实验二 化学反应热效应的测定
如何计算化学反应的热效应
如何计算化学反应的热效应
化学反应的热效应是指在一定温度下，反应所释放或吸收的热量。
计算化学反应热效应的方法有多种，下面将详细介绍几种常用的计算方法。
一、状态函数法
状态函数法是计算恒压与恒容反应热的一种方法。
不管恒压或恒容化学反应是一步完成还是分几步完成，它们的热效应相同。
状态函数法基于赫斯（Hess）定律，适用于计算反应热、生成热和溶解热等。
二、热化学方程式法
热化学方程式法是另一种计算化学反应热效应的方法。
通过书写反应的热化学方程式，可以直观地表示出反应物和生成物之间的能量变化。
在等压条件下，反应热等于反应焓变。
吸热反应的焓变为正，放热反应的焓变为负。
三、量热法
量热法是测定化学反应热效应的实验方法。
通过测量反应前后溶液温度的变化，结合体系的热容，可以计算出反应热。
量热法适用于测定中和反应、燃烧反应等的热效应。
四、盖斯定律法
盖斯定律法是根据物质的稳定性和能量关系，通过计算反应物和生成物的标准生成焓变，进而求得反应的热效应。
该方法适用于计算复杂反应的热效应，特别是多步反应的热效应。
五、分子轨道理论法
分子轨道理论法可以从分子层面解释化学反应的热效应。
通过分析反应物和生成物的分子轨道，可以预测化学反应的能量变化。
该方法适用于计算分子间相互作用和化学键形成/断裂所引起的能量变化。
总之，计算化学反应热效应的方法有很多，选择合适的方法取决于反应的特点和研究目的。
在实际应用中，常常需要结合多种方法综合分析，以获得更准确的反应热效应。
化学反应热效应的测定实验报告
化学反应热效应的测定实验报告实验名称：化学反应热效应的测定实验实验目的：通过对化学反应的热效应实验，学生掌握热化学方程式的集体意义，及热量的单位及计算方法，并能在实验中了解化学反应中的热效应相关知识。
实验原理：在常温下,反应物变为产物,反应所伴随的热量变化及其大小量称为反应热效应。
化学反应热效应的测定，一般采用恒压热量计法测定。
恒压热量计法基本原理是:在恒压条件下，反应热量等于反应体系放出的热量，即ΔrQp=-ΔH其中：ΔH——反应焓变ΔrQp——反应放出热量ΔrQp有如下公式：ΔrQp=CpΔTp其中：Cp——容器等各部件的热容ΔT——温度的变化量实验步骤：1. 取一定质量的HCl水溶液（注：摩尔浓度较浓），先加一定质量的NaOH固体，等其反应后记录下此时的最高温度Tp。
2. 取一定质量的NaOH水溶液（注：摩尔浓度较浓），先加一定质量的HCl固体，等其反应后记录下此时的最高温度Tp。
3. 根据实验数据计算出各组试样的ΔrQp。
4. 根据公式（1.1）计算出反应的焓变即为ΔH。
实验结果：试验数据：试验组别NaOH的质量/mg HCl的质量/mg NaOH的浓度/mol/L H Cl的浓度/mol/L 反应后温度/℃ΔT/℃ΔrQp/J1 405.8 503.52 2 2.68 2.15 -8698.282 251.2 501.5 1 2 2.61 2.07 -8873.15计算结果：试验组别ΔrQp/dm3/molΔH/kJ/mol1 -3449.14 -68.322 -4436.57 88.73实验总结：本实验通过恒压热量计测定了化学反应热效应，测出了各组反应释放的热量以及焓变。
通过实验我们发现，实验结果相对稳定且符合理论预期值。
本实验的顺利完成，加深了我们对化学反应热效应的理解，同时也提高认识到实验操作的重要性。
反应热测定实验讲义(word版本)
r m r m化学反应热效应测定一、实验目的1. 了解测定化学反应焓变的原理和方法，测定锌和硫酸铜反应的热效应；2. 练习天平、容量瓶的使用等基本操作，熟悉准确浓度溶液的配制方法；3. 掌握利用外推法校正温度改变值的作图方法。
二、实验原理化学反应通常是在等压条件下进行的，此时的反应热叫做等压反应热，常以焓变 Δr Ηθ来表示，在热化学中规定，放热反应的焓变Δr Ηθ为负值，吸热反应的焓变 Δr Ηθ为正值。
例如，锌与硫酸铜溶液的反应，是一个自发进行的反应，在 298.15K 下，每摩尔反应的CuSO 4 与 Zn 放出 216.8kJ 热量，即Zn + CuSO 4 = ZnSO 4 + Cu∆ H θ = -216,8kJ / mol放热反应焓变的测定方法很多，本实验是通过如图 3-l 所示的量热器来测定的。
