中和热测定实验装置的改进
中和热测定实验装置的改进
用保温杯代替双层玻璃烧杯反应器，实验效果良好。刘博静、段绥虎、范玉琬老师的设计是：
1装置剖面图（如图3）
图3
2装置制作
（1）保温杯的选购：应选用200—250ml大小容积的瓶胆为宜。（也有陶瓷胆的，但不如瓶胆光滑易洗和耐酸性能好）。
（2）杯盖的钻孔：一般杯盖为双层，外层为硬塑料，里层为软塑料。用手工打孔器分层钻孔，孔分别打好后，再将原拆开的两层装在一起。要求孔一定要在两层盖的圆心位置，且上下孔对齐。
（3）温度计的选用：最好选用100℃以内的红水温度计，且刻度为每小格1℃分度以下的温度计，这样易观察准确。
（4）将温度计插入杯盖中，其下端正好在内装100ml液体的中间位置（即距杯底2—3厘米处）。温度计被软硬两层的两孔固定，既不会滑下，也不会左右摇摆，且可以上下自由调节。
3装置优点
（1）结构简单外形美观。
（2）绝热保温性能高。
（3）使用方便、结实耐用。
（4）较玻璃烧杯反应器经济实惠。
（5）可作专用仪器放置。
4实验要点
（1）首先要准确配制1M盐酸和1．1M氢氧化钠溶液。选用二级试剂，含量较准确可以不标定，若用较低级试剂，需标定含量后再使用。配制盐酸时，最好用滴定管来取浓盐酸，这样较量筒准确又可减少HCl挥发。氢氧化钠可用灵敏度较好的托盘天平称量。
（2）溶液须是新配制的，且要充分冷却到室温后方可使用。
（3）杯子使用时，需先打开杯盖，使杯内温度等于室温后再使用。重复实验时要将杯内洗净，水洗后的保温杯内温度较低（自来水温通常低于室温），待恢复室温后再进行实验。
（4）量好的盐酸溶液需先倒入保温杯，可尽量倒完（因其为定量），后倒入氢氧化钠溶液（因其为足量），操作要快，倒后立即将杯盖盖好拧紧，然后用手轻轻摇匀杯中的混合溶液，使其充分反应（不要用玻璃棒或温度计搅拌，以防碰坏杯底，也容易使热量散失）。及时观察温度上升情况，准确读取最高温度，记为终止温度，读数精确到0．1℃—0．2℃。
①室温下Zn与CuSO4稀溶液反应置换出来的铜呈黑色粉末状。
②室温下Zn与饱和CuSO4溶液反应置换出来的铜呈紫红色颗粒状。
③室温下Zn与少量H2SO4酸化CuSO4稀溶液反应置换出的铜呈暗红色颗粒状。
④室温下Zn与少量HCl酸化的CuSO4稀溶液反应置换出的铜呈紫红色颗粒状。
⑤Zn与热的饱和CuSO4溶液反应，置换出的铜呈紫红色颗粒状。
⑥Zn与HCl酸化的热（不必煮沸）饱和CuSO4溶液反应十分激烈，置换出的铜量多，颗粒粗大，色泽酷似纯铜，呈紫红色，实验效果最佳。
⑦Zn与加有少量NaCl与KCl的热饱和CuSO4溶液反应也十分激烈，效果与上述步骤6相同，置换出的铜呈紫红色颗粒状。
以上实验结果说明：增大CuSO4溶液的浓度、加热、加入少量稀酸、加入Cl－，都能使Zn与CuSO4溶液反应置换出的铜呈紫红色。这是因为：
（1）增大CuSO4溶液的浓度，化学反应速度加快。
（2）加热也能加快化学反应速度。
（3）加入稀酸能抑制CuSO4水解，增强Cu2＋的氧化能力。
（4）加入Cl－（NaCl、KCl、HCl），由于Cl－能破坏金属Zn表面的氧化膜，促使Zn与Cu2＋接触，从而加快化学反应速度。
1Zn与CuSO4稀溶液反应析出的黑色粉末状物质是纯铜吗？
（1）黑色粉末状物质是纯铜。
Zn与CuSO4稀溶液反应置换出的铜呈黑色粉末状，把这些黑色粉末状物质收集起来，用蒸馏水洗涤、过滤，重复操作多次，至到滤液中检验不出
（用BaCl2检验）为止，说明黑色粉末状沉淀物中不含
、Zn2＋、Cu2＋。然后把黑色粉末状物质用稀酸（HCl或H2SO4）浸泡，黑色粉末状物质立即变成紫红色晶体，且上层清液无色。取上层清液进行检验，除溶液显强酸性外无Cu2＋和Zn2＋，说明黑色粉末状物质是纯铜。
（2）Zn与CuSO4稀溶液反应析出的铜为什么呈黑色？
Zn与CuSO4稀溶液反应，由于CuSO4浓度小和CuSO4的水解，Cu2＋的氧化能力减小，再加上金属Zn表面氧化膜的存在，使Zn与CuSO4稀溶液反应的速度减慢，生成的铜不能在良好的反应环境中析出，析出的铜呈黑色粉末状晶体。这些黑色粉末状晶体是多晶体，多晶体是由许多取向不同的单晶体颗粒拼结而成的，不能为同一点阵所贯穿的晶体。粉末状晶体由于晶格排列得不规律，把可见光吸收后辐射不出去，所以呈黑色。
当把黑色粉末状晶体置于稀酸中，铜在良好的环境中重新结晶，由黑色粉末状晶体立即变成紫红色颗粒状。