【中和热实验测定一道原创试题】在化学教学过程中，实验是帮助学生理解理论知识的重要手段。其中，“中和热的测定”作为一项经典的热化学实验，不仅能够让学生掌握热量计算的基本方法，还能培养其科学探究能力。本文将围绕“中和热实验测定”设计一道原创试题，并结合实验原理、操作步骤及数据处理进行详细分析，旨在提升学生的综合应用能力。
一、实验原理简述
中和反应是酸与碱反应生成盐和水的过程，通常伴随热量的释放或吸收。中和热是指在一定条件下，1 mol H⁺与1 mol OH⁻发生中和反应时所释放的热量。实验中通过测量混合前后溶液的温度变化，利用公式：
$$
Q = mc\Delta T$$
计算反应放出的热量，再根据反应物的物质的量求得中和热。
二、实验装置与操作步骤
实验通常使用量热计（如简易保温杯+温度计）来减少热量散失。具体操作如下：
1. 准备仪器：取两个相同规格的烧杯，分别装入适量的稀盐酸和氢氧化钠溶液。
2. 测量初始温度：记录两种溶液的初始温度，并取平均值作为初始温度 $T_1$。
3. 混合反应：将氢氧化钠溶液缓慢倒入盐酸中，立即盖上盖子并搅拌。
4. 记录最高温度：待温度稳定后，记录混合后的最高温度 $T_2$。
5. 计算温差：$\Delta T = T_2 - T_1$。
6. 计算热量与中和热：根据公式计算热量，并进一步得出中和热数值。
三、原创试题设计
题目：
某同学在进行中和热测定实验时，使用了50 mL 0.1 mol/L 的盐酸和50 mL 0.1 mol/L 的氢氧化钠溶液。实验测得混合前两溶液的平均温度为20.0℃，混合后达到的最高温度为23.5℃。已知水的比热容为4.18 J/(g·℃)，溶液密度近似为1 g/mL。试求该反应的中和热（单位：kJ/mol）。
要求：
1. 写出计算过程；
2. 分析可能存在的误差来源；
3. 若改用浓硫酸代替盐酸，对结果有何影响？说明原因。
四、解题思路与答案解析
解题步骤：
1. 计算总质量：
溶液总体积为 $50 + 50 = 100$ mL，质量 $m = 100$ g。
2. 计算温度变化：
$\Delta T = 23.5 - 20.0 = 3.5$ ℃。
3. 计算热量：
$$
Q = mc\Delta T = 100 \times 4.18 \times 3.5 = 1463 \, \text{J} = 1.463 \, \text{kJ}
$$
4. 计算中和热：
盐酸与氢氧化钠均为0.1 mol/L，体积各为0.05 L，故物质的量为：
$$
n = 0.1 \times 0.05 = 0.005 \, \text{mol}
$$
中和热为：
$$
\frac{1.463}{0.005} = 292.6 \, \text{kJ/mol}
$$
误差分析：
- 热量散失：实验中未能完全隔绝热量损失，导致测量值偏低。
- 温度读数误差：温度计精度不高或读数不准确。
- 溶液体积测量误差：用量筒或移液管时存在偏差。
若改用浓硫酸：
浓硫酸具有强腐蚀性，且溶于水时会放出大量热，这会导致实验中产生的热量不仅来自中和反应，还包含浓硫酸的溶解热，从而使测得的中和热偏高，实验结果不可靠。
五、总结
本道原创试题不仅考查了学生对中和热计算的理解，还引导其思考实验条件对结果的影响，有助于提高其科学思维能力和实验素养。教师在教学中可结合此类题目，增强学生对热化学实验的系统认知与实际操作能力。
