1、第2课时反应热的测量与计算学习目标核心素养建构1.初步学习测定化学反应的反应热的实验方法。2.知道盖斯定律的内容；能够正确运用盖斯定律进行简单计算反应热。 知 识 梳 理一、中和热1.定义：在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应而生成1_mol_H2O时的反应热叫中和热。2.注意：酸、碱溶液必须为稀溶液。计量标准必须是生成1_mol水。3.对于强酸和强碱的稀溶液反应，中和热基本上是相等的，表示为H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1。二、中和热的测定1. 在稀溶液中，强酸跟强碱发生中和反应生成1_mol_H2O，这时的反应热叫做中和热。实质是酸电离产生的H与碱电离产生的OH结合成
2、H2O。强酸和强碱反应生成可溶性盐和水的离子方程式为HOH=H2O。中和反应反应热可以用实验的方法测得：先将反应器置于绝热容器中，然后在反应器内将酸、碱稀溶液混合，发生中和反应，放出的热传入水(稀溶液)中，测量出水(稀溶液)的温度变化，根据水的质量、比热容等即可求出反应放出的热量。2.实验装置(1)将下列实验装置中各仪器(或物品)的名称填在横线上。(2)实验过程中，还需要的其他仪器有50_mL量筒(2个)。3.实验测量数据(1)初始温度(t1)用一量筒量取50 mL 0.50 molL1盐酸，倒入小烧杯中并测量其温度；用另一量筒量取50 mL 0.55 molL1NaOH溶液并测量其温度，取两
3、温度平均值为t1。(2)终止温度(t2)把套有盖板的温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯的盐酸中，并把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯中，盖好盖板。用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动溶液，并准确读取混合溶液的最高温度，记录为终止温度t2。(3)重复实验操作三次，记录每次的实验数据，取其平均值作为计算依据。4.实验数据处理盐酸、氢氧化钠溶液为稀溶液，其密度近似地认为都是1 gcm3，反应后溶液的比热容c4.18 Jg11。该实验中盐酸和NaOH溶液反应放出的热量是0.418(t2t1)kJ，中和热为16.72(t2t1)kJmol1或H_kJmol1。5.中和热测定实验中应注意的事项(1)防止热量散失的方法
4、：a.两个烧杯口要相平；b.在两个烧杯之间填充碎泡沫塑料或碎纸片；c.用玻璃棒搅拌，而不能用金属棒(丝)搅拌；d.实验时动作要迅速。(2)加过量碱液使酸完全反应，碱过量对中和热测定没有影响。(3)数据处理时，相差较大的数据可能是偶然误差引起的，应舍去。【自主思考】1.酸、碱混合时，为何要把NaOH溶液一次性迅速倒入小烧杯？实验中能否用环形铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒？提示减少热量损失。不能，铜丝易传热，造成热量损失大。2.在中和热的测定实验中，使用弱酸或弱碱，为什么使测得的中和热的数值偏低？提示弱酸、弱碱是弱电解质，电离过程中会吸收一部分热量，从而使测得的结果偏低。三、盖斯定律1.在化学科学研
5、究中，常常需要通过实验测定物质在发生化学反应的反应热。但是某些反应的反应热，由于种种原因不能直接测得，只能通过化学计算的方式间接地获得。通过大量实验证明，不管化学反应是一步完成或分几步完成，其反应热是相同的。换句话说，化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关，这就是盖斯定律。2.从能量守恒定律理解盖斯定律从SL，H10，体系吸收热量。根据能量守恒，H1H20。3.盖斯定律的意义：对于那些进行很慢和难以测量的反应，可通过盖斯定律计算出该反应的反应热。【自主思考】3.试根据如图变化途径，判断H之间的关系。提示HH1H2H3H4H54.已知：H2(g)O2(g)=H2O(g)
