反应焓变
化学反应焓变的测定
摘 要：化学反应过程中，除了发生物质的变化外，常伴有能量的变化，这种能量变化表现为反映热效应，而化学反应通常是在恒压的条件写进行的，此反应热效应叫做等压热效应。化学反应的等压热效应Qp等于反应的摩尔反应焓变。反应热效应的测量方法很多，本实验采用普通的保温杯和精密温度计作为简易量热计来测量。假设反应物在量热计中进行的化学反应是在绝热条件下进行的，即反映体系（量热计）与环境不发生热量传递。
关键词：焓变；测定；量热计；热效应
焓变即物体焓的变化量，焓是物体的一个热力学能状态函数，即热焓：一个系统中的热力作用，等于该系统内能加上其体积与外界作用于该系统的压力的乘积的总和学反应的焓变，在研究各种体系的变化过程时，人们发现自然界的自发过程一般都朝着能量降低的方向进行。显然，能量越低，体系的状态就越稳定。化学反应一般亦符合上述能量最低原理。对反应的自发性是有一定影响的，因此研究化学反应有重要意义。
化学反应过程中，除了发生物质的变化外，还有能量的变化，这种能量变化表现为反映热效应，化学反应通常是在恒压的条件下进行的，此反应热效应叫做等压热效应。化学反应的等压热效应等于化学反应的摩尔反应焓变。在标准状态下化学反应的焓变成为化学反应的标准焓变。
1 实验原理
在298.15K和标准状态下，1mol锌置换硫酸铜溶液中的铜离子，放出218.7kJ的热量。
Zn(s)+CuSO4(aq) = ZnSO4(aq)+Cu(s)
由溶液反应前后溶液的温度变化，可求得上述反应的焓变。
2 实验部分
2.1 试剂与仪器
Zn粉及CuSO4?5H2O(固体)，K4【Fe(CN)6】(0.1mol/L),H2SO4(3mol/L),HAc(6mol/L),乙醇（85%）
分析天平、台秤、容量瓶（100ml）、烧杯（50ml）/量筒（50mol）、精密温度计（0.1℃分度）、保温杯，表面皿，长颈漏斗，漏斗架，布氏漏斗，吸滤瓶，真空泵，水浴锅，石棉网，电炉。
2.2 实验
2.2.1 准确浓度的CuSO4溶液的配置
在电子天平上称取约5.0000gCuSO4?5H2O放入烧杯中，加入适量的蒸馏水搅拌使其全部溶解，然后转移至100mL容量瓶中。用少量（每次约10mL）的蒸馏水将烧杯搅拌棒淋洗3次，将淋洗液全部倒入容量瓶中，最后加蒸馏水稀释至刻度。塞紧容量瓶瓶塞，将其反复翻转10次以上，使其中溶液均匀混匀。
2.2.2 热量计热容Cp的测定
洗净并擦干用作热量计的保温杯，量筒取50毫升蒸馏水放入保温杯，盖上带有温度计的塞子，调节温度计的高度，使其水银球侵入溶液中，但又不能触及容器的底部。用手握住保温杯摇动（不能使液体溅到塞子上），每隔30s
记录以此热量计中冷水的温度，边读边记录，直至溶液与热量计达到平衡，即水温保持恒定。记录T1.再取50毫升蒸馏水倒入100毫升烧杯中，把此烧杯置于高于室温20摄氏度的热水浴中放置10至15分钟，用精密温度计准确测量热水温度T2，迅速将此热水倒入保温杯中盖好盖子，摇动保温杯。在倒热水的同时，按动秒表每10秒记录一次，直到温度不再变化或者等速下降为止。倒尽保温杯中水，擦干。
2.2.3 锌与硫酸铜反应摩尔焓变的测定
（1）用台秤称取3.0g锌粉；（2）将配置好的CuSO4溶液全部倒入干燥、洁净的保温杯中（尽量倒干净），塞好插有温度计和搅拌棒的瓶塞，调节温度计和搅拌棒的高度，使温度计的水银球全部侵入溶液中，但又不与搅拌棒和杯壁接触。用手握住保温杯摇动（不能使液体溅到塞子上），每隔30s记录一次热量计中热水的温度，边读边记录，直至溶液与温度计达到平衡，温度保持恒定（约2分钟）。（3）迅速向溶液中加入已称好的锌粉，立即盖好盖子，仍不断摇动，并继续每隔30秒记录一次温度，至温度上升到最高值后再继续测2分钟。记录计入表格中。
3 结果与讨论
3.1 数据记录
表1 数据记录
时间/s 30 60 90 120 150 180
冷水 温度/ ℃ 12.92 13.08 13.20 13.37 13.61 13.85
混合 温度/ ℃ 22.60 22.54 22.40 22.31 22.39 22.20
根据表一数据可知T1=13.85℃,T2=30℃,T3=22.20℃
表 2 量热计热容 CP的计算
加锌粉前
时间s 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330
温度℃ 13.70 13.80 13.92 14.05 14.15 14.25 14.31 14.40 14.50 14.60 14.70
加锌粉后
时间s 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330
温度℃ 14.70 15.60 16.30 18.55 20.10 22.60 23.30 23.80 23.90 23.90 23.90
对表中的曲线分别用外推法作图可得：反应的摩尔焓变=﹣214.74kJ/mol
3.2 误差分析
百分误差=（实际值﹣理论值）/理论值=1.81%
3.2.1本实验空气温度与水温相差大，由于热传递的原因会对结果产生影响。
3.2.2由于实验杯底部是凹球面结构，一旦加入锌粉，锌粉容易迅速沉到杯底，不能充分参加反应导致实验产生误差。
3.2.3反应温度随时间的关系线性较差，实验结果与理论值的相对误差未超过百分之二。
参考文献：
[1] 大连理工大学无机化学研究室编 无机化学（第三版） 北京：高等教育出版社72~85
[2] 齐齐哈尔大学化学与化学工程学院无极研究室编 基础化学实验 72~76
[3] 北京师范大学，等校编．无机化学实验 ( 第二版 )[M]．北京：高等教育出版社，1987．77~81．