很多化學(xué)反應(yīng)會放出能量，放出能量的化學(xué)反應(yīng)稱為放熱反應(yīng)。也有一些化學(xué)反應(yīng)是會吸收能量的，這些反應(yīng)稱為吸熱反應(yīng)。在這一課中，你會探討一個放熱反應(yīng)和一個吸熱反應(yīng)。

第一部分，探討的是檸檬酸溶液和碳酸氫鈉的反應(yīng)。反應(yīng)的公式是：H₃C₆H₅O₇(水溶)+3NaHCO₃(固)→3CO₂(氣)+3H₂O(液)+Na₃C₆H₅O₇(水溶)

第二部分，探討的是鎂金屬和鹽酸的反應(yīng)。反應(yīng)的公式是：

Mg(固)+2HCl(水溶)→H₂(氣)+MgCl₂(水溶)

實驗?zāi)康?/span>

·    學(xué)習(xí)放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)

·    熟悉LoggerPro軟件的使用方法

·   學(xué)習(xí)采集和處理實驗數(shù)據(jù)，并用Logger Pro軟件繪制圖表

實驗用品

計算機 

數(shù)據(jù)采集器

LoggerPro軟件

泡沫聚苯乙烯小杯

250-毫升燒杯

50-毫升量筒

檸檬酸(H₃C₆H₅O₇)溶液

碳酸氫鈉(NaHCO₃)

鹽酸(HCl) 溶液

鎂(Mg)

溫度傳感器

分析天平

實驗步驟

1.  穿好實驗服，戴上護目鏡。

2.  將一個泡沫聚苯乙烯小杯放進一個250-毫升燒杯內(nèi)，如圖1。用量筒量取30毫升檸檬酸溶液倒入泡沫聚苯乙烯小杯內(nèi)，并將溫度傳感器放入檸檬酸溶液中。

3.  將傳感器通過數(shù)據(jù)采集器連接到計算機，打開Logger Pro軟件，打開“化學(xué)使用威尼爾”文件夾里的“01 收熱-發(fā)熱反應(yīng)”文件，準備開始進行數(shù)據(jù)采集。

4.  用稱量紙稱取10.0克的固體碳酸氫鈉。

5.  數(shù)據(jù)采集前，請確保溫度傳感器在檸檬酸溶液中靜置超過30秒。然后開始采集數(shù)據(jù)。大概20秒鐘后，慢慢將碳酸氫鈉加入檸檬酸溶液中。輕輕地用溫度傳感器攪拌溶液以確?；旌暇鶆颉＠^續(xù)收集數(shù)據(jù)，直至溫度已到達最低值而且開始上升時，終止數(shù)據(jù)采集，或300秒后，計算機自動停止采集。

6.  按教師要求，處理反應(yīng)后的溶液。

7.  分析和打印采集的數(shù)據(jù):

a. 按統(tǒng)計鍵。在圖表出現(xiàn)的統(tǒng)計方框中，顯示了有關(guān)溫度的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，包括最低和最高值。在你的數(shù)據(jù)表格中，將最高值放在在初始溫度欄上，最低值放在終止溫度欄上，然后點擊方塊的左上角的關(guān)閉按鈕，關(guān)閉統(tǒng)計方塊。

b. 驗證上一步中的最低和最高溫度值：使用“檢查”鍵檢查圖中的數(shù)據(jù)。找出最低和最高數(shù)據(jù)點，與你上一步記錄的數(shù)值進行比較。

c.  打印一份表格窗口，并輸入你的名字和打印份數(shù)。

d. 實驗過程中可能需要改變兩個坐標(biāo)軸的比例。有以下幾個方法可選，譬如要將現(xiàn)有的溫度比例改為由0 至25 °C，則點擊坐標(biāo)軸上方的“40”，在“40”的位置上輸入“25”，然后按Enter鍵，此時，整個軸會進行相應(yīng)的調(diào)整。也可以用同樣的方法將“-10”的標(biāo)志改為“0”。第二個方法是按自動比例鍵，計算機就會自動調(diào)整兩個坐標(biāo)軸比例。

e. 同時，你也可以放大圖表上的某一部分。選擇你所要放大的那個區(qū)域，將鼠標(biāo)指針移動到數(shù)據(jù)開始的部分，點擊鼠標(biāo)拖動過曲線，留下一個陰影矩形框，然后點擊放大按鈕，此時，圖表會按所選的區(qū)域進行局部放大。而點擊縮小按鈕，進行如上同樣的操作，則可以對圖表進行局部縮小。

f.   在數(shù)據(jù)菜單中選擇存儲最新試驗數(shù)據(jù)將第一部分的數(shù)據(jù)先保存為試驗數(shù)據(jù)1。當(dāng)你在這個實驗的第二部分再次采集數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)是默認保存最新實驗數(shù)據(jù)，即你最新采集的數(shù)據(jù)。這樣，如果你沒有保存原來的第一部分的“最新實驗數(shù)數(shù)據(jù)”的話，原來的數(shù)據(jù)就會被覆蓋。保存后的試驗數(shù)據(jù) 1在圖表的線會比最新實驗數(shù)據(jù)變小一些，若要隱藏第一部分的實驗數(shù)據(jù)，則只需在圖表中的縱坐標(biāo)上點擊“溫度“，在下拉菜單中選擇”更“, 然后取消試驗數(shù)據(jù) 1的溫度數(shù)據(jù)，最后點擊確定。