6、H1241.8 kJmol1H2(g) O2(g)=H2O(l)H2285.8 kJmol1H2O(l)=H2O(g)H344.0 kJmol1则H1、H2、H3的关系_。答案H1H2H3效 果 自 测1.已知反应：101 kPa时，2C(g)O2(g)=2CO(g)H221 kJ/mol；稀溶液中，H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1，下列结论正确的是()A.CH3COOH(aq)NaOH(aq)=CH3COONa(aq)H2O(l)H57.3 kJmol1B.的反应热为221 kJmol1C.1 mol H(aq)与1 mol OH(aq)的总能量高于1 mol H
7、2O(l)的能量D.浓硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热为57.3 kJmol1解析A项，醋酸为弱酸，与NaOH反应时，醋酸继续电离需要吸收热量，H57.3 kJmol1，A项错误；B项，的反应热为221 kJmol1，B项错误；C项，中和反应为放热反应，C项正确；D项，浓硫酸稀释时会放热，放出的热量大于57.3 kJmol1，D项错误。答案C2.已知：2CO(g)O2(g)=2CO2(g)H566 kJmol1；N2(g)O2(g)=2NO(g)H180 kJmol1，则2CO(g)2NO(g)=N2(g)2CO2(g)的H是()A.386 kJmol1 B.386 kJmol1C.746 k
8、Jmol1 D.746 kJmol1解析利用盖斯定律可知即可得：2CO(g)2NO(g)=N2(g)2CO2(g)，故该反应的H566 kJmol1180 kJmol1746 kJmol1。答案C3.已知H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1。回答下列问题：(1)用含20 g NaOH的稀溶液跟足量稀盐酸反应放出_kJ的热量。(2)用含2 mol H2SO4的稀溶液跟足量稀NaOH反应，此反应的中和热H_。(3)如果将(1)反应中的稀盐酸换成稀醋酸，反应放出的热量_(填“大于”、“小于”或“等于”)原来的。解析(1)20 g NaOH的物质的量为0.5 mol，所以0.5
9、 mol NaOH与足量稀盐酸反应放出的热量为0.5 mol57.3 kJmol128.65 kJ。(2)据中和热的定义可知，中和热与强酸、强碱的物质的量的多少无关，中和热H57.3 kJmol1。(3)因醋酸为弱酸，与NaOH溶液中和时，需不断地电离出H，而电离过程要吸收热量，故反应放出的热量会减小。答案(1)28.65(2)57.3 kJmol1(3)小于探究一、中和热的测定【探究讨论】1.定义中的“稀溶液”是指小于或等于1 molL1的酸碱溶液，为什么浓度不能过大？提示因为溶液浓度过大，混合时会产生溶解热效应而影响中和热的测定。2.如果其他操作不变，但将药品改为100 mL 0.50 m
10、olL1的盐酸和100 mL 0.55 molL1的NaOH溶液，则测得的中和热是否为原来的2倍？提示测得的中和热与原来相等。因为中和热是指稀溶液中，酸与碱反应生成1 mol H2O时放出的热量。【点拨提升】1.关于中和热的理解(1)中和热的概念是酸和碱在稀溶液中发生中和反应生成1 mol H2O(l)时的反应热。(2)浓的强酸和强碱在发生中和反应的同时还要发生溶解，溶解要放出热量；若是浓的弱酸和弱碱在发生中和反应的同时还要发生电离，电离要吸收热量，故放出的热量均不完全是中和热。(3)强酸和强碱在稀溶液中发生中和反应时，1 mol H和1 mol OH反应生成1 mol H2O(l)，放出57
11、.3 kJ的热量，表示为H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1。2.中和反应热的测定实验步骤3.中和热测定实验中产生误差的可能原因(1)量取溶液的体积有误差(测量结果是按50 mL的酸、碱进行计算的，若实际量取时大于50 mL或小于50 mL都会造成误差)。(2)温度计的读数有误。(3)实验过程中有液体洒在外面。(4)混合酸、碱溶液时，动作缓慢，导致实验误差。(5)隔热操作不到位，致使实验过程中热量损失而导致误差。(6)测了酸后的温度计未用水清洗便立即去测碱的温度，会使热量损失而引起误差。4.实验数据处理方法(1)取三次测量所得数据的平均值作为计算依据。温度实验次数起始温
