Question

15．利用如图装置测定中和热的实验步骤如下：
①用量筒量取50mL 0.25mol/L硫酸倒入小烧杯中，测出硫酸温度；
②用另一量筒量取50mL 0.55mol/L NaOH溶液，并用另一温度计测出其温度；
③将NaOH溶液倒入小烧杯中，设法使之混合均匀，测出混合液最高温度．
回答下列问题：
（1）写出稀硫酸和稀氢氧化钠溶液反应表示中和热的热化学方程式（中和热数值为57.3kJ/mol）：$\frac{1}{2}$H₂SO₄（aq）+NaOH（aq）═$\frac{1}{2}$Na₂SO₄（aq）+H₂O（l）△H=-57.3kJ•mol^-1．
（2）倒入NaOH溶液的正确操作是C（从下列选出）．
A．沿玻璃棒缓慢倒入　B．分三次少量倒入    C．一次迅速倒入
（3）使硫酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作是D （从下列选出）．
A．用温度计小心搅拌        B．揭开硬纸片用玻璃棒搅拌
C．轻轻地振荡烧杯          D．用套在温度计上的环形玻璃棒轻轻地搅动
（4）实验数据如下表：
①请填写下表中的空白：

温度   实验次数	起始温 度t1℃			终止温度t2/℃	温度差平均值（t2-t1）/℃
	H2SO4	NaOH	平均值
1	26.2	26.0	26.1	29.5
2	27.0	27.4	27.2	32.3
3	25.9	25.9	25.9	29.2
4	26.4	26.2	26.3	29.8

②近似认为0.55mol/L NaOH溶液和0.25mol/L硫酸溶液的密度都是1g/cm³，中和后生成溶液的比热容c=4.18J/（g•℃）．则中和热△H=-56.8kJ•mol^-1
（ 取小数点后一位）．
③上述实验数值结果与57.3kJ/mol有偏差，产生偏差的原因可能是（填字母）abcd．
a．实验装置保温、隔热效果差
b．量取NaOH溶液的体积时仰视读数
c．分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中
d．用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定H₂SO₄溶液的温度
（5）已知：P₄（白磷，s）+5O₂（g）═P₄O₁₀（s）△H=-2983.2kJ/mol
P（红磷，s）+$\frac{5}{4}$O₂（g）═$\frac{1}{4}$P₄O₁₀（s）△H=-738.5kJ/mol
试写出白磷转化为红磷的热化学方程式P₄（白磷，s）=4P（红磷，s）△H=-29.2kJ/mol．

Answer 1

分析 （1）中和热是强酸和强碱的稀溶液完全反应生成1mol水放出的热量，根据热化学方程式的书写方法写出热化学方程式；
（2）将NaOH溶液倒入小烧杯中，不能分几次倒入，否则会导致热量散失，影响测定结果；
（3）硫酸和氢氧化钠混合时，用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒轻轻地搅动，使硫酸与NaOH溶液混合均匀；
（4）①先判断温度差的有效性，然后求出温度差平均值；
②根据Q=m•c•△T计算反应放出的热量，最后根据△H=-$\frac{Q}{n}$kJ/mol计算出反应热；
③a．装置保温、隔热效果差，测得的热量偏小；
b．量取NaOH溶液的体积时仰视读数，会导致所量的氢氧化钠体积偏大，放出的热量不变，但温度差偏小；
c．尽量一次快速将NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中，减少热量损失；
d．用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定H₂SO₄溶液的温度，酸碱反应放热，硫酸的起始温度偏高．
（5）根据盖斯定律写出白磷转化为红磷的焓变，书写热化学方程式；

解答 解：（1）强酸、强碱的中和热为-57.3kJ/mol，中和热是强酸和强碱的稀溶液完全反应生成1mol水放出的热量，稀硫酸和稀氢氧化钠溶液反应的热化学方程式为：$\frac{1}{2}$H₂SO₄（aq）+NaOH（aq）═$\frac{1}{2}$Na₂SO₄（aq）+H₂O（l）△H=-57.3 kJ•mol^-1；
故答案为：$\frac{1}{2}$H₂SO₄（aq）+NaOH（aq）═$\frac{1}{2}$Na₂SO₄（aq）+H₂O（l）△H=-57.3 kJ•mol^-1；
（2）倒入氢氧化钠溶液时，必须一次迅速的倒入，目的是减少热量的散失，不能分几次倒入氢氧化钠溶液，否则会导致热量散失，影响测定结果；
故选C；
（3）使硫酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作方法是：用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒轻轻地搅动；温度计是测量温度的，不能使用温度计搅拌；也不能轻轻地振荡烧杯，否则可能导致液体溅出或热量散失，影响测定结果；更不能揭开硬纸片用玻璃棒搅拌，否则会有热量散失；
故选D；
（4）①4次温度差分别为：3.4℃，5.1，3.3℃，3.5℃，第2组数据无效，温度差平均值为3.4℃；
故答案为：3.4℃；
②50mL 0.25mol/L硫酸与50mL 0.55mol/L NaOH溶液进行中和反应生成水的物质的量为0.05L×0.25mol/L×2=0.025mol，溶液的质量为100ml×1g/ml=100g，温度变化的值为△T=3.4℃，则生成0.025mol水放出的热量为Q=m•c•△T=100g×4.18J/（g•℃）×3.4℃=1421.2J，即1.4212KJ，所以实验测得的中和热△H=-$\frac{1.4212kJ}{0.025mol}$=-56.8kJ/mol；
故答案为：-56.8 kJ•mol^-1；
③a．装置保温、隔热效果差，测得的热量偏小，中和热的数值偏小，故a正确；
b．量取NaOH溶液的体积时仰视读数，会导致所量的氢氧化钠体积偏大，放出的热量不变，但温度差偏小，中和热的数值偏小，故b正确；
c．分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中，热量散失，中和热的数值偏小，故c正确；
d．温度计测定NaOH溶液起始温度后直接插入稀H₂SO₄测温度，酸碱反应放热，硫酸的起始温度偏高，温度差偏小，中和热的数值偏小，故d正确．
故答案为：abcd；
（5）已知：P₄（白磷，s）+5O₂（g）═P₄O₁₀（s）△H=-2983.2kJ/mol ①
P（红磷，s）+$\frac{5}{4}$O₂（g）═$\frac{1}{4}$P₄O₁₀（s）△H=-738.5kJ/mol ②
根据盖斯定律：①-②×4可得：P₄（s，白磷）=4P（s，红磷）△H=（-2983.2kJ/mol）-（-738.5kJ）×4=-29.2kJ/mol，
故答案为：P₄（白磷，s）=4 P（红磷，s）△H=-29.2 kJ/mol．

点评 本题主要考查热化学方程式以及反应热的计算，题目难度大，注意理解中和热的概念、把握热化学方程式的书写方法，以及测定反应热的误差等问题．