化学反应焓变的测定
化学反应焓变的测定
化学反应焓变的测定××× 2010******(齐齐哈尔大学××化学专业**班)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，这种能量的变化表现为反应热效应，而化学反应通常是在恒压的条件下进行的，本实验采用热量计，量筒等建议装置测定五水合硫酸铜与锌粉的反应热，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：焓变；锌：硫酸铜；保温杯；反应热；测定。
焓变(enthalpy)即物体焓的变化量。
焓是物体的一个热力学能状态函数，即热函：一个系统中的热力作用，等于该系统内能加上其体积与外界作用于该系统的压力的乘积的总和学反应的焓变在研究各种体系的变化过程时，人们发现自然界的自发过程一般都朝着能量降低的方向进行。
显然，能量越低，体系的状态就越稳定。
化学反应一般亦符合上述能量最低原理。
对反应的自发性是有一定影响的因此丢研究化学反应有重要意义。
化学反应过程中，除了发生物质的变化外，还有能量的变化，这种能量变化表现为反应热效应，化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。
化学反应的等压热效应Q p等于化学反应的摩尔反应焓变△r H m（放热反应为负值，吸热反应为正值）。
在标准状态下化学反应的焓变称为化学反应的标准焓变，用△r H mθ表示。
反应热效应的测量方法很多，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。
假设反应物在量热计(图4-1)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)与环境不发生热量传递。
这样，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.实验原理Zn(s)+Cu2+ (aq)=Zn2+(aq)+Cu(s) ∆rHm=-218.7kj.mol-1QP=(cm+Cp)∙∆T热水失热=4.184(J/g/k)m(T2-T3)冷水得热=4.184(J/g/k)m(T3-T1)热量计得热=CP(T3-T1)CP=4.184(J/g/k)m（T2+T1-2T3)/(T3-T1)∆rHm=QP∙1/n1实验部份1.1.试剂与仪器试剂：CuSO45H2O(S) 5.0000g；Zn(S) 3.0000g；蒸馏水；热水；仪器：精密温度计一支（050C,分度值为0.1C）保温杯；烧杯；量筒（50mL）；秒表；橡皮圈；吸滤纸；容量瓶（100mL）；大烧杯；小烧杯；电子天平。
化学反应热量变化与焓变的测定
热力学第一定律表达式
ΔU = Q + W，其中ΔU为系统内能变化，Q为系统 吸热或放热，W为外界对系统做功或系统对外界做 功。
应用于化学反应
化学反应中的热量变化与内能变化、做功等 因素相互关联，符合热力学第一定律。
02
焓变及其测定方法
焓变定义与性质
焓变定义
焓变是指在一个化学反应中，反应物 与生成物之间的能量差，通常以热量 的形式表现。
环境保护领域应用
01
化学反应热量变化与焓变的测定在环境保护领域也具有广泛应用。例如，在废 弃物处理过程中，通过测定废弃物燃烧或分解反应的热量变化，可以评估处理 过程的能量回收效率和环境排放情况。
02
在大气污染控制方面，测定大气中化学反应的热量变化有助于了解大气污染的 成因和机制，为制定有效的污染控制措施提供科学依据。
量热计精度
量热计的精度直接影响热量测定的准确性，应选用高 精度的量热计并定期进行校准。
温度传感器误差
温度传感器可能存在误差，导致温度测量不准确，进 而影响热量计算。应对传感器进行校准或更换。
环境干扰
外界环境的干扰，如震动、电磁干扰等，可能影响仪 器的稳定性，应采取相应措施减少干扰。
操作技巧与注意事项
03
此外，在环境监测领域，利用化学反应热量变化与焓变的测定技术可以监测环 境中污染物的浓度和分布情况，为环境保护和污染治理提供有力支持。
科研领域发展前景
化学反应热量变化与焓变的测定在科研 领域具有广阔的发展前景。随着科学技 术的不断进步，人们对化学反应过程中 能量转化和传递机制的认识将不断深入