12、度t1/终止温度t2/温度差(t2t1)/HClNaOH平均值123(2)计算反应热。为了计算简便，我们近似地认为实验所用酸、碱溶液的密度和比热容与水相同，并忽略实验装置的比热容，则：50 mL 0.50 molL1盐酸的质量m150 g，50 mL 0.55 molL1 NaOH溶液的质量m250 g。中和后生成的溶液的比热容c4.18 Jg11，则50 mL 0.50 molL1盐酸与50 mL 0.55 molL1 NaOH溶液发生中和反应时放出的热量为(m1m2)c(t2t1)0.418(t2t1)kJ生成1 mol H2O时的反应热为H kJmol1。【典题例证1】50 mL 0.5
13、0 molL1盐酸与50 mL 0.55 molL1NaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应，通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热。试回答下列问题：(1)大小烧杯间填满碎纸条的作用是_。(2)大烧杯上如不盖硬纸板，求得的中和热数值将_(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。结合日常生活的实际该实验在_中进行效果更好。(3)实验中改用60 mL 0.50 molL1盐酸与 50 mL 0.55 molL1 NaOH溶液进行反应，与上述实验相比，所放出的热量_(填“相等”或“不相等”)，所求中和热_(填“相等”或“不相等”)，简述理由_。(4)用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行上述实
14、验，测得的中和热的数值会_；用50 mL 0.5 molL1NaOH溶液进行上述实验，测得的中和热的数值会_。(均填“偏大”、“偏小”或“无影响”)解析要掌握实验操作要点：量热计保温效果要好；酸碱溶液的浓度要小；酸碱一方要过量；操作迅速准确，减少热量损失；及时准确记录数据。中和热是在稀溶液中，1 mol H和1 mol OH发生中和反应生成1 mol H2O时所放出的热量，强酸与强碱反应的实质是HOH=H2O，计算出来的中和热是相同的。答案(1)保温、隔热，减少实验过程中的热量损失(2)偏小保温杯(3)不相等相等因中和热是在稀溶液中，1 mol H和1 mol OH发生中和反应生成1 mol
15、H2O时所放出的热量，与酸碱的用量无关(4)偏小偏小【学以致用1】利用如图所示装置测定中和热的实验步骤如下：用量筒量取50 mL 0.50 molL1盐酸倒入小烧杯中，测出盐酸的温度，然后把温度计上的酸用水冲洗干净；用另一量筒量取50 mL 0.55 molL1 NaOH溶液，并用同一温度计测出其温度；将NaOH溶液倒入小烧杯中，设法使之混合均匀，测得混合液最高温度。回答下列问题：(1)使盐酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作是_(填序号)。A.用温度计小心搅拌B.揭开硬纸片用玻璃棒搅拌C.轻轻地振荡烧杯D.用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒轻轻地搅动(2)假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1 gcm
16、3，又知中和反应后生成溶液的比热容c4.18 Jg11。为了计算中和热，某学生实验记录数据如下：实验序号起始温度t1/终止温度t2/盐酸氢氧化钠溶液混合溶液120.020.123.2220.220.423.4320.520.623.6依据该学生的实验数据计算，该实验测得的中和热H_(结果保留一位小数)。(3)_(填“能”或“不能”)用Ba(OH)2溶液和硫酸代替氢氧化钠溶液和盐酸，理由是_。解析(1)使盐酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作：用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒轻轻地搅动。(2)取三次实验的平均值代入公式计算即可。即：t120.3 t2 23.4 所以H51.8 kJmol1(3)因为
