1、第一单元 化学反应的热效应 基础课时2 反应热的测量与计算 专题一 化学反应与能量变化 学 习任 务1通过理解反应热测定的原理和方法，分析产生误差的原因，不断完善和改进测定方法，培养科学探究与创新意识的化学核心素养。2通过理解盖斯定律的本质，形成运用盖斯定律进行相关判断或计算的思维模型，建立证据推理与模型认知的化学核心素养。必备知识自主预习储备 NO.1一、实验探究中和反应反应热的测量1测定原理：环境温度不变时，根据测得的体系的温度变化和有关物质的比热容等来计算反应热。即利用公式 Qcmt 进行计算。2实验中用到的仪器和药品(1)实验仪器：简易量热计(2)各部分仪器的作用：玻璃搅拌器的作用是。
2、隔热层的作用是。温度计的作用是测定反应前后反应体系的温度。(3)实验药品：0.50 molL1 的盐酸，0.50 molL1 的 NaOH 溶液。减少热量的散失使反应物混合均匀充分接触3实验步骤(1)用量筒量取 50 mL 0.50 molL1 盐酸，倒入中，测量并记录盐酸的温度(T 1)。(2)用另一量筒量取 50 mL 0.50 molL1 氢氧化钠溶液，测量并记录氢氧化钠溶液的温度(T 2)。简易量热计(3)测量最高温度(T 3)：将量筒中的氢氧化钠溶液迅速倒入盛有盐酸的简易量热计中，立即盖上盖板，用不断搅拌，观察温度计的温度变化，准确读出并记录反应体系的最高温度(T 3)。环形玻璃搅拌
3、棒4实验数据处理与计算(1)计 算 依 据：H CT103nH2O cmT103nH2OkJmol1。(2)某实验小组测定数据如下，请填写表中空白起始温度 T1/温度差平均值(T2T1)/温度 实验 次数 盐酸NaOH平均值终止 温度 t2/温差平均值 125.025.2_28.5_224.925.1_28.3_325.625.4_29.0_ 25.13.425.03.325.53.53.4设溶液的密度均为 1 gcm3，中和后溶液的比热容 c4.18 Jg11，根据实验数据计算出该反应放出的热量 QkJ，则生成1 mol H2O 时放出的热量为 kJ。该反应的热化学方程式为：_ H(aq)O
4、H(aq)=H2O(l)H56.8 kJmol11.4256.85实验预测 用同样的方法分别测定氢氧化钾与盐酸反应、氢氧化钠与硝酸反应的反应热，所测得的中和反应的反应热，理由是：_；参与反应的物质都是强酸，强碱，它们在水中完全电离，中和反应的离子方程式都是氢离子和氢氧根离子反应生成水，并且反应的其他条件相同，所以反应热也相同相同(正确的打“”，错误的打“”)(1)测定盐酸与氢氧化钠溶液反应的反应热时，应保证加入的盐酸与氢氧化钠溶液恰好完全反应()(2)同一中和反应的反应热与酸碱的用量有关()(3)中和反应反应热的测定实验中的玻璃搅拌器换成铜质搅拌器效果更好()(4)中和反应反应热的测定实验中，
5、应将 50 mL 0.55 molL1NaOH 溶液分多次倒入小烧杯()(5)中和反应反应热的测定实验中，测定盐酸后的温度计没有冲洗干净，立即测 NaOH 溶液的温度()二、盖斯定律 1盖斯定律的内容 大量实验证明，一个化学反应，不管是完成的还是完成的，其反应热是的。换句话说，化学反应的反应热只与反应体系的和有关，而与反应的无关。一步分几步相同始态终态途径2盖斯定律的意义 应用盖斯定律可以间接计算以下情况(不能直接测定)的反应热：(1)有些反应进行得很慢。(2)有些反应不容易直接发生。(3)有些反应的生成物不纯(有副反应发生)。3应用盖斯定律的计算方法举例 如果一个热化学方程式可通过其他几个热
6、化学方程式相加减而得到，则该反应的焓变可由相对应的热化学方程式的焓变相加减而得到 例 已知在 298 K 时，C(s)、CO(g)燃烧的热化学方程式如下：C(s)O2(g)=CO2(g)H1393.5 kJmol1 CO(g)12O2(g)=CO2(g)H2283.0 kJmol1 请运用盖斯定律计算反应 C(s)12O2(g)=CO(g)的焓变 H3。分析：C(s)与 O2(g)生成 CO2(g)的反应可以一步完成(反应焓变为H1)，也可以分两步完成：先生成 CO(g)(反应焓变为 H3)，CO(g)再与 O2(g)反应生成 CO2(g)(反应焓变为 H2)。根据盖斯定律可以得到 H1H2H
