在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，中和熱測定是高頻考點(diǎn)，也是容易出現(xiàn)誤差的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)。很多人明明步驟都做對了，最終結(jié)果卻和標(biāo)準(zhǔn)值57.3kJ/mol相去甚遠(yuǎn)。
一、什么是中和熱？
很多人會把“中和反應(yīng)放出的熱”直接等同于中和熱，這是第一個(gè)常見誤區(qū)。準(zhǔn)確來說，中和熱的定義是：稀溶液中，強(qiáng)酸與強(qiáng)堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1mol液態(tài)水時(shí)所釋放的熱量。這里有三個(gè)關(guān)鍵限定，少一個(gè)都不成立：
必須是“稀溶液”：濃酸、濃堿稀釋時(shí)本身會放熱，會干擾測定結(jié)果；固體酸堿溶解也會放熱，同樣不能用。
必須是“強(qiáng)酸強(qiáng)堿”：弱酸、弱堿電離過程需要吸熱，會導(dǎo)致實(shí)測放熱減少，無法得到標(biāo)準(zhǔn)中和熱。
必須“生成1mol水”：中和熱是固定值（25℃、101kPa下為57.3kJ/mol），與酸堿用量無關(guān)，只和生成水的物質(zhì)的量掛鉤。
中和熱是“標(biāo)準(zhǔn)條件下的專屬放熱值”，實(shí)驗(yàn)的核心目標(biāo)就是通過測量溫度變化，反向推算出這個(gè)固定值。
二、實(shí)操拆解：一步都不能錯的實(shí)驗(yàn)流程
實(shí)驗(yàn)的核心思路是“通過溫度變化算熱量”，用到的核心公式是Q=mcΔt（Q為反應(yīng)放熱，m為溶液總質(zhì)量，c為比熱容，Δt為溫度變化），再結(jié)合生成水的物質(zhì)的量換算成中和熱。具體步驟按“準(zhǔn)備-測量-反應(yīng)-記錄”四步走：
1. 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：器材與試劑要點(diǎn)
器材：簡易量熱計(jì)（內(nèi)桶+隔熱層+外殼+杯蓋）、溫度計(jì)、環(huán)形玻璃攪拌棒、兩個(gè)量筒（50mL）。其中環(huán)形玻璃攪拌棒的作用是讓反應(yīng)物充分混合，保證溫度均勻，不能用普通玻璃棒代替；隔熱層（通常是泡沫塑料）是為了減少熱量散失，這是實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵之一。
試劑：50mL 0.50mol/L鹽酸、50mL 0.55mol/L氫氧化鈉溶液。這里注意：NaOH濃度略高于鹽酸，目的是保證鹽酸完全被中和；若反過來讓鹽酸過量，由于NaOH易吸收空氣中CO?變質(zhì)，會導(dǎo)致無法準(zhǔn)確計(jì)算生成水的量。
2. 關(guān)鍵測量：溫度記錄要精準(zhǔn)
用量筒量取50mL鹽酸，倒入量熱計(jì)內(nèi)桶，蓋好杯蓋，插入溫度計(jì)，穩(wěn)定后記錄溫度（記為t?酸）。
用另一量筒量取50mL NaOH溶液，用同一支溫度計(jì)（必須先用蒸餾水沖洗干凈并擦干）測量溫度，記錄為t?堿。
計(jì)算反應(yīng)前平均溫度：t?=(t?酸+t?堿)/2。這一步能減少酸堿初始溫度差異帶來的誤差。
3. 反應(yīng)操作：快、準(zhǔn)、穩(wěn)，減少熱量損失
將NaOH溶液一次性快速倒入內(nèi)桶（切忌緩慢倒入，避免熱量提前散失），立即蓋緊杯蓋，用環(huán)形玻璃攪拌棒輕輕上下攪拌（不要劇烈旋轉(zhuǎn)，防止液體濺出）。同時(shí)密切觀察溫度計(jì)變化，當(dāng)溫度上升到最高點(diǎn)時(shí)，立即記錄溫度（記為t?）——這是最容易出錯的步驟，很多人錯過最高點(diǎn)導(dǎo)致Δt偏小。
4. 重復(fù)實(shí)驗(yàn)：取平均值減少偶然誤差
同一條件下重復(fù)實(shí)驗(yàn)3次，分別計(jì)算每次的溫度差Δt=t?-t?，剔除異常數(shù)據(jù)后取平均值，作為最終計(jì)算依據(jù)。
三、數(shù)據(jù)處理：公式應(yīng)用與單位換算
為了簡化計(jì)算，實(shí)驗(yàn)中通常近似認(rèn)為：酸堿溶液的密度、比熱容與水相同（密度=1g/cm3，比熱容c=4.18J/(g·℃)），且忽略量熱計(jì)本身吸收的熱量。具體計(jì)算步驟：
計(jì)算溶液總質(zhì)量m：50mL鹽酸+50mL NaOH溶液≈50g+50g=100g。
計(jì)算反應(yīng)放出的總熱量Q：Q=mcΔt（注意單位換算：1kJ=1000J）。
計(jì)算生成水的物質(zhì)的量：鹽酸的物質(zhì)的量=0.05L×0.50mol/L=0.025mol，由于NaOH過量，生成水的物質(zhì)的量=0.025mol。
計(jì)算中和熱：ΔH=-Q/0.025mol（負(fù)號表示放熱）。理想情況下，結(jié)果應(yīng)接近-57.3kJ/mol（實(shí)際實(shí)驗(yàn)中略低屬于正常）。