。
未来，科研人员将利用更加先进的实验 技术和理论计算方法，对化学反应的热 量变化和焓变进行更加精确、快速的测 定和分析，以揭示反应过程的本质规律
测定反应焓变的方法
测定反应焓变的方法1. 热量计法热量计法是测定反应焓变最常用的方法之一。
实验中，反应物与溶液在恒定温度的热量计中发生反应，通过观察温度的变化，计算出反应前后释放或吸收的热量差，从而得出反应焓变。
2. 燃烧热法燃烧热法是通过将某种物质完全燃烧，测量产生热量来计算反应焓变的方法。
将某种有机物质燃烧，产生的热量可以用来计算该有机物质的燃烧反应焓变。
3. 直接测量法直接测量法是一种通过直接测量反应物和产物的热容和温度来计算反应焓变的方法。
在加热一个恒定体积的反应瓶中的反应物时，可以通过测量温度的变化来计算反应焓变。
4. 比色法比色法是一种通过测量反应物和产物的吸收光谱来计算反应焓变的方法。
在一些化学反应中，反应物和产物可能有不同的吸收光谱，通过测量它们的光谱可以计算出反应焓变。
5. 比重法比重法是一种通过测量反应物和产物的密度来计算反应焓变的方法。
在一些物质的化学反应中，反应物和产物的密度可能不同，通过测量它们的密度可以计算出反应焓变。
6. 比热容法比热容法是一种通过测量反应物和产物的比热容来计算反应焓变的方法。
在一些物质的化学反应中，反应物和产物的比热容可能不同，通过测量它们的比热容可以计算出反应焓变。
7. 酸碱滴定法酸碱滴定法是一种通过测量反应中酸碱溶液的滴定体积、浓度和 pH 值来计算反应焓变的方法。
使用一种浓度已知的 NaOH 溶液对盛有 HCl 溶液的容器进行滴定，通过测量滴定过程中 HCl 溶液的 pH 值和滴定体积可以计算出反应焓变。
8. 热效应法热效应法是一种通过测量反应物和产物的热效应（如释放的热量）来计算反应焓变的方法。
在一些物质的化学反应中，反应物和产物可能会释放热量，通过测量释放的热量可以计算出反应焓变。
9. 微量热法微量热法是一种通过测量反应物和产物的微量热效应（如热流量和温度变化）来计算反应焓变的方法。
在一些物质的化学反应中，反应物和产物可能会释放微量热量，通过测量微量热效应来计算反应焓变。
化学反应摩尔焓变的测定
目录实验一化学反应摩尔焓变的测定 (1)实验二氧化还原反应与电化学 (9)实验三醋酸解离度和解离常数的测定 (18)实验四自来水硬度的测定 (23)实验五聚乙烯醇甲醛反应制备胶水 (27)实验一化学反应摩尔焓变的测定一、实验目的1．了解测定反应的摩尔焓变的原理和方法；2．学习称量、溶液配制和移取的基本操作；3．学习实验数据的作图法处理。
二、实验原理化学反应通常是在恒压条件下进行的，反应的热效应一般指的就是恒压热效应q p 。
化学热力学中反应的摩尔焓变 r H m数值上等于q p，因此，通常可用量热的方法测定反应的摩尔焓变。
对于一般溶液反应（放热反应）的摩尔焓变，可用简易量热计测定。
该量热器采用玻璃保温杯制成，并附有数显温度计（可精确读至本实验测定C U SO4溶液与锌粉反应的摩尔焓变：C U2+(aq)+Zn(s)=Cu(s)+Zn2+(aq)为了使反应完全，使用过量的锌粉。
下，于量热计中发生反应，即反应系统不与量热计外的环境发生热交换，这样，量热计及其盛装物质的温度就会改变。
从反应系统前后温度变化及有关物质的热容，就可以计算中出该反应系统放出的热量。
但由于量热计并非严格绝热，在实验时间内，量热计不可避免地会与环境发生少量热交换；采用作图外推的方法（参见实验图1.2）,可适当地消除这一影响。
若不考虑量热计吸收的热量,则反应放出的热量等于系统中溶液吸收的热量:q p=m s c s∆T=V sρs c s∆T式中q p——反应中溶液吸收的热量，J；m s——反应后溶液的质量，g；c s——反应后溶液的体积，j·g-1·K-1；V s——反应后溶液的体积，ml；ρs——反应后溶液的密度，g·mL-1。
设反应前溶液中C u SO4的物质的量为nmol，则反应的摩尔焓变以kJ·mol-1计为∆r H m=－V sρs c s∆T/100n (1.1)设反应前后溶液的体积不变，则n=c(C u SO4) ·V s/1000式中c(C u SO4)为反应前溶液中C u SO4的浓度，mol·L-1。