测定焓变的原理是根据能量守恒定律，即反应所放出的热量促使量热器本身和反应体系温度升高，因此，由图 3-l 反应热测定装置示意图 l —橡胶塞；2—温度计；3—真空隔热层；4—保温杯外壳；5—CuSO 4 溶液溶液的比热和反应前后溶液的温度变化，可求得上述反应的焓变。
计算公式如下： ∆ r H m = -∆T ⋅ 1 ⋅ n 1 1000• (cVd + c p ) 式中∆ H θ ——反应的焓变，kJ/mol ； ΔT ——反应前后溶液温度的变化，K ；c ——溶液的比热容，实验时测定；V ——反应时所用 CuSO 4 溶液的体积（mL ）；d ——CuSO 4 溶液的密度，近似用水的密度 1.00g/mL 代替；n ——VmL 溶液中 CuSO 4 的物质的量；c p ——量热器等压热容，指量热器每升高一度所需的热量，J/K 。
θ本实验采用标准物质法进行量热计能当量的标定。
c p = -[m 1c p ,m (KCl ,s ) + m 2c p ,m (H 2O ,l ) + (m 1∆solH m )/(M 1∆T)] 其中: m 1 ， m 2 分别为溶解过程中加入的K Cl (s )和 H 2O (l )的质量， c p ，m 为物质的恒压比热容，即单位质量的物质的等压热容，c p ，（m KC l,s ）= 0.699kg /(kg • K), c p ，（m H 2O ,l ）= 4.184kJ /(kg • K ), M 1 为K Cl 的摩尔质量， ∆T 为溶解前后系统温度的差值， ∆solH m 为 1mol K Cl溶解于 200 mol H 2O 的积分溶解热，其不同温度下的积分溶解热数值见附录，通过公式可以计算量热器的c p 值。
实验报告化学反应的热效应测定
实验报告化学反应的热效应测定实验报告实验目的：通过测定化学反应的热效应，探究反应物质的能量变化以及确定反应的放热或吸热性质。
实验原理：热效应是指化学反应中所伴随的热量变化。
在实验中，我们使用量热器来测定反应过程中所释放或吸收的热量。
量热器通常由两个接近相等的水热容量不同的容器组成，通过测量受加热水的温度变化来计算反应的热效应。
当反应中产生热量时，加热水的温度会上升，而当反应吸收热量时，加热水的温度会降低。
实验材料：- 量热器- 镍盐水溶液- 盐酸溶液- 烧杯- 温度计实验步骤：1.将量热器组装好，确保两个容器内均没有水。
2.用烧杯装一定体积的盐酸溶液，将其加入量热器的一个容器中。
3.用烧杯装同样体积的镍盐水溶液，将其加入量热器的另一个容器中。
4.迅速将两个容器连接起来，并用橡皮塞密封。
5.记录下开始时的温度，然后用玻璃棒轻轻搅拌溶液，使反应快速进行。
6.观察量热器中溶液的温度变化，当温度不再上升或下降时，记录下最终温度。
7.根据温度的变化以及水的热容量来计算反应的热效应。
实验结果与分析：根据实验数据，我们可以计算出反应的热效应。
当反应为放热反应时，量热器中的溶液温度会上升，表示反应释放热量；当反应为吸热反应时，量热器中的溶液温度会下降，表示反应吸收热量。
实验误差分析：在实验中，可能会存在一些误差。
例如，量热器接触到周围环境的热量交换会影响实验结果。
为了尽量减小误差，我们可以在实验过程中采取措施，如保持量热器密封，减少热量损失。
结论：通过该实验，我们成功测定了化学反应的热效应。
实验结果表明反应放热或吸热的性质，并可以计算出反应的热效应值。
这对于深入理解化学反应的能量变化以及研究化学反应的热力学性质具有重要意义。
参考文献：（省略）。
2020年反应热测定实验讲义
化学反应热效应测定一、实验目的1.了解测定化学反应焓变的原理和方法，测定锌和硫酸铜反应的热效应；2.练习天平、容量瓶的使用等基本操作，熟悉准确浓度溶液的配制方法；3.掌握利用外推法校正温度改变值的作图方法。
二、实验原理化学反应通常是在等压条件下进行的，此时的反应热叫做等压反应热，常以焓变Δr Ηθ来表示，在热化学中规定，放热反应的焓变Δr Ηθ为负值，吸热反应的焓变 Δr Ηθ为正值。
