化学反应晗变的测定刘千路

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1、化学反应焓变的测定刘千路（轻工与纺织学院轻化工程112班201110110420号）摘要：化学反应过程中，除了发生物质的变化外，常伴有能量的变化，化学反应热在化工生产上有着十分重要的意义，本文设计了采用普通的保温杯和精密温度计作为简易量热计，来测量反应焓变。结果表明：该实验方法测量反应热直观，实验易于操作，又便于观察的特点。关键词：锌、硫酸铜、反应焓变、测定、保温杯、定量、计算、摩尔、反应热。引言：热力学是一门研究能量互相转变过程中所遵循的法则的一门科学[1]．它是不需要知道物质的内部结构，只能从能量的观点出发即可得到一系列规律的科学．在解释问题时主要应用Born-Habb

2、er循环，而且自身对化学现象无法解释，作为热力学分支的热效应，在其工农业生产中有着非常重要的作用，而所有的化学反应总是伴随着能量的变化，这种变化通常称之为热效应，反应过程中体系吸收或放出的热量称为反应热，所释放出的热量对我们日常生活及其工农业生产有着重要的意义，而且反应的热量问题，在化工生产上有着举足轻重的作用．反应热是热力学中的重要数据，通常用△H（△H>0吸热,△H<0放热）来表示，是通过实验来测定．因此，研究与讨论反应热测定很有必要．正文：一、实验1实验原理化学反应晗变的测定：化学反应过程中，除了发生物质的变化外，常伴有能量的变化，这种能量的变化表现为反应热效应，而化

3、学反应通常是在恒压的条件下进行的，此反应热效应叫做等压热效应Qp等于化学反应的摩尔反应晗变△rHm(放热反应为负值，吸热反映为正值)。在标准状态下化学反应的摩尔反应晗变称为化学反应的标准晗变，用△rHmΘ表示。本实验采用普通的保温杯和精密温度计作为简易量热计来测量Zn与硫酸铜的反应热，假设反应物在量热计中进行的化学反应是在绝热的条件下进行的，即反应体系（量热计）与环境不发生热量传递。这样，从反应体系前后的温度变化和热量器的热容及有关物质的质量和比热容等，就可以根据Qp=（cm+Cp）△T(假设反应物在量热计中进行的化学反应是在绝热条件下进行的，即反应体系（量热计）与环境不发

4、生热量传递。)从反应体系前后的温度变化和量热器的热容及有关物质的质量和比热容等，就可以按计算式算出反应的热效应。实验简单化，容易掌握，便于操作，是一可行方案。在298.15K和标准状态下，1mol锌置换硫酸铜溶液中的铜离子，放出218.7kJ的热量。Zn(s)+Cu²﹢(aq)=Zn²﹢(aq)+Cu(s)△rHmΘ=-218.7KJ▪mol﹣¹由溶液反应前后溶液的温度变化，可求的上述反应的晗变。考虑到热量计的热容，则反应放出的热量Qp等于系统中溶液吸收的热量与热量计吸收的热量之和：Qp=(c·m+Cp)△TC—溶液的比热容（j·g-1·k-1）（取4.18）m—溶液的质量

5、近似等于溶剂的质量。Cp—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T1的冷水，再加相同质量的温度为T2的热水，测定混合水的最高温度T3。已知水的比热容4.184j·g-1·k-1。设热量计的热容为Cp，则热水失热=4.184J·g-1·k-1m(T2-T3)冷水得热=4.184J·g-1·k-1m(T3-T1)热量计得热=Cp(T3-T1)因为热水失热与冷水得热之差等于热量计得热，所以，热量计的热容为Cp=4.184J·g-1·k-1m(T2+T1-2T3)/(T3-T1)最后根据△rHm(T)=

6、—Qp(1/n)求出反应得摩尔焓变。式中：△rHm—反应的摩尔焓变（KJ·mol﹣¹）;n—溶液中溶质的物质的量。2实验部分2.1试剂与仪器Zn粉及CuSO4.H2O（固体）（天津市凯通化学试剂有限公司）.电子天平、容量瓶（100ml）、烧杯（50ml）、量筒（50ml）、精密温度计2支（0.1℃分度）、保温杯、酒精灯、石棉网2.2实验2.2.1准确浓度CuSO4的溶液的配置在电子天平上称取约5.0000g（固体）CuSO4·H2O放入烧杯中，加入适当的蒸馏水搅拌使其全部溶解，然后转至100ml容量瓶中。用少量（每次约10ml）的蒸馏水将烧杯搅拌棒淋洗3次，将淋洗液全部倒入

7、容量瓶中，最后加蒸馏水稀释至刻度。塞紧容量瓶瓶塞，将其反复翻转10次以上，使其中溶液充分混匀。2.2.2.热量计热容Cp的测定．洗净并擦干用作热量计的保温杯，量筒取50ml蒸馏水放入保温杯，盖上带有温度计的塞子，调节温度计的高度，使其水银球浸入溶液中，但又不能触及容器的底部。用手握住保温杯摇动（不能使液体溅到塞子上），每隔30s记录一次热量计中冷水的温度，边读边记录(表格1)，直至热量计中的水达到热平衡，即水温保持恒定。记录T1.再取50ml蒸馏水倒入100ml烧杯中把此烧杯至于高于室温20摄氏度的热水浴中放置10