化学反应焓变实验报告
化学反应焓变实验报告化学反应焓变实验报告引言：化学反应焓变是描述化学反应过程中能量变化的一个重要参数。
通过测定反应物和产物的焓变，可以了解反应的放热或吸热性质，对于研究化学反应的热力学性质具有重要意义。
本实验旨在通过测定一系列化学反应的焓变，探究化学反应的热力学规律。
实验一：酸碱中和反应的焓变测定酸碱中和反应是一种常见的化学反应，其焓变可以通过测定反应过程中溶液温度的变化来进行测定。
实验中，我们选择了盐酸和氢氧化钠的中和反应进行测定。
首先，我们将一定量的盐酸倒入量热杯中，测定其初始温度。
然后，慢慢加入氢氧化钠溶液，同时用温度计测定溶液的温度变化。
当溶液温度不再变化时，即达到了中和点。
通过记录初始温度和中和点的温度，我们可以计算出反应的焓变。
实验二：金属与酸反应的焓变测定金属与酸反应是一种常见的化学反应，其焓变可以通过测定反应过程中溶液温度的变化来进行测定。
实验中，我们选择了铁和盐酸的反应进行测定。
首先，我们将一定量的盐酸倒入量热杯中，测定其初始温度。
然后，将一定量的铁片加入盐酸溶液中，同时用温度计测定溶液的温度变化。
当溶液温度不再变化时，即达到了反应终点。
通过记录初始温度和终点温度，我们可以计算出反应的焓变。
实验三：燃烧反应的焓变测定燃烧反应是一种常见的化学反应，其焓变可以通过测定反应过程中产生的热量来进行测定。
实验中，我们选择了乙醇的燃烧反应进行测定。
首先，我们将一定量的乙醇倒入量热杯中，测定其初始温度。
然后，在安全条件下点燃乙醇，使其燃烧。
同时用温度计测定溶液的温度变化。
当溶液温度不再变化时，即达到了反应终点。
通过记录初始温度和终点温度，我们可以计算出反应的焓变。
实验四：溶解反应的焓变测定溶解反应是一种常见的化学反应，其焓变可以通过测定反应过程中溶液温度的变化来进行测定。
实验中，我们选择了氯化铵的溶解反应进行测定。
首先，我们将一定量的氯化铵固体倒入量热杯中，测定其初始温度。
然后，慢慢加入一定量的水，同时用温度计测定溶液的温度变化。
化学反应焓变的测定
为焓变。为了有一个比较的统一标准，通常规定
100kPa 为标准态压力，记为 p 。把体系中各固体、
液体物质处于 p 下的纯物质，气体则在 p 下表现
出理想气体性质的纯气体状态称为热力学标准态。
在标准状态下化学反应的焓变称为化学反应的标准
焓变，用 表示rH，下标“ r ”表示一般的化学反应， 上标“ ”表示标准状态。在实际工作中，许多重要
• Δr Hmθ (298.15K)= - 218.66kJ ·mol -1
3.反应热的测量
• 测定化学反应热效应的仪器称为量热计。 对于一般溶液反应的摩尔焓变，可用图 所 示的“保温杯式”量热计来测定。
3.反应热的测量
• 在实验中，若忽略量热计的热容，则可根据已知 溶液的比热容、溶液的密度、浓度、实验中所取 溶液的体积和反应过程中 ( 反应前和反应后 ) 溶 液的温度变化，求得上述化学反应的摩尔焓变。 其计算公式如下： Cs-水的比热容，4.18J/g.k
还有残留在烧杯壁和玻璃棒上的氯化 钠未被转移。因此要用蒸馏水洗涤用 过的烧杯和玻璃棒。
5. 洗 涤
注意事项： 用少量蒸馏水洗涤2～3次，洗涤液要全部转移到 容量瓶中。
思考： 如果用量筒量取液体药品，量筒要洗涤吗？
如果用量筒量取液体药品，量筒不必洗涤。因为这是 量筒的“自然残留液”，若洗涤后转移到容量瓶中会 导致所配溶液浓度偏高。但是使用量筒时应注意选择 的量筒与量取液体的体积相匹配。
还需要玻璃棒。搅拌时沿着一定的方向，玻璃 棒不要碰烧杯底和烧杯壁，不要把玻璃棒放在 实验台上，以免弄脏。
思考：若量取的是浓硫酸需要稀释，应如何操 作才是正确的？
4. 转 移
注意事项： 由于容量瓶瓶颈较细，为避免液体洒在外面，应用 玻璃棒引流。
热化学化学反应焓变的测定
热化学化学反应焓变的测定热化学是研究化学反应与能量变化之间关系的学科，其中通过测定化学反应的焓变来研究反应的热力学性质。
本文将介绍热化学中化学反应焓变的测定方法和相关实验技术。
一、热化学基础热化学基础理论主要包括热力学和热动力学。