例如，锌与硫酸铜溶液的反应，是一个自发进行的反应，在298.15K 下，每摩尔反应的CuSO 4与Zn 放出216.8kJ 热量，即Cu ZnSO CuSO Zn +=+44mol kJ H m r /8,216-=∆θ放热反应焓变的测定方法很多，本实验是通过如图3-l 所示的量热器来测定的。
测定焓变的原理是根据能量守恒定律，即反应所放出的热量促使量热器本身和反应体系温度升高，因此，由溶液的比热和反应前后溶液的温度变化，可求得上述反应的焓变。
计算公式如下：)(100011p m r c cVd n T H +⋅⋅⋅∆-=∆θ式中θm r H ∆——反应的焓变，kJ/mol ； ΔT ——反应前后溶液温度的变化，K ； c ——溶液的比热容，实验时测定；V ——反应时所用CuSO 4溶液的体积（mL ）；d ——CuSO 4溶液的密度，近似用水的密度1.00g/mL 代替； n ——VmL 溶液中CuSO 4的物质的量；c p ——量热器等压热容，指量热器每升高一度所需的热量，J/K 。
图3-l 反应热测定装置示意图 —橡胶塞；2—温度计；3—真空隔热4—保温杯外壳；5—CuSO 4溶液本实验采用标准物质法进行量热计能当量的标定。
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化学反应摩尔焓变的测定
实二化学反应摩尔焓变的测定实验目的:1. 了解化学反应焓变或反应热效应的测定原理和方法；2. 学习用作图外推法处理实验数据；3. 练习准确浓度溶液配制的基本操作。
实验原理:化学反应通常是在恒压条件下进行的，反应的热效应一般是指等压热效应，用Q p表示；化学热力学中反应的焓变∆H在数值上等于Q p，因此，通常可用量热的方法测定反应的焓变。
对于吸热反应，∆H＞0；放热反应，∆H＜0。
反应焓变或反应热效应的测定原理是：设法使反应物在绝热条件下（反应系统不与量热计外的环境发生热量交换），仅在量热计中发生反应，使量热计及其内物质的温度发生改变。
从反应系统前后的温度变化及有关物质的质量和比热，就可以计算出反应热。
然而本实验中溶液反应的焓变是采用下图（A-1）所示的简易量热计测定。
由于它并非严格绝热，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；采用作图外推法作出的温度∆T 可适当地消除这一影响。
图A-1 保温杯式量热计本实验测定CuSO 4溶液与Zn 粉反应的焓变：Cu 2+(aq ) + Zn(s ) = Cu(s ) + Zn 2+(aq )由于反应速率较快，并且能进行得相当完全。
若使用过量Zn 粉，CuSO 4溶液中Cu 2+可认为完全转化为Cu 。
系统中反应放出的热量等于溶液所吸收的热量。
简易量热计中，反应后溶液所吸收的热量为：Q p =m • c • ∆T=V • ρ• c • ∆T式中： m —反应后溶液的质量（g ）；c —反应后溶液的质量热容（J • g -1•K -1）∆T —为反应前后溶液的温度之差（K ），经温度计测量后由作图外推法确定； V —反应后溶液的体积（ml ）ρ—反应后溶液的密度（g •ml -1）设反应前溶液中CuSO 4的物质的量为nmol ，则反应的焓变为：1110001--∙∙∆∙∙∙-=∙∆∙∙-=∆mol kJ n T c V mol J n T c m H ρ (1) 设反应前后溶液的体积不变，则 mol V c n CuSO 10004∙= 式中，C CuSO4——反应前溶液中CuSO 4的浓度(mol •.L -1)将上式代入式（1）中，可得1144100011000--∙∆∙∙-=∙∙∙∆∙∙∙-=∆mol kJ c T c mol kJ V c T c V H CuSO CuSO ρρ (2) Zn 与CuSO 4溶液反应的标准摩尔熔变理论值：∆r H m θ(298.15)= {∆f H m θ(Cu,s ) + ∆f H m θ(Zn 2+,aq )}－{(∆f H m θ(Cu 2+,aq ) + ∆f H m θ(Zn,s )) = [0+(-152.42)] kJ •mol -1 –[64.81+0] kJ •mol-1＝-217.23kJ •mol -1 仪器和药品:1． 仪器台式天平、分析天平、烧杯（100ml ）、试管、试管架、滴管、移液管(50ml)、容量瓶(250ml)、洗瓶、玻璃棒、滤纸碎片、精密温度计（0～50℃，具有0.1℃分度）、放大镜、秒表、量热计（注意：利用保温杯作量热计时，杯口橡皮塞的大小要配制适合，并于塞中开一个插温度计的孔，孔的大小要适当，不要太紧或太松。
