Origin软件在中和热测定实验中的应用

发布时间:2014-03-16
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资源内容概述:本文利用中和热测定仪进行实验。本实验采用电热法测量量热计常数,从而测得反应中和热的数值,并应用Excel、Origin 软件处理数据。

Origin软件在中和热测定实验中的应用主要包含的内容:

探讨中和热实验中不同酸碱的反应对测量结果的影响。结果表明,实验值小于理论值,相同条件下NaOH 溶液加入到H2SO4 溶液中测得中和热值略大于NaOH 加入HAc 溶液的中和热值。该实验要将准确浓度的碱液加入到酸液中,并利用酸碱浓度、量热计常数计算中和热值,可减少误差,并应用origin 软件绘制工作曲线,使实验数据处理更加简单、精确。

中和反应同许多化学反应一样,在变化过程中都伴随有热量的释放或吸收。这些热效应符合热力学第一定律且与物质的状态、参加反应的数量有关,但与反应的途径无关。中和热的概念包括两点:(1)中和热是由水合氢离子和水合氢氧根离子结合生成1mol 水时所放出的热量;(2)对于强酸强碱稀溶液,由于它们可看作是全部电离,则其中和热可看作是一定值,与参与反应的强酸强碱的种类无关。

本文利用中和热测定仪进行实验。先用已知浓度的NaOH 和HCl 反应的中和热数据来确定量热计的热容,随后测定了典型的弱酸(即醋酸)与NaOH 反应,并与文献值作了比较。该实验方法和实验装置亦可用于其他热效应,如溶解热、稀释热等的快速、准确测定。为减小由于保温、隔热所产生的误差,本实验采用电热法测量量热计常数,从而测得反应中和热的数值,并应用Excel、Origin 软件处理数据。

1、实验部分

1.1、实验原理

中和热是酸碱在稀溶液中发生中和反应生成1mol 水时所放出的热量,稀溶液一般要求酸液中的H+≤1 mol·L-1 或碱溶液中的OH-≤1mol·L-1。1mol一元强酸溶液和1mol 一元强碱溶液混合时,所产生的热效应(中和热)是不随着酸或碱的种类而改变的。由于,所研究的体系中各组分均全部电离,因此,热化学方程式可用离子方程式表示(即反应与酸的阴离子和碱的阳离子并无关系,强酸强碱中和反应的通式):

H++OH- = H2O △H= -57.36 kJ·mol-1

当强碱(NaOH)中和弱酸(CH3COOH)时,由于弱酸首先电离,则其反应为:

Origin软件在中和热测定实验中的应用

由此可见,是弱酸与强碱中和反应总的热效应,它等于中和热和解离热的加和。根据盖斯定律可知,如果测得这类反应中的热效应及中和热,就可通过计算求出弱酸的解离热△H 解离(实验所得数据均用origin 软件进行处理)。

1.2、仪器和试剂

中和热测定装置1 套;数字贝克曼温度计1支;稳压电源1 台;停表1 块;NaOH、CH3COOH、H2SO4 溶液(浓度均为1mol·L-1)。

1.3、实验装置图

中和热测定装置图见图1,其中(1)为中和热测定装置,(2)为杜瓦瓶结构图。

中和热测定装置图

图1 中和热测定装置图

1.4、实验步骤

1.4.1、量热计常数(K)的测定准确量取500mL蒸馏水注入用滤纸擦净的杜瓦瓶中,盖好。接通电源,调节稳压电源使电流达到约1A,均匀搅拌5min后,切断电源,每分钟记录一次贝克曼温度计的读数,记录10min。读第十个数的同时,接通电源,并连续记录温度。在通电过程中电流、电压必须保持恒定,并记录。待水温升高1℃时,停止通电,记下通电时间。每隔1min 记录一次温度,测量10min 为止。用Origin 软件作图,确定由通电而引起的温度变化△T1。

1.4.2、酸碱中和热测定取50mL NaOH 溶液注入碱贮存器,确定不漏液后,将玻璃棒插入贮存器中。量取400mL 蒸馏水注入干净的杜瓦瓶中,再加入50mLCH3COOH 溶液,搅拌,并记录温度,每1min 记录一次。记录10 个数后,将玻璃棒提起,使碱液全部流出,此后每隔1min 记录一次温度。待温度变化缓慢后,再记录10min 停止实验。用Origin 软件作图确定△T2。

用H2SO4 代替CH3COOH,重复上述操作,求△T3。

1.5、Origin 软件绘制工作曲线

采用Origin 软件绘制HCl 与NaOH、H2SO4 与NaOH 反应的工作曲线。

3、结论

中和热实验中不同酸碱的反应对测量结果有不同影响,通过多次重复实验,结果表明实验值小于理论值,相同条件下将NaOH 溶液加入到H2SO4溶液中测得中和热值略大于NaOH 加入HAc 溶液的中和热值,即强酸强碱反应的结果更接近准确值。该实验要将准确浓度的碱液加入到酸液中,并利用酸碱浓度、量热计常数计算中和热值,能减少误差,测量结果和实际相符。运用origin 软件绘制了各种工作曲线,使数据处理的结果更加接近准确值,提高了软件处理数据的应用价值。

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