7、3，则反应 C(s)12O2(g)=CO(g)的焓变 H3H1H2。C(s)与 O2(g)反应生成 CO(g)、CO2(g)的能量变化图根据盖斯定律，直接将热化学方程式、左右两边分别相减，也可以求得 C(s)与 O2(g)反应生成 CO(g)的焓变。解：C(s)O2(g)=CO2(g)H1 CO(g)12O2(g)=CO2(g)H2 C(s)12O2(g)=CO(g)H3 H3H1H2 393.5 kJmol1(283.0 kJmol1)110.5 kJmol1。答：反应 C(s)12O2(g)=CO(g)的焓变 H3 为110.5 kJmol1。(正确的打“”，错误的打“”)(1)化学反应的
8、反应热不仅与反应体系的始态和终态有关，也与反应的途径有关()(2)盖斯定律遵守能量守恒定律()(3)利用盖斯定律可间接计算通过实验难测定的反应的反应热()(4)利用盖斯定律可以计算有副反应发生的反应的反应热()关键能力情境探究达成 NO.2学习任务1 学习任务2 中和反应反应热的测定中和热的测定是高中化学的定量实验之一，如图装置是某同学利用 50 mL 0.50 mol/L 盐酸与 50 mL 0.55 mol/L NaOH 溶液进行中和反应。通过测定反应过程中所放出的热量计算中和热。问题 1 在测定中和反应的反应热时，应该测量那些数据？如何根据测得的数据计算反应热？提示 测量数据：盐酸温度、
9、NaOH 溶液温度、反应后体系的最高温度；根据 Qcmt 计算反应热，m 为盐酸和 NaOH 溶液质量。问题 2 测定 NaOH 溶液的温度前，温度计上的盐酸为什么要用 水冲洗干净？冲洗后的溶液能否倒入盐酸中？其原因是什么？提示 测定 NaOH 溶液的温度时，若温度计上沾有酸，二者反应放出热量，测得 NaOH 溶液的温度偏高；冲洗后的溶液不能倒入盐酸中，若倒入，会使混合液的总质量增加，导致实验结果产生误差。问题 3 盐酸和 NaOH 溶液混合时，为什么要将量筒中的NaOH 溶液一次性倒入盐酸中而不能缓慢(或分多次)倒入？提示 本实验的关键是测反应的反应热，若动作迟缓(或分多次倒入)，会使热量损
10、失而使误差增大。问题 4 处理实验数据时，要进行哪些近似处理？提示 将 0.50 mol/L 盐酸和 0.55 mol/L NaOH 溶液的密度当作 1 g/cm3，混合溶液的总质量为 50 g50 g100 g；混合液的比热容按水的比热容 c4.18 J/(g)计算。问题5 实验中为何使用0.55 molL1NaOH溶液与0.50 molL1 盐酸反应，而不是选用 0.50 molL1 NaOH 溶液？提示 碱过量的目的是保证盐酸完全反应。问题 6 若用 0.55 molL1 KOH 溶液代替 0.55 molL1NaOH 溶液，对结果会产生影响吗？为什么？提示 无影响。因为强酸、强碱的稀溶
11、液反应生成 1 mol H2O(l)时放出的热量是相同的，与用 KOH 溶液还是 NaOH 溶液以及酸碱的用量无关。问题 7 用浓硫酸代替盐酸对结果会产生什么影响？用醋酸代替盐酸对结果会产生什么影响？若用稀硫酸和稀 Ba(OH)2 溶液测定中和反应反应热，对结果会产生什么影响？提示 浓硫酸溶于水时放热，所测反应热的数值偏大；弱酸、弱碱电离吸热，所测反应热的数值偏小；若用稀硫酸和稀 Ba(OH)2溶液测定反应热，生成 BaSO4 沉淀还会多放出一部分热量，所测反应热的数值偏大。1中和热的概念(1)中和热是指在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应生成 1 mol 液态水所放出的热量。(2)理解时应注意 强