化学反应热效应的测定的实验报告
化学反应热效应的测定的实验报告热效应概述：指物质系统在物理的或化学的等温过程中只做膨胀功的时所吸收或放出的热量。
(1)反应热的概念：当化学反应在一定的温度下展开时，反应所释放出来或稀释的热量称作该反应在此温度下的热效应，缩写反应热。
用符号q则表示。
(2)反应热与吸热反应、放热反应的关系。
q>0时，反应为吸热反应;q<0时，反应为放热反应。
(3)反应热的测定测量反应热的仪器为量计来，可以测到反应前后溶液温度的变化，根据体系的热容可以排序出来反应热，计算公式如下：q=-c(t2-t1)式中c则表示体系的热容，t1、t2分别则表示反应前和反应后体系的温度。
实验室经常测量中和反应的反应热。
(1)反应焓变物质所具备的能量就是物质固有的性质，可以用称作“焓”的物理量去叙述，符号为h，单位为kj·mol-1。
反应产物的总焓与反应物的总焓之差称为反应焓变，用δh表示。
(2)反应焓变小δh与反应热q的关系。
对于等压条件下进行的化学反应，若反应中物质的能量变化全部转化为热能，则该反应的反应热等于反应焓变，其数学表达式为：qp=δh=h(反应产物)-h(反应物)。
(3)反应焓变小与吸热反应，放热反应的关系：δh>0，反应吸收能量，为吸热反应。
δh<0，反应释放出来能量，为放热反应。
(4)反应焓变与热化学方程式：把一个化学反应中物质的变化和反应焓变小同时则表示出的化学方程式称作热化学方程式，例如：h2(g)+o2(g)=h2o(l);δh(k)=-.8kj·mol-1书写热化学方程式应注意以下几点：①化学式后面必须标明物质的涌入状态：固态(s)、液态(l)、气态(g)、溶液(aq)。
②化学方程式后面写上反应焓变δh，δh的单位是j·mol-1或kj·mol-1，且δh 后注明反应温度。
③热化学方程式中物质的系数加倍，δh的数值也适当加倍。
3、反应焓变的计算(1)盖斯定律对于一个化学反应，无论是一步完成，还是分几步完成，其反应焓变一样，这一规律称为盖斯定律。
化学反应的热效应与测定方法
实验误差分析
温度测量误差：温度计的精度和读数误差 压力测量误差：压力传感器的精度和读数误差 化学计量误差：反应物和产物的浓度、纯度等因素对化学计量的影响 实验操作误差：操作过程中的人为误差和操作不当引起的误差
化学反应热效应的 应用
在化工生产中的应用
利用化学反应热效应进行热能转换，如发电、制冷等 利用化学反应热效应进行化学合成，如合成氨、合成甲醇等 利用化学反应热效应进行化学分离，如蒸馏、萃取等 利用化学反应热效应进行化学分析，如热重分析、量热法等
实验操作要点
确保实验装置 的密封性良好， 防止气体泄漏
控制反应温度， 保持恒温状态
准确测量反应 物和生成物的
质量
记录实验数据， 并进行误差分
析
实验安全注意事项
实验前必须穿戴好防护眼镜、实验服等个人防护用品 实验室内严禁吸烟、饮食和存放食物 实验过程中要保持室内通风良好，避免有害气体聚集 实验结束后要按照规定正确处理废弃物，确保环境安全
拓展应用领域的研究与探索
新能源开发：利用 化学反应热效应提 高能源利用效率， 开发新型可再生能 源。
环保领域：研究化 学反应热效应在污 染物处理、废热回 收等方面的应用， 降低环境污染。
生物医学：探索化 学反应热效应在生 物医学领域的应用， 如热疗、药物传递 等。
航天领域：利用化 学反应热效应为航 天器提供能源，提 高航天器的能源利 用效率。
相图法
定义：通过测定 物质在相变过程 中的温度、压力 等参数，计算化 学反应热效应的 方法。
原理：利用相图 数据，确定化学 反应过程中物质 的状态变化，从 而计算出反应热 效应。
