瑞帝電通國際有限公司 - READY INTERNATIONAL INC.
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『Bluetooth、、USB、 Wi-Fi 、PCIE、 NFC 、SD 、SDIO、 eMMC通訊協定分析儀』( Bluetooth、USB、 Wi-Fi 、PCIE、 SDIO、eMMC Protocol Analyzer )
『綠色能源/冷凍空調/智慧電網』-(Green Energy-Solar/Fuel Cell/LED, Air Conditioner & Refrigerator/ Smart Grid)
『Robot智慧型機器人』及自動化發展系統( Intelligent Robot and Automation Development Equipment)
『工業4.0智慧工廠自動化相關應用與教學設備』( Industry 4.0 Smart Factory Research &Training Equipment )
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『DSP數位訊號處理』與『DSP馬達數位控制教學』應用設備(Digital Signal Processing and DSP Motor Control training and application)
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型號: 化學實驗-熱化學003
名稱: 熱化學003-赫斯定律
規格:
﹝實驗主題﹞
如何測量焓變?
[實驗探討]
在這個活動中,您將進行一系列實驗,測量三種不同但相關的焓變(反應熱)。將使用結果來測試赫斯定律的準確性。
反應 1:固體的氫氧化鈉溶於水中,形成離子水溶液
NaOH (s) Na+ (aq) + OH- (aq) [1]
反應 2. 氫氧化鈉水溶液和鹽酸溶液反應生成水和氯化鈉水溶液
OH- (aq) + H+ (aq) H2O (l) [2]
反應 3: 固體氫氧化鈉與鹽酸水溶液反應形成水和氯化鈉水溶液
NaOH (s)+ H+ (aq) H2O (l)+ Na+ (aq) [3]
你如何表示赫斯定律在這裡有效?
[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:BT01『溫度感測器』(Temperature sensor)
3. (自備)量熱儀或250-mL燒杯和聚苯乙烯泡沫杯(Styrofoam cup)
4. (自備)工具夾
5. (自備)戒指架
6. (自備)攪拌棒
7. 4.00g固體NaOH,50mL 1.0M NaOH,100mL 1.0M HCl。
[實驗安全]
請戴護目鏡和實驗袍,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。
小心處理HCl溶液,NaOH溶液和NaOH固體。
[實驗步驟]
1. 戴上護目鏡和穿上實驗袍。
2. 將溫度傳感器連接到接口的輸入1.
3. 在Coach軟體中打開『Coach Activity』的『Hess’s Law』(赫斯定律)
4. 進行第一次反應: NaOH (s) Na+ (aq) + OH- (aq)
– 使用隔離熱量計或將聚苯乙烯泡沫杯放入250毫升燒杯中
– 將100 mL水放入量熱儀。
– 使用工具夾在環架上懸掛溫度傳感器,並將溫度計探頭放入水中。
– 稱量約2克固體氫氧化鈉NaOH,並將質量記錄到接近0.01g。由於氫氧化鈉容易從空氣中吸收水分,所以必須對其稱重,並立即進行下一步驟。
– 開始測量,並將固體NaOH加入量熱計。使用攪拌棒連續攪拌,直到溫度最高,然後開始下降。
– 保存第一次反應的數據。
– 將產品溶液處理在合適的廢物容器中,並正確清潔量熱儀和溫度傳感器
5. 進行第二次反應: OH- (aq) + H+ (aq) H2O (l)
注意: 小心處理HCl溶液,如果與皮膚接觸會引起疼痛的燒傷感。不要呼吸反應中產生的蒸汽!
– 將50mL的1.0M鹽酸HCl放入量熱計中。
– 與上述反應相同的方式重複測量,但現在加入50.0mL的1.0M NaOH溶液代替固體NaOH。
– 保存第二次反應的數據。
– 將產品溶液處理在合適的廢物容器中,並正確清潔量熱儀和溫度傳感器。
6. 進行第三次反應: NaOH (s)+ H+ (aq) + Cl- (aq) H2O (l)+ Na+ (aq)
注意:小心處理HCl溶液,如果與皮膚接觸會引起疼痛的燒傷感。不要呼吸反應中產生的蒸汽!
– 重複測量,但現在使用50mL的1.0M鹽酸HCl,50mL水和2g固體NaOH。
– 保存第二次反應的數據
– 將產品溶液處理在合適的廢物容器中,並正確清潔量熱儀和溫度傳感器。
7. 確定每個反應中100mL的溶液(假設每種溶液的密度為1.00 g / mL)
8. 確定每個反應的溫度變化T
9. 計算每個反應的反應熱q。假設溶液的比熱與水相同為4.184J / g℃
10. 計算每次反應期間的焓變H。 您可以假定熱量計或周圍環境沒有熱量損失。
11. 確定每個反應中NaOH的莫爾數
12. 計算三個反應中每一莫爾的氫氧化鈉所產生的焓變H/mol NaOH。
13. 驗證“赫斯定律”的準確性
14. 評估程序中的任何錯誤來源,以及它們如何影響焓變。
15. 這些錯誤是否會影響這項活動的可靠性,作為對赫斯定律的測試?
[實驗原理]
1.熾熱的變化(Enthalpy change )
因為在定壓力下發生反應,焓變應與反應熱相同。換一種說法
Q= ∆H
在水溶液中進行的化學反應,熱變化量可以使用以下等式計算:
Q = m · c · T
Q是熱量,m是物質經歷變化的質量,c是物質的比熱,T是以℃為單位的溫度變化。
反應在絕熱容器中進行,例如絕熱熱量計或放置在250mL燒杯中的聚苯乙烯杯,並在反應期間測量溫度,進行熱量測量。
理想情況下,反應中的放熱只會導致溶液的溫度升高。 然而,因為沒有熱量計是完美的,所以有一些熱量會“損失”到熱量計和周圍環境中。
Q為正表示熱增益,而負表示熱損失。
透過反應物的濃度,計算的熱量Q以kJ/mole換算為反應的焓變。
2.赫斯定律(Hess’s law )
根據『赫斯定律』(Hess’s law ),以一系列的步驟進行反應,則每個步驟的焓變總和應等於總反應的焓變。“赫斯定律”的另一種說法是:如果兩個化學方程式可以組合得到第三個方程式,則可以以相同的方式組合兩個方程式的焓變ΔH值,以給出第三個方程的焓變ΔH值。
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