很多化学反应会放出能量，放出能量的化学反应称为放热反应。也有一些化学反应是会吸收能量的，这些反应称为吸热反应。在这一课中，你会探讨一个放热反应和一个吸热反应。

第一部分，探讨的是柠檬酸溶液和碳酸氢钠的反应。反应的公式是：H₃C₆H₅O₇(水溶)+3NaHCO₃(固)→3CO₂(气)+3H₂O(液)+Na₃C₆H₅O₇(水溶)

第二部分，探讨的是镁金属和盐酸的反应。反应的公式是：

Mg(固)+2HCl(水溶)→H₂(气)+MgCl₂(水溶)

实验目的

·    学习放热反应和吸热反应

·    熟悉LoggerPro软件的使用方法

·   学习采集和处理实验数据，并用Logger Pro软件绘制图表

实验用品

计算机 

数据采集器

LoggerPro软件

泡沫聚苯乙烯小杯

250-毫升烧杯

50-毫升量筒

柠檬酸(H₃C₆H₅O₇)溶液

碳酸氢钠(NaHCO₃)

盐酸(HCl) 溶液

镁(Mg)

温度传感器

分析天平

实验步骤

1.  穿好实验服，戴上护目镜。

2.  将一个泡沫聚苯乙烯小杯放进一个250-毫升烧杯内，如图1。用量筒量取30毫升柠檬酸溶液倒入泡沫聚苯乙烯小杯内，并将温度传感器放入柠檬酸溶液中。

3.  将传感器通过数据采集器连接到计算机，打开Logger Pro软件，打开“化学使用威尼尔”文件夹里的“01 收热-发热反应”文件，准备开始进行数据采集。

4.  用称量纸称取10.0克的固体碳酸氢钠。

5.  数据采集前，请确保温度传感器在柠檬酸溶液中静置超过30秒。然后开始采集数据。大概20秒钟后，慢慢将碳酸氢钠加入柠檬酸溶液中。轻轻地用温度传感器搅拌溶液以确保混合均匀。继续收集数据，直至温度已到达最低值而且开始上升时，终止数据采集，或300秒后，计算机自动停止采集。

6.  按教师要求，处理反应后的溶液。

7.  分析和打印采集的数据:

a. 按统计键。在图表出现的统计方框中，显示了有关温度的统计数据，包括最低和最高值。在你的数据表格中，将最高值放在在初始温度栏上，最低值放在终止温度栏上，然后点击方块的左上角的关闭按钮，关闭统计方块。

b. 验证上一步中的最低和最高温度值：使用“检查”键检查图中的数据。找出最低和最高数据点，与你上一步记录的数值进行比较。

c.  打印一份表格窗口，并输入你的名字和打印份数。

d. 实验过程中可能需要改变两个坐标轴的比例。有以下几个方法可选，譬如要将现有的温度比例改为由0 至25 °C，则点击坐标轴上方的“40”，在“40”的位置上输入“25”，然后按Enter键，此时，整个轴会进行相应的调整。也可以用同样的方法将“-10”的标志改为“0”。第二个方法是按自动比例键，计算机就会自动调整两个坐标轴比例。

e. 同时，你也可以放大图表上的某一部分。选择你所要放大的那个区域，将鼠标指针移动到数据开始的部分，点击鼠标拖动过曲线，留下一个阴影矩形框，然后点击放大按钮，此时，图表会按所选的区域进行局部放大。而点击缩小按钮，进行如上同样的操作，则可以对图表进行局部缩小。

f.   在数据菜单中选择存储最新试验数据将第一部分的数据先保存为试验数据1。当你在这个实验的第二部分再次采集数据时，数据是默认保存最新实验数据，即你最新采集的数据。这样，如果你没有保存原来的第一部分的“最新实验数数据”的话，原来的数据就会被覆盖。保存后的试验数据 1在图表的线会比最新实验数据变小一些，若要隐藏第一部分的实验数据，则只需在图表中的纵坐标上点击“温度“，在下拉菜单中选择”更“, 然后取消试验数据 1的温度数据，最后点击确定。

8.  手工重新调整纵坐标轴的比例回复到原来的 -10 至40 °C温度。用鼠标单击纵坐标轴的起点数值，然后输入“-10”，再点击顶部的最大值，输入“40”。

9.  量取30毫升的盐酸溶液倒入泡沫聚苯乙烯小杯，将温度传感器放入盐酸溶液中。在采集数据前要确保温度传感器已经在盐酸溶液中超过45秒。警告：盐酸有很强的腐蚀性，避免接触你的皮肤或衣服，请务必戴上护目镜，发生意外时要马上通知老师。

10. 从教师处领取一块镁金属。

11.点击开始采集数据。大概20秒后，慢慢将镁加入盐酸溶液内。轻轻地用温度传感器搅拌溶液以确保混合均匀。警告：不要吸入实验产生的气体！继续收集数据，直至温度已到达最高值而且开始变小为止。然后点击来终止数据采集，或让计算机在300秒后自动终止采集。

12.根据教师的指引处理反应后的产品。

13.分析第二部分的数据：

a. 在图表中任何一个位置双击后，就会出现图表选项对话框，可以对图表进行设置。然后点击检查键，鼠标就会变成一条垂直线。当鼠标在屏幕上移动时，相应位置的温度和时间值就会显示在图表左上角的方块内。首先在初始区间内移动鼠标来确认初始温度，并将初始温度记录在数据表格内。然后将鼠标移到温度曲线的高峰位置区间来确认最高温度，并将此温度记录在数据表格内即为终止温度。最后取消检查方块，在方块的左上角点击关闭按钮。

b. Logger Pro软件还可以对收集的部分数据进行计算和统计分析。例如，你想找开始几个数据点的平均值，来代替最低温度作为初始温度，即首先选择曲线平的部分，然后将鼠标移到时间为0的位置，按下鼠标(左键)拉动到曲线平的部分的尾部。按一下统计键，则统计方块所显示的平均温度数值，即为所要选的平均温度。完成后在统计方块的左上角点击关闭按钮。

14.打印包括两组实验数据的温度vs.时间的图表：

a. 单击图表纵轴标的温度，在下拉菜单中选择“更多“，若要显示两组温度数据，则需在对话框中勾选试验数据 1和最新实验数据，然后按确定按钮。

b. 从插入菜单选择文本注释来为两条曲线作标注，在编辑对话框内输入“吸热”(或“放热”)，然后将方块拉到相应的曲线旁。

c.  打印图表，输入你的名字和你所需的图表份数。

保存两组实验的温度和时间数据。在文件菜单中选择另存为，然后输入对应的名称。根据教师的指引选择存放这个文件的位置，按确定按钮。

实验分析

1.  将每个反应的终止温度t₂，减去初始温度t₁，求得温度变化Dt = t₂ – t_1。2.  指出哪一个反应是放热反应，并说明理由。

3.  指出哪一个反应的Dt是负数？判断这个反应是放热的还是吸热的？说明理由。

4.  对于上述的两个反应，分别列出3种可以判断其正在进行反应的方法。

5.  上述的两个反应，哪一个的反应速率更快一些？并说明理由。