Question

【題目】鹽酸或硫酸和NaOH溶液的中和反應沒有明顯的現象。某學習興趣小組的同學為了證明NaOH溶液與鹽酸或硫酸發生了反應，從中和反應的熱效應出發，設計了下面幾種實驗方案。請回答有關問題：

（1）方案一：如圖裝好實驗裝置，圖中小試管用細線吊著，細線的上端拴在細鐵絲上。開始時使右端U形管兩端紅墨水相平。實驗開始，向下插細鐵絲，使小試管內鹽酸和廣口瓶內NaOH溶液混合，此時觀察到的現象是________________________________，原因是__________________________________________________。

（2）方案二：該小組借助反應溶液溫度的變化來判斷反應的發生。如果NaOH溶液與鹽酸混合前后有溫度的變化，則證明發生了化學反應。該小組同學將不同濃度的NaOH溶液和鹽酸各10 mL混合，用溫度計測量反應前后溫度的變化，測得的部分數據如下表：

則x＝______。假設鹽酸和NaOH溶液的密度都是1 g·cm－3，又知中和后生成溶液的比熱容c＝4.18 J·g－1·℃－1，依據該小組的實驗數據計算，寫出表示稀鹽酸和稀NaOH溶液反應的中和熱的熱化學方程式________________________________________。

（3）若H＋(aq)＋OH－(aq) ===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1；現有：①稀H2SO4與Ba(OH)2(aq)　②濃H2SO4與Ba(OH)2(aq)　③稀HNO3與Ba(OH)2(aq)反應生成1 mol H2O(l)的反應熱分別為ΔH1、ΔH2、ΔH3，則ΔH1、ΔH2、ΔH3三者由小到大的關系為 ______________________。

Answer 1

【答案】U形管內液面左邊下降、右邊升高 鹽酸和NaOH發生中和反應放出熱量，使瓶內氣體溫度升高，壓強增大 7 NaOH(aq)＋HCl(aq)=== NaCl (aq) ＋H2O(l)　ΔH＝－58.52 kJ·mol－1 ΔH2＜ΔH1＜ΔH3

【解析】

（1）由于鹽酸和氫氧化鈉發生中和反應放出熱量，使瓶內氣體溫度升高，壓強增大；（2）根據表中數據可知，實驗2中生成水的物質的量是實驗1中的2倍，實驗溶液升高的溫度也應該是2倍；Q=cm ，根據實驗2，生成0.001mol水，放出熱量Q=4.18 J·g－1·℃－1×20g×7℃，則生成1mol水放熱58.52 kJ；（3）稀H2SO4與Ba(OH)2(aq)生成硫酸鋇沉淀放熱；濃H2SO4稀釋時放出大量的熱。

（1）由于鹽酸和氫氧化鈉發生中和反應放出熱量，使瓶內氣體溫度升高，壓強增大，所以U形管內液面左邊下降、右邊升高。（2）根據表中數據可知，實驗2中生成水的物質的量是實驗1中的2倍，實驗溶液升高的溫度也應該是2倍，所以x=7；Q=cm ，根據實驗2，放出熱量Q=4.18 J·g－1·℃－1×20g×7℃，則生成1mol水放熱58.52 kJ，所以表示稀鹽酸和稀NaOH溶液反應的中和熱的熱化學方程式NaOH(aq)＋HCl(aq)=== NaCl (aq) ＋H2O(l)　ΔH＝－58.52 kJ·mol－1；（3）稀H2SO4與Ba(OH)2(aq)生成硫酸鋇沉淀放熱；濃H2SO4稀釋時放出大量的熱，所以濃H2SO4與Ba(OH)2(aq)反應放熱最多、稀HNO3與Ba(OH)2(aq)反應放熱最少，ΔH2＜ΔH1＜ΔH3。