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中和

初中化学溶液与量热计组成的系统中，考虑水的精确自电离和绝热中和热的强酸 HCl-强碱 NaOH 当量平衡

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关于此实验

通过滴定管向碱中加入酸，并同时观察化学反应和温度。加入量决定剩余的酸或碱、pH 曲线以及释放的热量。超过当量点后，不会再产生额外的中和热，但加入的液体仍会继续增加热容量。

学习目标

  • 根据酸和碱的物质的量相等来确定当量点，而不是仅凭体积相等。
  • 说明中和的物质的量与释放热量之间的关系。
  • 解释为什么当量点之后继续加酸会降低理想温升。

使用方法

  1. 1根据初始碱的量和酸的浓度预测当量点体积。
  2. 2加入酸以接近该剂量，同时观察 pH、温度计和显示的热量。
  3. 3使用“添加 1 mL”或滴定管手柄，查看当量点附近的数值。
  4. 4继续添加，直到超过当量点；比较温度和 pH，然后将多个添加量保存到笔记本中。

模型

当量点添加量
以焦耳为单位的放热量和绝热温升

假设

  • 酸和碱都会完全解离。计算 pH 时，采用固定参考温度 25 °C 下的 Kw = 10⁻¹⁴，并计入当量点附近水的自电离。
  • 中和反应每生成 1 摩尔水，都会释放固定的 57.3 kJ 热量。密度为 1 g/mL，溶液比热容为 4.18 J/(g·K)，量热器热容为 20 J/K。
  • 不考虑热损失、稀释热以及 Kw 对温度的依赖性。更改配制设置会开始一个新的混合物；添加量控件和曲线显示理想的累计添加量状态。

在课堂上试试这个实验

  1. Q1为什么加入与初始碱液体积相同的酸，通常并不能达到当量点？
  2. Q2为什么当量点之后加入的酸会改变 pH，却不会产生额外的中和热？

常见问题

尽管温度略有升高，为什么当量点的 pH 恰好为 7？

pH 有意以 25 °C 时固定的 Kw 为基准，而热模型会单独估算温度变化。

拖动投加量控件会从真实烧瓶中实际移除酸吗？

它会选择与该总投加量对应的、可重复的模型状态。调低它表示重新以较小的投加量进行比较，而不是反向滴定。