Question

8．某研究小组将V₁ mL 1.0mol/L HCl溶液和V₂ mL未知浓度的NaOH溶液混合均匀后测量并记录溶液温度，实验结果如图1所示（实验中始终保持V₁+V₂=50mL）．回答下列问题：

（1）研究小组做该实验时环境温度低于（填“高于”、“低于”或“等于”）22℃．
（2）由题干及图形可知，V₁：V₂=3：2时，酸碱恰好完全中和，此反应所用NaOH溶液的浓度应为1.5mol/L
（3）若通过实验测定及有关计算知此反应共放出Q KJ的热量，请写出此反应的热化学方程式：H⁺（aq）+OH^-（aq）=H₂O（l）△H=-$\frac{100Q}{3}$kJ•mol^-1或HCl（aq）+NaOH（aq）=NaCl（aq）+H₂O（l）△H=-$\frac{100Q}{3}$kJ•mol^-1
（4）请简要说明图2装置的不足之处缺少环形玻璃搅拌棒，烧杯间没有填满碎纸条．

Answer 1

分析 （1）从图示观察的起始温度即为实验时的温度；
（2）由图可知，恰好反应时参加反应的盐酸溶液的体积是30mL，由V₁+V₂=50mL可知，消耗的氢氧化钠溶液的体积为20mL，以此求出两者的体积比值、计算NaOH浓度；
（3）为使酸碱完全反应，应用环形玻璃搅拌棒；根据△H=-$\frac{Q}{n}$算出△H，根据化学计量数和△H关系写出热化学方程式；
（4）根据量热计的构造来判断该装置的缺少仪器，烧杯间需要保温，减少测定误差．

解答 （1）根据实验结果图2所示内容，可以知道该实验开始时温度一定是低于22℃，
故答案为：低于；
（2）恰好反应时参加反应的盐酸溶液的体积是30mL，由V₁+V₂=50mL，消耗的氢氧化钠溶液的体积为20mL，所以V₁/V₂=3/2；设恰好反应时氢氧化钠溶液中溶质的物质的量是n．
             HCl+NaOH═NaCl+H₂O
             1              1
    1.0mol•L^-1×0.03L    n
则n=1.0mol•L^-1×0.03L=0.03mol，
所以浓度C=$\frac{0.03mol}{0.02L}$=1.5mol/L；
故答案为：3：2；1.5；
（3）20mL 1.5mol/L氢氧化钠与30mL 1.0mol/L盐酸溶液进行中和反应生成水的物质的量为0.02L×1.50mol/L=0.03mol，△H=-$\frac{Q}{0.03}$KJ/mol=-$\frac{100Q}{3}$KJ/mol，反应的热化学方程式为：H⁺（aq）+OH^-（aq）=H₂O （l）△H=-$\frac{100Q}{3}$kJ•mol^-1或HCl（aq）+NaOH（aq）=NaCl（aq）+H₂O （l）△H=-$\frac{100Q}{3}$kJ•mol^-1，
故答案为：H⁺（aq）+OH^-（aq）=H₂O（l）△H=-$\frac{100Q}{3}$kJ•mol^-1或HCl（aq）+NaOH（aq）=NaCl（aq）+H₂O（l）△H=-$\frac{100Q}{3}$kJ•mol^-1；
（4）根据量热计的构造可知该装置的缺少仪器是环形玻璃搅拌器，为保证装置中热量不散失需要把烧杯间填满碎纸条，
故答案为：缺少环形玻璃搅拌棒，烧杯间没有填满碎纸条．

点评 本题结合中和反应的测定考查了同学们观察分析问题的能力，以及利用化学方程式计算的能力，比较综合，题目难度中等．