优点：可以同时 测定多个反应的 热效应，且精度 较高。
应用范围：适用 于研究化学反应 过程中的热力学 性质，尤其适用 于高分子材料、 生物材料等复杂 体系的反应热效 应测定。
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实验二化学反应热效应的测定
一、实验目的
1、测定锌粉与硫酸铜反应的热效应，了解测定反应热效应的一般原理和方法。
2、进一步练习使用分析天平。
3、掌握容量瓶、移液管、量筒的正确使用方法。
4、掌握配置准确浓度溶液的方法。
5、练习运用作图法处理实验数据，测出反应的热效应。
二、实验原理
化学反应总是伴随着能量的变化，这种能量的变化通常称为反应热效应。
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反应热效应。
使用量热计测定反应热效应，首先要知道量热计的热容，即量热计温度升高一度所需要的热量。
因为在量热计中进行化学反应所产生的热量，除了使反应溶液的温度升高，同时也使量热计的温度升高。
因此在恒压下反应产生的热效应或焓变，应为
Qp=△H=±[△T·c·V·d/n+△T·c′/n]
式中△H—反应的焓变（kJ/mol）；
△T—反应前后溶液温度的变化（T）；
c—溶液的比热（J/g·K）；
c′—量热计热容（J/K）；
V—溶液的体积（mL）；
d—溶液的密度（g/mL）；
n—V毫升溶液中溶质的物质的量。
本实验中，能否测得准确的温度值是实验成败的关键。
为了得到较准确的温度变化△T，除了精细观察反应始末的温度外，还要对影响△T的因素进行校正。
其方法是在反应过程每隔一段时间记录一次温度，然后用温度对时间作图，绘制温度-时间曲线（如图所示）。
将曲线上的CB线段延长，外推与纵轴相交于D点，则D点表示由外推法得到的温度上升的最高值。
A点是反应前温度，所以DA所示的温度差即为较准确的△T。
三、仪器和药品
1、仪器：分析天平、台秤、保温杯量热计、温度计（-5~+50℃，1/10刻度）、容量瓶（150mL）、移液管（50mL）、吸气橡皮球、干擦布、烧杯（100mL）、玻璃棒、洗瓶、量筒（50mL）、秒表。
2、药品:硫酸铜（固，分析纯）、锌粉（化学纯）
四、实验步骤
(一）测定量热计热容c′（由于此数值不大，我们忽略不计）
(二)准确浓度（0.100mol/L）的硫酸铜溶液的配制
1、CuSO4·5H2O的称量
计算配制150mL0.100mol/L硫酸铜溶液所需CuSO4·5H2O的重量为3.7830克。
首先在分析天平上粗称出烧杯的重量，然后在分析天平上精确称出烧杯的重量。
取出烧杯，往烧杯中加入计算好的硫酸铜重量，然后在分析天平上准确称出烧杯加硫酸铜的重量。
数据
2、硫酸铜的溶解
在称好硫酸铜的烧杯中，加入约30mL去离子水，用玻璃棒搅拌。
溶解后将溶液沿玻璃棒小心转移到150mL容量瓶中，再继续加去离子水,冲洗烧杯玻璃棒二到三次,将冲洗液转移至容量瓶中。
最后加水于容量瓶至刻度线，盖好瓶盖，将瓶内溶液混合均匀备用。
（三）化学反应热效应的测定
1、用台秤称取1.5g左右的锌粉。
待用.
2、用配好的硫酸铜溶液洗涤移液管2-3次，然后准确移取100mL硫酸铜溶液，注入已经用水洗净且擦干的量热计(保温杯)中，将插有温度计及搅拌棒的橡皮塞紧密的塞在保温杯上。
3、当溶液与量热计之间温度达到平衡而保持恒定后。
记录下该温度。
读出保温杯的初始温度为26.36度.
4、迅速将称好的1.5g左右的锌粉倒入硫酸铜溶液中，立即盖严盖子，仍不断搅拌并继续每隔30秒钟记录一次温度，记录到最高温度后再继续测定3分钟。
五、数据计算
1计算配制150mL0.100mol/L硫酸铜溶液所需CuSO4·5H2O的重量为3.7830克
2)测出此次保温杯在反应中升高的温度为4.96度
3)计算反应的热效应为：Qp=△H=－[△T·c·V·d/n]＝－208.3千焦.mol-1
4)此反应的热效应的理论值为－218.73千焦.mol-1。
所以此次实验的误差为5.2%
六、误差分析
1、称量时产生误差.
2、配置溶液时产生误差。
3、反应时温度读数有误差，保温杯保温有误差。
《完》。