实验：测定中和热

测定中和热是热化学一章里的一个核心中五实验。它显示如何用温度变化求出每摩尔的能量变化，也是放热反应最清晰的例子之一。

本指南列出目的、仪器、编号步骤、应预期的观察，以及实验试卷所看重的科学过程技能。请注意这里的观察是定性的；任何计算都要用你自己测得的读数。

目的

在绝热容器中把已知体积的酸与碱混合、测量其温度变化，从而测定酸被碱中和的中和热。

仪器与材料

• 聚苯乙烯杯（带盖），作绝热量热器
• 温度计
• 量筒
• 稀强酸，例如已知浓度的盐酸
• 稀强碱，例如已知浓度的氢氧化钠
• 搅拌棒与秒表（若随时间跟踪温度）

步骤

1. 用量筒量取已知体积的酸，倒入聚苯乙烯杯。
2. 用温度计测量酸的初温并记录。
3. 用第二个量筒量取相等的已知体积的碱，记录其初温；若两个起始温度不同，取其平均值作为起始温度。
4. 把碱迅速倒入聚苯乙烯杯中的酸里，轻轻搅拌混合物。
5. 注视温度计，记录混合物所达到的最高（最大）温度。
6. 计算从起始温度到最高温度的温度变化。
7. 用温度变化算出放出的热量，再除以生成的水的摩尔数，得到每摩尔的中和热。

预期观察

把碱加入酸中时，混合物的温度上升：温度计读数在混合后不久升到最高，随后随热量散失到周围而缓慢下降。这些澄清溶液没有可见的颜色变化，但能感到杯子发热。

关键的测量是从起始值到所达最高值的温度升高；正是这一升高用于计算。

推断与结论

温度上升是因为中和是放热反应：当酸中的氢离子与碱中的氢氧根离子反应生成水时放出热能。用温度变化，放出的热量由关系式「放出的热量 = 溶液质量 x 比热容 x 温度变化」（mc-theta）算出，再除以生成的水的摩尔数即得每摩尔的中和热。

结论是：中和放出热量，其中和热可由测得的温度变化求出。

科学过程技能（试卷三风格）

辨认变量。 若探究比较不同的酸或碱，则操纵变量是所用的酸或碱，反应变量是温度变化，固定变量是溶液的体积与浓度以及所用的绝热杯。

作出推断。 从温度上升这一观察，推断该反应是放热的、向周围放出热量。

列表与计算。 把初温、最高温度与温度变化记入表中，然后写出放出热量以及每摩尔中和热的计算，并带单位。

为准确而控制。 说明带盖的聚苯乙烯杯能减少热量散失，使测得的温度变化更接近真值，从而提高结果的准确度。

安全须知

• 戴安全护目镜，因为酸与碱都有腐蚀性、会伤害眼睛。
• 小心倒入溶液、避免迸溅，以免腐蚀性液体接触皮肤或眼睛。
• 皮肤上若溅到，立即用大量水冲洗，以减轻化学灼伤。
• 轻拿温度计、不要用它用力搅拌，以免它破裂。
• 把已中和的混合物按指示处置，而不是把浓化学品倒进水槽。

常见错误

• 读温度太迟。 混合后若再等待，热量散失、错过最高温度；密切注视温度计并记录最大值。
• 用玻璃烧杯。 玻璃烧杯把热导走、使测得的温度变化偏低；用带盖的绝热聚苯乙烯杯。
• 不搅拌。 不轻轻搅拌，混合物不均匀、温度计可能读不到真正的最高值；读数前先轻轻搅拌。
• 忽略起始温度。 若酸与碱的起始温度不同，取其平均值；不要只用其一。
• 编造读数。 记录你实际测得的温度；不要从别处抄数，因为计算必须来自你自己的数据。

我们的老师如何使用这个实验

在一对一的 SPM化学课堂里，以英文授课、每小时 RM50 起，我们确保学生能把计算写清楚，温度变化、用 mc-theta 求放出的热量、再求每摩尔的热量，并能论证每一项注意事项，例如为什么聚苯乙烯杯能提高准确度。中和热是 SPM化学 中反复出现的计算，而同样的方法，测量温度变化、求出每摩尔的能量，会在置换热与燃烧热、以及试卷三实验考试（试卷三为实验考试，评估科学过程技能）中再次出现。