Question

2．某學(xué)生通過測定反應(yīng)過程中所放出的熱量來計(jì)算中和熱．他將50mL0.5mol/L的鹽酸與50mL0.55mol/L的NaOH溶液在如圖1所示的裝置中進(jìn)行中和反應(yīng)．請回答下列問題：

（1）從實(shí)驗(yàn)裝置上看，圖中尚缺少的一種玻璃用品是環(huán)形玻璃攪拌器；由圖可知該裝置有不妥之處，應(yīng)如何改正？小燒杯沒有與大燒杯齊平，在大小燒杯間填滿碎塑料泡沫（或碎紙條）使小燒杯口與大燒杯口相平．
（2）實(shí)驗(yàn)中改用60mL0.50mol/L的鹽酸跟50mL 0.55mol/L的NaOH溶液進(jìn)行反應(yīng)，與上述實(shí)驗(yàn)相比，所放出的熱量不相等（填“相等”或“不相等”）；所求中和熱的數(shù)值會相等（填“相等”或“不相等”），理由是因?yàn)橹泻蜔崾侵杆岣鷫A發(fā)生中和反應(yīng)生成1molH₂O所放出的熱量，與酸堿的用量無關(guān)．
（3）該同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時(shí)有些操作不規(guī)范，造成測得中和熱的數(shù)值偏低，請你分析可能的原因是
A．測量鹽酸的溫度后，溫度計(jì)沒有用水沖洗干凈
B．把量筒中的氫氧化鈉溶液倒入小燒杯時(shí)動作遲緩
C．做本實(shí)驗(yàn)的當(dāng)天室溫較高
D．在量取鹽酸時(shí)仰視計(jì)數(shù)
E．將50mL0.55mol/L氫氧化鈉溶液取成了50mL0.55mol/L的氨水
（4）將V₁ml 1.0mol/L HCl溶液和V₂ml未知濃度的NaOH溶液混合均勻后測量并記錄溫度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2所示（實(shí)驗(yàn)中始終保持V₁+V₂=50mL）
通過分析圖象可知，做該實(shí)驗(yàn)時(shí)環(huán)境溫度低于（填“高于”，“低于”或“等于”）22℃，該NaOH溶液的濃度約為1.5mol/L．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)量熱計(jì)的構(gòu)造來判斷該裝置的缺少儀器、裝置的錯(cuò)誤；
（2）反應(yīng)放出的熱量和所用酸以及堿的量的多少有關(guān)，并根據(jù)中和熱的概念和實(shí)質(zhì)來回答；
（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是保溫，如果裝置有能量散失，則會導(dǎo)致結(jié)果偏低，根據(jù)實(shí)驗(yàn)中用到的試劑以及實(shí)驗(yàn)操作知識來判斷；
（4）考慮中和反應(yīng)是放熱反應(yīng)；當(dāng)酸堿恰好反應(yīng)時(shí)，放出的熱量最高，從圖示可知二者體積比，根據(jù)反應(yīng)關(guān)系計(jì)算氫氧化鈉的濃度．

解答 解：（1）根據(jù)量熱計(jì)的構(gòu)造可知該裝置的缺少儀器是環(huán)形玻璃攪拌器，裝置的錯(cuò)誤是：小燒杯口與大燒杯口不相平，且未填滿碎塑料泡沫（或碎紙條），
故答案為：環(huán)形玻璃攪拌器；小燒杯沒有與大燒杯齊平，在大小燒杯間填滿碎塑料泡沫（或碎紙條）使小燒杯口與大燒杯口相平；
（2）反應(yīng)放出的熱量和所用酸以及堿的量的多少有關(guān)，若用60mL0.50mol/L的鹽酸跟50mL 0.55mol/L的NaOH溶液進(jìn)行反應(yīng)，與上述實(shí)驗(yàn)相比，生成水的量增多，所放出的熱量偏高，但是中和熱的均是強(qiáng)酸和強(qiáng)堿反應(yīng)生成1mol水時(shí)放出的熱，與酸堿的用量無關(guān)，所以用60mL0.50mol/L的鹽酸跟50mL 0.55mol/L的NaOH溶液反應(yīng)，測得中和熱數(shù)值相等；
故答案為：不相等；相等；因?yàn)橹泻蜔崾侵杆岣鷫A發(fā)生中和反應(yīng)生成1molH₂O所放出的熱量，與酸堿的用量無關(guān)；
（3）A．測量鹽酸的溫度后，溫度計(jì)沒有用水沖洗干凈，在測堿的溫度時(shí)，會發(fā)生酸和堿的中和，溫度計(jì)示數(shù)變化值減小，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)測得中和熱的數(shù)值偏小，故A正確；
B、把量筒中的氫氧化鈉溶液倒入小燒杯時(shí)動作遲緩，會導(dǎo)致一部分能量的散失，實(shí)驗(yàn)測得中和熱的數(shù)值偏小，故B正確；
C、做本實(shí)驗(yàn)的室溫和反應(yīng)熱的數(shù)據(jù)之間無關(guān)，故C錯(cuò)誤；
D、在量取鹽酸時(shí)仰視計(jì)數(shù)，會使得實(shí)際量取體積高于所要量的體積，放出的熱量偏大，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)測得中和熱的數(shù)值偏高，故D錯(cuò)誤；
E、將50mL0.55mol/L氫氧化鈉溶液取成了50mL0.55mol/L的氨水，由于氨水是弱堿，堿的電離是吸熱的過程，所以導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)測得中和熱的數(shù)值偏小，故E正確；
故選：ABE；
（4）從圖形起點(diǎn)可知：5mLHCl溶液和45mLNaOH溶液反應(yīng)放熱后的溫度已經(jīng)是22℃，則溶液混合前的實(shí)驗(yàn)環(huán)境溫度一定低于22℃；當(dāng)酸堿恰好反應(yīng)時(shí)，放出的熱量最高，從圖示可知V₁=30mL，V₂=50mL-30mL=20mL，二者體積比為：$\frac{V{\;}_{1}}{{V}_{2}}$=$\frac{30}{20}$=$\frac{3}{2}$，c（NaOH）=$\frac{c（HCl）×V{\;}_{1}}{V{\;}_{2}}$=$\frac{1.0mol/L×30mL}{20mL}$=1.5mol/L；
故答案為：低于；1.5．

點(diǎn)評 本題考查了中和熱的計(jì)算問題，注意從圖示得出解題信息是解答本題的關(guān)鍵，并注意中和熱的熱方程式的書寫方法來解答．