8.  手工重新調(diào)整縱坐標(biāo)軸的比例回復(fù)到原來的 -10 至40 °C溫度。用鼠標(biāo)單擊縱坐標(biāo)軸的起點數(shù)值，然后輸入“-10”，再點擊頂部的最大值，輸入“40”。

9.  量取30毫升的鹽酸溶液倒入泡沫聚苯乙烯小杯，將溫度傳感器放入鹽酸溶液中。在采集數(shù)據(jù)前要確保溫度傳感器已經(jīng)在鹽酸溶液中超過45秒。警告：鹽酸有很強的腐蝕性，避免接觸你的皮膚或衣服，請務(wù)必戴上護目鏡，發(fā)生意外時要馬上通知老師。

10. 從教師處領(lǐng)取一塊鎂金屬。

11.點擊開始采集數(shù)據(jù)。大概20秒后，慢慢將鎂加入鹽酸溶液內(nèi)。輕輕地用溫度傳感器攪拌溶液以確?；旌暇鶆?。警告：不要吸入實驗產(chǎn)生的氣體！繼續(xù)收集數(shù)據(jù)，直至溫度已到達最高值而且開始變小為止。然后點擊來終止數(shù)據(jù)采集，或讓計算機在300秒后自動終止采集。

12.根據(jù)教師的指引處理反應(yīng)后的產(chǎn)品。

13.分析第二部分的數(shù)據(jù)：

a. 在圖表中任何一個位置雙擊后，就會出現(xiàn)圖表選項對話框，可以對圖表進行設(shè)置。然后點擊檢查鍵，鼠標(biāo)就會變成一條垂直線。當(dāng)鼠標(biāo)在屏幕上移動時，相應(yīng)位置的溫度和時間值就會顯示在圖表左上角的方塊內(nèi)。首先在初始區(qū)間內(nèi)移動鼠標(biāo)來確認初始溫度，并將初始溫度記錄在數(shù)據(jù)表格內(nèi)。然后將鼠標(biāo)移到溫度曲線的高峰位置區(qū)間來確認最高溫度，并將此溫度記錄在數(shù)據(jù)表格內(nèi)即為終止溫度。最后取消檢查方塊，在方塊的左上角點擊關(guān)閉按鈕。

b. Logger Pro軟件還可以對收集的部分數(shù)據(jù)進行計算和統(tǒng)計分析。例如，你想找開始幾個數(shù)據(jù)點的平均值，來代替最低溫度作為初始溫度，即首先選擇曲線平的部分，然后將鼠標(biāo)移到時間為0的位置，按下鼠標(biāo)(左鍵)拉動到曲線平的部分的尾部。按一下統(tǒng)計鍵，則統(tǒng)計方塊所顯示的平均溫度數(shù)值，即為所要選的平均溫度。完成后在統(tǒng)計方塊的左上角點擊關(guān)閉按鈕。

14.打印包括兩組實驗數(shù)據(jù)的溫度vs.時間的圖表：

a. 單擊圖表縱軸標(biāo)的溫度，在下拉菜單中選擇“更多“，若要顯示兩組溫度數(shù)據(jù)，則需在對話框中勾選試驗數(shù)據(jù) 1和最新實驗數(shù)據(jù)，然后按確定按鈕。

b. 從插入菜單選擇文本注釋來為兩條曲線作標(biāo)注，在編輯對話框內(nèi)輸入“吸熱”(或“放熱”)，然后將方塊拉到相應(yīng)的曲線旁。

c.  打印圖表，輸入你的名字和你所需的圖表份數(shù)。

保存兩組實驗的溫度和時間數(shù)據(jù)。在文件菜單中選擇另存為，然后輸入對應(yīng)的名稱。根據(jù)教師的指引選擇存放這個文件的位置，按確定按鈕。

實驗分析

1.  將每個反應(yīng)的終止溫度t₂，減去初始溫度t₁，求得溫度變化Dt = t₂ – t_1。2.  指出哪一個反應(yīng)是放熱反應(yīng)，并說明理由。

3.  指出哪一個反應(yīng)的Dt是負數(shù)？判斷這個反應(yīng)是放熱的還是吸熱的？說明理由。

4.  對于上述的兩個反應(yīng)，分別列出3種可以判斷其正在進行反應(yīng)的方法。

5.  上述的兩個反應(yīng)，哪一個的反應(yīng)速率更快一些？并說明理由。