热力学研究系统能量与熵、焓、自由能等物理量的关系；而热动力学则研究反应速率、反应机理等。
在热化学中，焓变是研究化学反应热效应的重要指标。
二、焓变的定义焓变（ΔH）表示反应中吸热或放热的大小，单位为焦耳（J）。
当化学反应放热时，焓变为负值；吸热时，焓变为正值。
焓变与反应物质的物质量、反应产物的物质量以及反应过程中的状态有关。
三、测定焓变的方法1. 火焰燃烧法火焰燃烧法是常见的测定焓变的方法之一。
通过将反应物放入恒温容器中，点燃并测定产生的热量来确定焓变。
利用燃烧装置将反应物燃烧，燃烧产物通过水冷凝器收集，进一步测定水的温度变化，求得焓变。
2. 酸碱中和法酸碱中和法是一种常见的测定焓变的方法。
在恒温条件下，将酸和碱按化学计量比例混合，在中和反应中测定反应过程中的温度变化来确定焓变。
3. 高温氧化法高温氧化法适用于一些难以溶解的物质。
在高温下，将反应物与氧气反应生成氧化物，通过测定反应产生的热量来测定焓变。
4. 量热仪法量热仪是专门用于测量热量变化的仪器。
通过将反应物放入量热仪中，观察反应前后温度变化，并利用仪器测定焓变。
四、实验技术在实验中，为了获得准确的焓变测量结果，需要注意以下实验技术：1. 恒压条件：实验过程中需要保持恒定的压力，避免压力变化对焓变测量结果的影响。
2. 恒温条件：实验过程中需要保持恒定的温度，利用恒温水浴等装置来维持温度的稳定。
3. 热电偶技术：使用热电偶来测量温度的变化，同时要保证热电偶与反应物之间的良好接触，以获得准确的温度数据。
4. 校正处理：在进行实验之前，需要对仪器进行校正，确保温度、压力等测量结果的准确性。
五、应用领域热化学焓变的测定在很多领域得到应用。
化学反应焓变的测定
1. 掌握测定化学反应焓变的原理
2. 学习用量热法测定化学反应焓变 3. 学会利用外推法处理实验数据
二、实验原理
Zn(s)+Cu2+(aq) = Cu2+(aq)+ Zn(s)
-1 = -218.7kJ.mol r H
θ m
1 r H m T c V n
5. 温度最高后，继续记录2分钟。
6. 外推法求
T 减少误差。
精品课件！
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六、思考题
1. 为什么锌粉可以台天平称量？
2. 量热器装溶液前为什么要干燥？ 3. 为什么要用外推法确定实验数据？
（2）根据关系式计算出 r H m
1 r H m T c V n
c =4.18J· mol-1， ρ=1.0g· ml-1。
五、注意事项
1Байду номын сангаас 硫酸铜称量要精确。
2. 锌粉加入要迅速，立即塞紧塞子。
3. 不断摇动溶液，充分均匀反应。 4. 计时、记温度要准确。
摩尔反 应焓变
比热容
CuSO4物 质的量
四、实验步骤
1. 反应焓变的测定
准确称取CuSO4· 5H2O 约5g 配溶液100mL
倒入量热器中
塞紧塞子
摇动溶液平衡温度
左物
右码
称3g锌粉加入 塞紧塞子 同时记时，30s记温一次
摇动溶液
至最高温后，继续2min
2. 数据处理
T/K
ΔT
0
t/min
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化学反应焓变的测定
彭经天刘喆
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，本文中设计了采用热量计，量筒等建议装置测定五水合硫酸铜与锌粉的反应热，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:焓变；反应热；测定；硫酸铜；锌。
1 实验原理
本实验采取普通的保温杯和精密温度计作为简易量热计来测量。
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，即反应体系与环境不发生热传递。
这样，从反应体系前后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（1）式计算出反应的热效应。
在298.15K和标准状态下，1mol锌置换出硫酸铜溶液中的铜离子，放出218.7kj的热量。