12、酸和强碱的稀溶液发生反应，其中和热是相等的，都约是57.3 kJmol1。H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1。强酸和弱碱或弱酸和强碱的稀溶液发生反应，中和热一般小于 57.3 kJmol1，因为弱电解质的电离是吸热的。中和反应的实质是 H和 OH化合生成 H2O。若反应过程中有其他物质生成(如生成不溶性物质、难电离物质等)，这部分反应热不在中和热之内。2中和反应的反应热测(1)测定原理 中和反应的反应热：Qcmt，其中 c4.18 Jg11 中和热：HQnH2O(2)数据处理 忽略错误实验数据，取其他实验数据的平均值作为计算依据 计算中和反应的反应热：为了计算简便，近
13、似地认为实验所用酸、碱溶液的密度。比热容都与水相同，并忽略实验装置的比热容。50 mL 0.50 mol/L 盐酸的质量 m150 g,50 mL 0.55 mol/L NaOH 溶液的质量m250 g。中和后生成的溶液的比热容 c4.18 J/(g)，50 mL 0.50 mol/L 盐酸与 50 mL 0.55 mol/L NaOH 溶液发生中和反应后放出的热量Q(m1m2)c(t2t1)0.418(t2t1)kJ 计算生成 1 mol H2O 的反应热 发生中和反应时，盐酸完全反应，生成 H2O 的量为 n(H2O)0.050 L0.50 mol/L0.025 mol，则有 H0.418
14、t2t10.025 kJmol1(3)注意事项 操作要快、隔热效果要好，以确保热量尽可能少散失。玻璃搅拌器不能用易导热的金属制品代替，防止热量通过金属传导而散失。搅拌时，要轻轻搅动，防止碰碎温度计。测量酸、碱、混合溶液的温度时，要使用同一支温度计且数据稳定后再记录下最高温度。测量酸液的温度后，在测量碱液之前，要洗净温度计上的酸。测量温度时，水银球要处于溶液中间，不能接触烧杯壁或烧杯底部，不能将温度计当玻璃搅拌器使用。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
15、)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)测量酸后的温度计未用水清洗便立即去测量碱的温度，会使热量损失而引起误差。1某同学通过实验测出稀盐酸和稀 NaOH 溶液(碱稍过量)反应生成 1 mol 水的反应热 H52.3 kJmol1，造成这一结果的原因不可能的是()A实验装置保温、隔热效果差 B用量筒量取盐酸时仰视读数 C分多次将 NaOH 溶液倒入量热计的内筒中 D用测量盐酸的温度计直接测定 NaOH 溶液的温度 B 若装置保温、隔热效果差，会造成较多的热量损失，测得的反应热
16、数值偏小，A 项可能；仰视读数时，实际量取的溶液体积多于应该量取的溶液体积，会导致放出的热量变多，B 项不可能；C项操作会导致较多的热量损失，C 项可能；D 项操作会导致测得的NaOH 溶液的初始温度偏高，最后计算出的反应放出的热量比实际放出的热量少，D 项可能。2下列有关中和反应反应热及测定的说法正确的是()A若中和反应反应热 H57.3 kJmol1，则 1 mol H2SO4 和 1 mol Ca(OH)2 反应放出的热量是 114.6 kJ B准确测量中和反应反应热的实验过程中，至少需测定温度 4 次 C玻璃搅拌器材料若用铜代替，则测量出的中和反应反应热数值偏小 D若稀酸溶液中 H与稀
17、碱溶液中 OH的物质的量相等，则所测中和反应反应热数值更准确 C A 项，1 mol H2SO4 和 1 mol Ca(OH)2 反应除生成 2 mol H2O(l)外，还生成 1 mol CaSO4，所以放出的热量大于 114.6 kJ，错误；B 项，实验过程中，需测量温度至少 3 次，错误；C 项，铜容易导热，使热量损失，所以测量的中和反应反应热数值偏小，正确；D项，当酸与碱中的 H和 OH物质的量相等时，实验过程中稍有误差就不能确定产生水的量，一般都是有一种物质稍微过量，错误。利用盖斯定律进行计算的两种方法白磷和红磷互为同素异形体，两者均能在空气中燃烧，且燃烧的产物相同。已知 P4(白磷
