盐酸与氢氧化钠反应过程中温度的变化(温度传感器)

盐酸与氢氧化钠反应过程中温度的变化

一、实验目的

1.掌握温度传感器测定反应过程中温度的变化检测功能，并借助数据采集器和计算机直接生成数据曲线，便捷、直观地反映中和反应过程中温度的变化。

2.掌握酸碱中和反应过程中温度变化过程曲线的变化，体会酸碱中和反应是典型的放热反应。

3.掌握酸碱中和反应的实质是氢离子与氢氧根离子反应生成水，并初步了解中和热的概念。

二、实验背景

强酸和强碱的中和反应学生在初中已经较完整的学习过，该反应的实质酸碱中和反应是氢离子与氢氧根离子反应生成水的反应在必修一离子反应中也有一定的了解。通过教材阅读了解到化学反应过程中伴随着热量的变化，但是具体哪些化学反应是吸热反应，哪些化学反应是放热反应并不了解。对于酸碱中和反应中热量的变化学生没有太多的了解，通过本实验的实验探究可以让学生通过分析反应过程中温度随时间的变化曲线，更加直观的了解并掌握酸碱中和反应是放热反应。具体的温度数值有利于学生对中和热概念的理解。

三、实验原理

 强酸与强碱的中和反应是典型的放热反应。

四、实验仪器和药品

实验药品：2 mol/L盐酸、2 mol/L氢氧化钠溶液。

    实验仪器：采集器、软件系统、温度传感器、磁力搅拌器、磁子、50mL 烧杯、10 mL 量筒(2 只) 、胶头滴管。

实验装置：如下图所示。

五、实验步骤

1.配制的2 mol/L 盐酸、2 mol/L氢氧化钠溶液各50 mL。

2.量取10 mL 配制好的2 mol/L 盐酸于50 mL 小烧杯中，向烧杯中加入磁子并将烧杯放在磁力搅拌器上，接通磁力搅拌器电源。

3.用量筒量取10 mL 配制好的2 mol/L 氢氧化钠溶液，待用。

4.将温度传感器连接在数据采集器上，并将数据采集器和电脑连接好，连好后将温度传感器的金属针头插入烧杯盐酸中，调试合适高度，避免磁子打到针头。

5.打开磁力搅拌器开关，磁子转动。点击开始，将量好的10 mL 氢氧化钠溶液倒入烧杯中，观察曲线变化。

6.带到曲线不在升高时停止采集并收集数据。

7.用蒸馏水冲洗温度传感器，清洗仪器。

8.利用软件处理得出2 mol/L 盐酸与2 mol/L 氢氧化钠溶液反应中的温度变化曲线并加以分析。

六、交流讨论

1.通过实验数据可以说明盐酸和氢氧化溶液进行反应是吸热反应还是放热反应？

2.若上述实验换成硫酸溶液和氢氧化钾溶液进行反应会怎么样？说明了什么？

七、数据处理分析

             

盐酸与氢氧化钠溶液反应过程中H⁺和OH^-生成了H₂O，发生了HCl + NaOH   == NaCl + H₂O 的反应，该反应是一个放热反应。当把量好的氢氧化钠溶液倒入盐酸中，由于反应放热导致溶液温度升高。当二者完全反应时反应不在放热，溶液温度达到最高值。

八、利用手持技术进行酸碱中和反应热效应探究的优势

通过温度传感器测强酸和强碱反应过程中溶液温度的情况，并由计算机显示数据和曲线，即可直观地反映出强酸和强碱反应过程中温度的变化情况。具有简单、便捷、准确的优点，而且强酸和强碱反应的常规实验只能通过用手触摸试管壁发现试管壁发热定性的感知放热反应，但通过温度传感器可以测出其温度随反应的变化情况的数据图形分析，可反映出强酸和强碱反应过程中溶液温度随反应的变化情况。更加的直观、准确、具有说服力。