Cu2+(aq)+Zn(s)==Zn2+(aq)+Cu(s) ∆rHm= —218.7kj/mol
QP=(cm+CP)∙∆T
c→溶液比热（J/g/k）
m→溶液的质量
Cp→热量计的热熔
热水失热=4.184(J/g/k)m(T2-T3)
冷水得热=4.184(J/g/k)m(T3-T1)
热量计得热=Cp(T3-T1)
Cp=4.184(J/g/k)m（T2+T1-2T3)/(T3-T1)
∆rHm（T）=-Qp∙1/n
2 实验部分
2.1 试剂与仪器
试剂：CuSO4∙5H2O(S) 5.0000g；Zn(S) 3.0000g；蒸馏水；热水；
仪器：精密温度计一支（0~50°C,分度值为0.1°C）；分析天平；
保温杯；烧杯；量筒（50mL）；秒表；橡皮圈；吸耳球；真空泵；容量瓶（100mL）；
大烧杯；小烧杯。
2.2 实验
2.2.1 量热计热容Cp的测定
洗净并擦干用作热量计的保温杯，量筒量取50mL冷蒸馏水，置于量热计中；用手握住保温杯摇动，每隔30秒记录一次量热计中冷水的温度，边读边记，待温度稳定后用精密温度计测定冷蒸馏水温度，记下读书为T1；再用量筒量取50mL冷蒸馏水倒入大烧杯中，向大烧杯中倒入适量热水，把小烧杯放入大少杯中进行水浴加热10-15分钟，并用精密温度计随时测量小烧杯中蒸馏水温度的变化，直至小烧杯中蒸馏水温升高至T2，取出小烧杯，迅速将所的热蒸馏水倒入量热计与冷蒸馏水混合，塞紧量热计盖子，同时迅速插入精密温度
计（在精密温度与量热计孔隙处套上橡皮圈），摇动保温杯，再倒热水的同时，按动秒表每10秒记录一次，直到温度不再变化或者等速下降为止，最后测得混合温蒸馏水最高温度为T3.倒尽保温杯中水，擦干。
2.2.2 准确浓度的CuSO4溶液的配制
在电子天平上称取约5.0000g CuSO4∙5H2O放入烧杯中，加入适量的蒸馏水搅拌使其全部溶解，然后转移至100mL容量瓶钟。
用少量的蒸馏水将烧杯搅拌棒淋洗3次，将淋洗液全部倒入容量瓶中，最后加入蒸馏水稀释至刻度。
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。
2.2.3 锌与硫酸铜反应摩尔焓变的测定
（1）用电子天平准确量取5.0000g CuSO4∙5H2O(S)；
（2）将配制好的硫酸铜溶液全部倒入干燥，洁净的保温杯中，塞好瓶塞，调节温度及和搅拌棒的高度，，使温度计的水银球放入溶液中，但不与杯壁接触。
每隔30秒记录一次热量计中冷水的温度，边读边记录，直至溶液与热量计达到平衡，温度保持恒定。
（3）将锌粉全部倒入保温杯中，盖紧杯盖，精密温度计上加上橡皮圈，同时用手抓住杯把不断轻轻晃动，使杯中溶液混合均匀。
每隔30秒记录一次温度，至温度上升到最高值后再继续测2分钟。
3 结果与讨论
（1）热量计热容Cp的测定
（2）摩尔焓变的测定
加锌粉
加锌粉
（3）数据处理
热量计热容Cp=4.184J/g/k m(T1+T2-2T3)/(T3-T1)=60.31J
QP=(cm+CP)∙∆T ；
∆rHm=- QP∙1/n ；
n=1/m(m=250 CuSO4∙5H2O) ；
计算结果得：∆rHm=205.524 kJ/mol
实验误差：百分误差=[( ∆rHm实验值-∆rHm理论值）/∆rHm理论值]∙100％；
=1.54%
4 结论
4.1 本实验在保温杯的基础上采用锥形瓶做简易量热装置测定反应热，这是一种较为新颖的测定反应热的方法，此方法不仅操作简单，而且易于观察反应过程中的实验现象。
4.2由实验数据可知用保温杯测量得误差为1.54%偏小，实验总体来说还算较成功。
4.3实验误差分析
1．锌粉过量，多余的锌粉会吸收硫酸铜与锌反应的反应热；
2. 空气，保温杯中的空气会吸收硫酸铜与锌反应的反应热；
3. 保温杯，无法测出保温杯的温度变化，只能近似的取溶液的温度变化
参考文献
[1]北京师范大学，等校编，无机化学实验（第二版）【M】.北京：高等教育出版社，1987.77-81.
[2]上海化工学院，编。
无机化学实验【M】北京：人民教育出版社，1979，33-34.
[3]李文藻，陈骏如，等编。
无机化学实验【M】成都：四川大学出版社，1988，75-80.
[4]齐齐哈尔大学化工学院无机教研室，编写。