师：同学们，今天我们一起来学习高二化学选择性必修一第一章第一节第一课时——反应热及其测定。通过今天的学习，大家要从体系和环境的角度认识反应热的概念，解释中和反应热的测定原理，并根据实验测定记录的数据计算反应热。
我们知道，化学反应过程中释放或吸收的热量，在生活、生产和科学研究中应用广泛。比如，生产中乙炔与氧气反应放出的热量可用于切割金属；生活中天然气燃烧放热可用于加热食品。为有效利用化学反应释放的热量，或通过供热维持化学反应正常进行，我们必须对化学反应释放或吸收的热量有定量了解。
在实际应用中，人们如何定量描述化学反应过程中释放或吸收的热量呢？所谓定量描述，就是如何表示、测定和计算。今天我们就来学习如何测定反应热。首先，从体系和环境的角度认识反应热。以盐酸与氢氧化钠溶液的反应为例，试管中的盐酸、氢氧化钠溶液及发生的反应等构成一个反应体系，而盛装溶液的试管和溶液之外的空气等看作环境。简单来说，研究反应时被研究的物质系统就是体系，体系以外与体系密切相关且受影响的部分称为环境。那么，在天然气燃烧的反应中，体系包括什么，环境又指什么呢？
生：因为研究天然气与氧气的反应，所以体系包括天然气、氧气以及它们发生的反应，环境指煤气灶和空气等。
师：非常正确。那反应热是什么呢？顾名思义，反应热就是化学反应中释放或吸收的热量。在等温条件下，也就是反应前后体系温度相等时，化学反应体系向环境释放或从环境吸收的热量，就是反应热，即化学反应的热效应。反应热既可以通过理论计算得出，也能通过实验测定。测定中和反应的反应热是定量实验，一个完整的定量实验方案包含哪些内容呢？大家回忆一下。
生：一个完整的定量实验方案包含 6 项内容，有实验目的或要求，明确化学反应及计算式，找到要测量的数据，合理选择试剂和仪器，准确测量和记录数据，最后处理数据得出结论。
师：很好。那中和反应热的测定实验包括哪些内容呢？我们通过讨论以下三个问题来明确实验设计思路。问题一，测定中和反应热时需要测量哪些数据？问题二，如何根据测得的数据计算反应热？问题三，为提高测定的准确度应采取哪些措施？我们知道，反应热可直接测定，如果反应前后环境温度不变，放出的热量会使体系温度升高，吸收热量会使体系温度降低。测得体系温度变化，结合物质比热容就能计算反应热。所以，测定中和反应热时，需要测量反应前后体系的温度以及反应物的总质量。初中物理我们学过用比热容计算热量的方法，公式为$q = mc\Delta t$，其中$q$是热量，$m$是相关物质质量，$c$是相关物质比热容，$\Delta t$是温度差值。
那我们能否用这个公式计算反应热呢？今天研究的是氢氧化钠与盐酸的中和反应，根据反应热定义，将公式稍作变形可得反应热计算公式。这里$q$是中和反应放出的热量，相关物质包含氢氧化钠和盐酸，所以写成$m_1 + m_2$，即盐酸与氢氧化钠溶液的总质量，比热容是反应混合液的比热容。因为中和反应是放热反应，所以$\Delta t$要用反应后的溶液温度减去反应前的溶液温度。
提高测定准确度主要从减少热量散失、保证反应充分完全、准确读数等方面分析。药品选用稀溶液，可近似认为混合液比热容与水相同；氢氧化钠稍过量；采用有隔热层并封闭的体系减少热量散失；仪器材料不导热，实验过程动作快、混合充分、读数规范。
总而言之，提高准确度的关键是减少体系与环境的热交换。大家可以暂停，尝试根据讨论画出测定中和反应热的实验装置。今天我们使用简易量热器测量中和反应热，请观察简易量热器示意图，与你们画的装置有哪些相同之处？简易量热计测定反应热时，温度计测量反应前后体系温度，在内筒中试剂发生化学反应，内筒和外壳间有隔热层，盖上杯盖减少热量散失，使用玻璃搅拌器充分搅拌加快反应速率并保证体系温度均匀。请观看中和反应热的测定实验视频，注意观察实验步骤并记录数据。
本实验用到的试剂有$0.5$摩尔每升盐酸、$0.55$摩尔每升氢氧化钠溶液、蒸馏水。用量筒量取$50$毫升$0.5$摩尔每升的盐酸，打开量热计杯盖，将盐酸倒入量热计内桶，盖上杯盖，用温度计测量，此时盐酸温度为$21$摄氏度。用另一个量筒量取$50$毫升$0.55$摩尔每升的氢氧化钠溶液。取出量热计中的温度计，用蒸馏水将温度计上的盐酸冲洗干净并擦干，用温度计测量氢氧化钠溶液温度，此时氢氧化钠溶液温度也为$21$摄氏度。将温度计插入量热计，打开杯盖，迅速将量筒中的氢氧化钠溶液倒入量热计内桶，立即盖上杯盖，用搅拌器均匀搅拌并准确读取混合溶液的最高温度，即为反应后体系的温度，最高温度为$24.6$摄氏度。重复试验$3$次。
实验数据处理：一、将所得数据填入表格；二、取三次测量所得数据的平均值作为计算依据；三、根据温度差和比热容等计算反应热。为计算简便，实验所用酸碱溶液的密度和比热容与水相同，并忽略量热计的比热容。根据实验过程所测温度变化及其他相关数据，可求出该盐酸与氢氧化钠溶液发生中和反应时放出的热量。