瑞帝電通國際有限公司 - READY INTERNATIONAL INC.
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型號: 化學實驗-熱化學001
名稱: 熱化學001-吸熱和放熱反應
規格:
﹝實驗主題﹞
化學反應過程中,溫度如何變化?
[實驗探討]
化學反應可導致壯觀的溫度變化。在這項實驗中,您將研究四種化學反應,記錄這些反應過程中的溫度變化。 您還將了解吸熱和放熱化學反應之間的區別。
[實驗器材]
1. CMA公司的『資料處理器』(Data logger),可以選擇型號:001 Vincilab筆記型資料處理器或型號:006p CoachLabII+桌上型資料處理器
2. 型號:BT84i『溫度感測器』(Temperature sensor)
3. (自備) 隔離熱量計(Isolated calorimeter),50 mL燒杯,發泡膠泡杯(Styrofoam cup)
4. (自備)量筒(10mL)
5. (自備) 刮刀
6. (自備)護目鏡和實驗室外套。
7. (自備)1M硫酸銅(II)(CuSO 4(水溶液))
8. (自備)1M鹽酸氯化物(HCl(aq))
9. (自備)1M碳酸氫鈉(NaHCO 3(水溶液))
10. (自備)1M氫氧化鈉(NaOH(水溶液))
11. (自備)鎂帶Mg(s),切成1厘米長
12. (自備)檸檬酸HOOCCH2C(OH)(COOH)CH2COOH(激勵劑)
[實驗安全]
警告:
實驗過程中請小心。戴護目鏡和實驗室袍。 您只應在適當(安全)的實驗室環境中使用適當的設備進行這些實驗。
[實驗步驟]
1. 將溫度傳感器連接到界面的輸入1。
2. Open Coach 6 Activity ‘Endothermic and exothermic reactions’.
在Coach軟體中打開『Coach Activity』的『Endothermic and exothermic reactions』(吸熱和放熱反應)。
3. 進行氫氧化鈉溶液和稀鹽酸的第一次實驗
NaOH (aq) + HCl (aq) → NaCl (aq) + H2O (l)
– 使用照片上顯示的隔離熱量計,或者您可以使用簡單的50 mL燒杯。
– 將10毫升氫氧化鈉溶液倒入量熱計/燒杯
– 將溫度傳感器放在量熱計/燒杯中
– 測量10 mL鹽酸
– 開始測量,並小心地將鹽酸加到容器中的氫氧化鈉溶液。 用溫度傳感器攪拌。
– 複製包含數據的列,並保存第一次反應的數據。
– 將產品溶液倒入適當的廢物容器(水槽)中,並用軟化水正確清潔容器和溫度傳感器
4. 進行碳酸氫鈉溶液和檸檬酸的第二次實驗
NaHCO3 (aq) + H+ (aq) → Na+ (aq) + H2O (l) + CO2 (g)
– 將隔離熱量計或將聚苯乙烯泡沫杯放入250毫升燒杯中。
– 將10毫升碳酸氫鈉倒入量熱計
– 將溫度傳感器放在量熱計中
– 開始測量,並添加4個(不堆積)小鏟法以測量檸檬酸。
– 複製包含數據的列,並保存第二次反應的數據。
– 將產品溶液倒入適當的廢物容器(水槽)中,並用軟化水正確清潔容器和溫度傳感器
5. 進行硫酸銅(II)溶液和鎂的第三反應
CuSO4 (aq) + Mg (s) → MgSO4 (aq) + Cu (s)

– 將隔離熱量計或將聚苯乙烯泡沫杯放入250毫升燒杯中。
– 將10 mL硫酸銅(II)溶液倒入量熱計。
– 將溫度傳感器放在量熱計中。
– 開始測量並加入1厘米的鎂片,用溫度傳感器攪拌。
– 複製包含數據的列,並保存反應的數據
– 將產品溶液倒入適當的廢物容器(水槽)中,並用軟化水正確清潔容器和溫度傳感器
6. 實驗4:稀鹽酸與鎂的反應
HCl (aq) + Mg (s) → MgSO4 (aq) + H2 (g)
– 將隔離熱量計或將聚苯乙烯泡沫杯放入250毫升燒杯中.
– 將10 mL稀鹽酸倒入量熱儀中
– 將溫度傳感器放在量熱計中
– 開始測量並加入1厘米的鎂帶,用溫度傳感器攪拌。
– 複製包含數據的列,並保存反應的數據
– 將產品溶液倒入適當的廢物容器(水槽)中,並用軟化水正確清潔容器和溫度傳感器.
7. 每個反應發生了什麼事? 你觀察到什麼?
8. 每次反應確定溫度變化
9. 吸熱反應是一種化學反應,能量從周圍環境吸收,放熱反應則是將能量釋放到周圍環境。
a. 根據您的實驗結果分類所有四個化學反應
10. 化學實驗在什麼時候溫度變化最快? 在開始的時候、在中間還是在反應結束
11. 你能想到更多的吸熱和放熱反應的例子嗎?
﹝實驗原理﹞
1.熾熱的變化(Enthalpy change )
化學變化一般伴有能量的變化,能量通常為熱量的吸收或釋放。在反應物中破壞化學鍵需要能量,並且當產物形成新的鍵時會釋放能量。這些步驟的最終結果取決於化學鍵的斷裂或形成,並確定反應是吸收還是釋放能量。
反應中涉及的熱量不僅取決於反應是什麼,還取決於反應發生的溫度以及反應是否在定壓或是固定體積中發生。在實驗室中,許多反應在定壓力下,在開放的燒杯或燒瓶中進行,在這種條件下吸收或釋放的熱量是反應的熾熱變化ΔH,其中ΔH= 生成物的能量 - 反應物的能量。
2.反應熱(The heat of reaction)
因為在定壓力下發生的反應,熾熱變化與反應熱相同。 所以
Q = ΔH.
在水溶液中進行的化學反應中的熾熱變化量可以使用以下式子計算:
Q=c*m*∆T
Q是熱量(焦耳),m是物質經歷變化的質量(以千克計), c是物質的比熱(焦耳/(kg *開爾文)),T 是溫度的變化。在本實驗中,經過變化的物質是已知的 c和m的溶劑(水),由於實驗中獲得了溫度變化,因此可以計算出能量的變化。
反應放置在燒杯中的量熱計或聚苯乙烯杯的隔熱容器中測量熱量。理想情況下,反應中的放熱只會導致溶液的溫度升高。然而,因為沒有完美的熱量計,所以一部分的熱量在周圍環境中是“損失”的。
3.吸熱和放熱反應(Endothermic and exothermic reactions )
熱量從周圍吸收的反應(熾熱變化,ΔH= 生成物的能量 - 反應物的能量,為正)稱為吸熱反應。 在這種反應期間,獲得熱量並使周圍環境變冷。將熱釋放到周圍的反應(熾熱變化ΔH= 生成物的能量 - 反應物的能量,為負)稱為放熱反應。 在這樣的反應中,熱量消失,周圍環境變熱。
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