18、，s)5O2(g)=P4O10(s)H12 983.2 kJmol1 P(红磷，s)54O2(g)=14P4O10(s)H2738.5 kJmol1 问题 利用上述信息，如何用两种方法求白磷转化为红磷的热化学方程式？提示(1)“虚拟路径”法 根据已知条件可以虚拟如下过程：根据盖斯定律 HH1(H2)42 983.2 kJmol1738.5 kJmol1429.2 kJmol1 热化学方程式为 P4(白磷，s)=4P(红磷，s)H29.2 kJmol1(2)“加合”法 P4(白磷，s)5O2(g)=P4O10(s)H12 983.2 kJmol1 P4O10(s)=5O2(g)4P(红磷，s)H
19、22 954 kJmol1 上述两式相加得：P4(白磷，s)=4P(红磷，s)H29.2 kJmol1 1“虚拟路径”法 若反应物 A 变为生成物 D，可以有两个途径 由 A 直接变成 D，反应热为 H；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 加合法就是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。【特别提醒】(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。1在 298 K
20、、100 kPa 时，已知：2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H1 Cl2(g)H2(g)=2HCl(g)H2 2Cl2(g)2H2O(g)=4HCl(g)O2(g)H3 则 H3 与 H1 和 H2 间的关系正确的是()AH32H2H1 BH3H1H2 CH32H2H1 DH3H2H1 C 由盖斯定律可得，第三个热化学方程式(目标热化学方程式)可由 2式式得到，故 H32H2H1。2已知：Zn(s)12O2(g)=ZnO(s)H348.3 kJmol1 2Ag(s)12O2(g)=Ag2O(s)H31.0 kJmol1 则 Zn(s)Ag2O(s)=ZnO(s)2Ag(s)的 H 等于_
21、。解析 根据盖斯定律，将方程式得目标方程式，所以 H348.3 kJmol1(31.0 kJmol1)317.3 kJmol1。答案 317.3 kJmol1 学习效果随堂评估自测 NO.31 2 3 4 5 1下列说法正确的是()A中和热一定是强酸跟强碱反应放出的热量 B1 mol 酸与 1 mol 碱完全反应放出的热量是中和热 C在稀溶液中，酸与碱发生中和反应生成 1 mol H2O(l)时的反应热叫做中和热 D表示强酸与强碱反应的中和热的热化学方程式为 HOH=H2O H57.3 kJmol1 1 2 3 4 5 C 中和热是指稀酸、稀碱反应生成 1 mol 液态 H2O 时放出的热量。
22、1 2 3 4 5 2已知 HCl 和 NaOH 的稀溶液反应的中和热 H57.3 kJmol1，则下列物质间发生反应时放出的热量与 57.3 kJ 最接近的是()A含 0.5 mol Ca(OH)2 的稀溶液与足量稀硫酸 B含 1 mol H2SO4 的稀溶液与足量稀 NaOH 溶液 C含 1 mol CH3COOH 的稀溶液与足量稀 KOH 溶液 D含 1 mol Ba(OH)2 的稀溶液与含 1 mol HCl 的稀盐酸 1 2 3 4 5 D HCl 和 NaOH 的稀溶液反应的中和热是可溶性强酸与可溶性强碱生成可溶性盐和 1 mol H2O 所放出的热量。A生成物 CaSO4是微溶物