17、硫酸与Ba(OH)2溶液反应时生成BaSO4沉淀的生成热会影响反应的反应热，故不能用Ba(OH)2溶液和硫酸代替氢氧化钠溶液和盐酸。答案(1)D(2)51.8 kJmol1(3)不能H2SO4与Ba(OH)2反应时生成BaSO4沉淀的生成热会影响反应的中和热探究二、盖斯定律的应用【探究讨论】3.根据以下两个反应：C(s)O2(g)=CO2(g)H1393.5 kJmol1CO(g)O2(g)=CO2(g)H2283.0 kJmol1根据盖斯定律，设计合理的途径，计算出C(s)O2(g)=CO(g)的反应热H。提示根据所给的两个方程式，反应C(s)O2(g)=CO2(g)可设计为如下途径：H1H
18、H2HH1H2393.5 kJmol1(283.0 kJmol1)110.5 kJmol1。4.盖斯定律的应用除了“虚拟路径”法外，还有热化学方程式“加合”法，该方法简单易行，便于掌握。试根据上题中的两个热化学方程式，利用“加合”法求C(s)O2(g)=CO(g)的H。提示C(s)O2(g)=CO2(g)H1393.5 kJmol1CO2(g)=CO(g)O2(g)H2283.0 kJmol1上述两式相加得：C(s)O2(g)=CO(g)H110.5 kJmol1。【点拨提升】一、盖斯定律的应用方法1.“虚拟路径”法若反应物A变为生成物D，可以有两个途径(1)由A直接变成D，反应热为H；(2)
19、由A经过B变成C，再由C变成D，每步的反应热分别为H1、H2、H3。如图所示：则有HH1H2H3。2.“加合”法运用所给热化学方程式通过加减乘除的方法得到所求的热化学方程式。关键提醒运用盖斯定律计算反应热的3个关键(1)热化学方程式的化学计量数加倍，H也相应加倍。(2)热化学方程式相加减，同种物质之间可加减，反应热也相应加减。(3)将热化学方程式颠倒时，H的正负必须随之改变。【典题例证2】已知：Fe2O3(s)C(s)=CO2(g)2Fe(s)H1234.1 kJmol1C(s)O2(g)=CO2(g)H2393.5 kJmol1则2Fe(s)O2(g)=Fe2O3(s)的H3是()A.824
20、.4 kJmol1 B.627.6 kJmol1C.744.7 kJmol1 D.169.4 kJmol1解析由盖斯定律可知：得2Fe(s)O2(g)=Fe2O3(s)，所以H3(393.5 kJmol1)234.1 kJmol1824.35 kJmol1824.4 kJmol1。答案A【学以致用2】已知：C(s)O2(g)=CO2(g)H1CO2(g)C(s)=2CO(g)H22CO(g)O2(g)=2CO2(g)H34Fe(s)3O2(g)=2Fe2O3(s)H43CO(g)Fe2O3(s)=3CO2(g)2Fe(s)H5下列关于上述反应焓变的判断正确的是()A.H10，H30，H40C.
21、H1H2H3 D.H3H4H5解析C、CO的燃烧都是放热反应，故H10、H30，铁的氧化为放热反应，则H4”、“”或“”)(1)同一反应，生成物状态不同时A(g)B(g)=C(g)H10A(g)B(g)=C(l)H20则H1_H2。解析因为C(g)=C(l)H30则H3H2H1，H2(2)同一反应，反应物状态不同时S(g)O2(g)=SO2(g)H10S(s)O2(g)=SO2(g)H20则H1_H2。解析H2H3H1，则H3H1H2，又H30，所以H1H2。答案(3)两个有联系的不同反应相比C(s)O2(g)=CO2(g)H10C(s)O2(g)=CO(g)H20则H1_H2。解析根据常识可
22、知CO(g)O2(g)=CO2(g)H3H1。答案能力提升12.某同学发现在灼热的煤炭上洒少量水，煤炉中会产生淡蓝色火焰，煤炭燃烧更旺，因此该同学得出结论“煤炭燃烧时加少量水，可使煤炭燃烧放出更多的热量。”(已知煤炭的燃烧热H为393.15 kJmol1，氢气的燃烧热H为242 kJmol1，一氧化碳的燃烧热H为283 kJmol1)(1)写出该同学看到燃烧现象所涉及到的所有反应的热化学方程式：_。(2)你认为该同学的结论是否正确，请简要说明其理由：_。(3)烟气(主要污染物SO2、NOx)经O3预处理后用CaSO3水悬浮液吸收，可减少烟气中SO2、NOx的含量。O3氧化烟气中SO2、NOx的
