 溶解prm
?式中:Δ H—— 中和热,J/mol 中和rm
? Δ H—— 溶解热, J/mol 溶解rm
m —— 物质的质量,g;
-1-1c —— 物质的比热容,J•g•K;
Δ T—— 反应终了温度与起始温度之差,K;
-1C—— 热量计的热容,J•K; p
n —— 反应物质的摩尔数,mol。
由于反应后的温度需要一段时间才能升到最高值,而实验所用简易热量计不是严格的绝热系统,在这段时间,热量计不可避免地会与周围环境发生热交换。为了校正由此带来的温度偏差,需用图解法确定系统温度变化的最大值,即以测得的温度为纵坐标,时间为横坐标绘图,按虚线外推到开始混合的时间(t=0),求出温度变化最大值(Δ T),这个外推的Δ T值能较客观地反映出由反应热所引起的真实温度变化。
热量计的热容是使热量计温度升高1K所需要的热量。确定热量计热容的方法是:在热量计中加入一定质量m(如50g)、温度为T的冷水,再加入相同质1
量温度为T的热水,测定混合后水的最高温度T。已知水的比热容为23
-1-14.184J•g•K,设热量计的热容为C则 p,
-1-1热水失热=4.184J•g•Km(T,T) 23
-1-1冷水得热=4.184J•g•Km(T,T) 31
量热计得热=C(T,T) p31
热水失热=冷水得热,量热计得热
-1-1C=4.184J•g•Km[(T,T),(T,T)] /(T,T) p233131
仪器、药品及材料
仪器:保温杯,1/10?温度计,台秤,秒
,烧杯(100ml),量筒(100ml)。
-1-1药品:HCl溶液(1.5mol•L),NHHO溶液(1.5mol•L),NH4Cl(s)。 32
数据记录与处理
实验中的NHCl溶液浓度很小,作为近似处理可以假定:?溶液的体积为4
100ml;?中和反应热只能使水和热量计的温度升高;?NHCl溶解时吸热,()4s只能使水和热量计的温度下降。
由相应的温差(Δ T)和水的质量(m)、比热容(c)及热量计的热容(C),p即可分别计算出中和反应热和溶解热。
-1已知NH(aq)和HCl(aq)的标准摩尔生成焓分别为-80.29kJ?mol和-167.159 3
-1kJ?mol,根据Hess定律计算NHCl的标准摩尔生成焓,并对照查得的数据()4s
计算实验误差(如操作与计算正确,所得结果的误差可小于3,)。
实验内容及数据处理
1. 量热计热容的测定
(1)用量筒量取50.0mL去离子水,倒入量热计中,盖好后适当摇动,待系统达到热平衡后(约5,10min),记录温度T(精确到0.1?)。 1
(2)在100ml烧杯中加入50.0ml去离子水,加热到高于T30?左右,静1置1,2min,待热水系统温度均匀时,迅速测量温度T(精确到0.1?),尽快将2
热水倒入热量计中,盖好后不断地摇荡保温杯,并立即计时和记录水温。每隔30s记录一次温度,直至温度上升到最高点,再继续测定3min。
将上述实验重复一次,取两次实验所得结果,作温度-时间图,用外推法求最高温度T,并计算热量计热容C的平均值。 3p
2.盐酸与氨水的中和热及氯化铵溶解热的测定
-1(1)用量筒量取50.0ml 1.5mol?LHCL溶液,倒入烧杯中备用。洗净量筒,
-1再量取50.0ml 1.5mol?LNH?HO,倒入热量计中,在酸碱混合前,先记录氨32
水的温度5min(间隔30s,温度精确到0.1?,以下相同)。将烧杯中的盐酸加入热量计,立刻盖上保温杯顶盖,测量并记录温度-时间数据,并不断地摇荡保温杯,直至温度上升到最高点,再继续测量3min。依据温度-时间数据作图,用外推法求Δ T。
(2)称取4.0g NHCl备用。量取100ml去离子水,倒入热量计中,测量()4s
并记录水温5min。然后加入NHCl并立刻盖上保温杯顶盖,测量温度-时间数()4s
据,不断地摇荡保温杯,促使固体溶解,直至温度下降到最低点,再继续测量3min。最后作图用外推法求Δ T。
思考题
1. 为什么放热反应的温度-时间曲线的后半段逐渐下降,而吸热反应则相
反,
2. NH(aq)和HCl(aq)反应的中和热和NHCl(s)的溶解热之差,是34
哪一个反应的热效应,
3. 实验产生误差的可能原因是什么,