23、，故 A 错误；B含 1 mol H2SO4 的稀溶液与足量稀 NaOH溶液生成 2 mol H2O，故 B 错误；CCH3COOH 是弱酸，电离要吸热，故 C 错误；D1 mol HCl 的稀溶液和 1 mol Ba(OH)2 的稀溶液反应的中和热是可溶性强酸与可溶性强碱生成可溶性盐和 1 mol 液态 H2O 所放出的热量，故 D 正确。1 2 3 4 5 3已知：Fe2O3(s)32C(s)=32CO2(g)2Fe(s)H1234.1kJmol1 C(s)O2(g)=CO2(g)H2393.5 kJmol1 则 2Fe(s)32O2(g)=Fe2O3(s)的 H 是()A824.35 k
24、Jmol1 B627.6 kJmol1 C744.7 kJmol1D169.4 kJmol1 1 2 3 4 5 A 根据盖斯定律知：将反应32得该反应，故 H32H2H132(393.5 kJmol1)234.1 kJmol1824.35 kJmol1。1 2 3 4 5 4载人航天器中，可以利用 CO2 与 H2 的反应，将航天员呼出的 CO2 转化为 H2O 等，再通过电解 H2O 获得 O2，实现的 O2 再生。已知：CO2(g)4H2(g)=CH4(g)2H2O(l)H252.9kJ/mol。2H2O(l)=2H2(g)O2(g)H571.6 kJ/mol。请写出甲烷与氧气反应生成二
25、氧化碳和液态水的热化学方程式_。1 2 3 4 5 解析 由CO2(g)4H2(g)=CH4(g)2H2O(l)H252.9 kJ/mol。2H2O(l)=2H2(g)O2(g)H571.6 kJ/mol。结合盖斯定律可知，2 得到 CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H252.9 kJ/mol2571.6 kJ/mol890.3 kJ/mol。答案 CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H890.3 kJ/mol 1 2 3 4 5 5已知 H(aq)OH(aq)=H2O(l)的反应热 H57.3 kJmol1，回答下列有关中和反应的问题：(1)用 0.1 mo
26、l Ba(OH)2 配成稀溶液与足量稀硝酸反应，能放出_kJ 的能量。(2)如图所示装置中，仪器 A 的名称是_，作用是_；仪器 B 的名称是_，作用是_；1 2 3 4 5(3)通过实验测定的中和反应反应热的数值常常小于 57.3 kJmol1，其原因可能是_。(4)用相同浓度和体积的氨水(NH3H2O)代替 NaOH 溶液进行上述 实 验，测 得 的 反 应 热 的 数 值 _(填“偏大”“偏小”或“无影响”，下同)。(5)用足量稀硫酸代替稀硝酸溶液进行上述实验，测得的中和反应反应热的数值_。1 2 3 4 5 解析(1)根据 H(aq)OH(aq)=H2O(l)的反应热 H57.3 kJ
27、mol1 知含 0.1 mol Ba(OH)2 的稀溶液与足量稀硝酸反应生成0.2 mol H2O(l)，故放出的能量为 11.46 kJ。(2)由实验装置知，A 为玻璃搅拌器，作用是搅拌，使溶液充分混合；B 为温度计，作用是测量溶液的温度；(3)在测量中和反应反应热的实验中，减少热量损失是实验的关键，即在实验中会不可避免有少量热量损失，导致测得1 2 3 4 5 的反应热的数值常常小于正常值。(4)用氨水代替 NaOH 溶液，会使测得的数值偏小，因为 NH3H2O 是弱电解质，电离时需吸收热量。(5)从离子反应的角度上看，用稀硫酸代替稀硝酸多了 SO24 与 Ba2生成 BaSO4 的成键过程，故放出的热量偏大。1 2 3 4 5 答案(1)11.46(2)玻璃搅拌器 搅拌，使溶液充分混合 温度计 测量溶液的温度(3)实验中不可避免有少量热量损失(4)偏小(5)偏大点击右图进入 基 础 课 时 落 实 谢谢观看 THANK YOU!