23、主要反应的热化学方程式为NO(g)O3(g)=NO2(g)O2(g)H200.9 kJmol1NO(g)O2(g)=NO2(g)H58.2 kJmol1SO2(g)O3(g)=SO3(g)O2(g)H241.6 kJmol1反应3NO(g)O3(g)=3NO2(g)的H_kJmol1。答案(1)C(s)O2(g)=CO2(g)H393.15 kJmol1、H2(g)O2(g)=H2O(l)H242 kJmol1、CO(g)O2(g)=CO2(g)H283 kJmol1、C(g)H2O(l)=CO(g)H2(g)H131.85 kJmol1(2)不正确。因为根据盖斯定律，反应过程中的热效应与途径
24、无关，只与反应物和生成物的状态有关(3)317.313.(1)白磷与氧气可发生如下反应：P45O2=P4O10。已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为PP a kJmol1、PO b kJmol1、P=O c kJmol1、O=O d kJmol1。根据图示的分子结构和有关数据估算该反应的H为_。(2)同素异形体相互转化的反应热相当小而且转化速率较慢，有时还很不完全，测定反应热很困难。现在可根据盖斯提出的“不管化学过程是一步完成或分几步完成，这个总过程的热效应是相同的”观点来计算反应热。已知：P4(白磷，s)5O2(g)=P4O10(s)H12 983.2 kJmol1P(红磷，s)O2(g)
25、=P4O10(s)H2738.5 kJmol1相同状况下，能量较低的是_；白磷的稳定性比红磷_(填“大”或“小”)。解析(1)化学反应的实质是旧键断裂和新键形成，其中旧化学键断裂吸收能量，新化学键形成释放能量，化学方程式P45O2=P4O10中有6 mol PP键和5 mol O=O键断裂，同时生成4 mol P=O键和12 mol PO键，因此H(6a5d4c12b)kJmol1。(2)依题意求：P4(白磷，s)=4P(红磷，s)H？可设计如下反应过程：P4(白磷，s)P4O10(s)4P(红磷，s)；并把反应改写成：P4O10(s)=4P(红磷，s)5O2(g)H34H2，据盖斯定律有HH
26、1(4H2)(2 983.24738.5)kJmol129.2 kJmol1，即P4(白磷，s)=4P(红磷，s)H29.2 kJmol1。白磷转化为红磷是放热反应，白磷稳定性比红磷小(能量越低越稳定)。答案(1)(6a5d4c12b)kJmol1(2)红磷小14.断开1 mol AB(g)分子中的化学键使其分别生成气态A原子和气态B原子所吸收的能量称为AB键的键能。下表列出了一些化学键的键能E：化学键HHClClO=OCClCHOHHClE/kJmol1436247x330413463431请回答下列问题：(1)如图表示某反应的能量变化关系，则此反应为_(填“吸热”或“放热”)反应，其中H_
27、(用含有a、b的关系式表示)。(2)若图示中表示反应H2(g)O2(g)=H2O(g)H241.8 kJmol1，则b_kJmol1，x_。(3)历史上曾用“地康法”制氯气，这一方法是用CuCl2作催化剂，在450 利用空气中的氧气跟氯化氢反应制氯气。反应的化学方程式为_。若忽略温度和压强对反应热的影响，根据上题中的有关数据，计算当反应中有1 mol电子转移时，反应的热量变化为_。解析(1)反应物的能量高于生成物，因此是放热反应。反应热为反应物断键吸收的能量与生成物成键放出的能量之差，即H(ab)kJmol1。(2)b表示H、O原子结合为气态水时的能量变化，其数值为4632926；436x926241.8，则x496.4。(3)根据题意易写出化学方程式。反应的H(496.4431424724634)kJmol1125.6 kJmol1，则转移1 mol 电子时反应放出的热量为31.4 kJ。答案(1)放热(ab)kJmol1(2)926496.4(3)O24HCl2Cl22H2O放出热量31.4 kJ
