1、第一章第一节 化学反应与能量的变化理解教材新知把握命题热点应用落实体验第 2 课 热化化学方程式 中和反应反应热的测定知识点一知识点二命题点一命题点二课堂双基落实课下综合检测实验多维探究2018年人教版高二化学选修4 创新设计第一节化学反应与能量的变化第 2 课时 热化学方程式 中和反应反应热的测定2018年人教版高二化学选修4 创新设计1.1 个数值：强酸、强碱在稀溶液中发生中和反应生成 1 mol水，放出 57.3 kJ 的热量。2.1 个公式：中和反应反应热的计算公式：Hcmt103nH2O kJ/mol其中 c4.18 J/(g)。3热化学方程式书写“三步骤”：(1)写出配平的化学方程
2、式。(2)注明物质的聚集状态。(3)注明反应热的正、负号、数值和单位。2018年人教版高二化学选修4 创新设计1化学方程式中各物质前的化学计量数能不能是分数？为什么？提示：不能；因为化学方程式中化学式前的化学计量数不但表示物质的物质的量，还表示微粒的个数。2书写化学方程式应遵循什么规律？提示：遵循质量守恒定律。3什么是中和热？提示：强酸和强碱发生中和反应生成 1 mol H2O 时所释放的热量。热化学方程式 新知探究探究 1 书写热化学方程式时，为什么必须注明各反应物和生成物的聚集状态？提示：因为反应物、生成物的状态不同时，反应的热效应不同。如 1 mol 氢气完全燃烧生成液态水放出 285.
3、8 kJ 的热量而生成气态水放出 241.8 kJ 的热量。探究 2 热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数可以是分数吗？提示：可以；因为热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数只表示物质的物质的量，故可以是分数。探究 3 已知 H2(g)12O2(g)=H2O(l)H285.8 kJmol1。你能否确定 1 mol 液态水分解产生 H2(g)和 O2的反应热？提示：H285.8 kJmol1。必记结论热化学方程式的书写步骤与注意事项1书写“三”步骤一写 写出配平的化学方程式 二注 注明物质的聚集状态 三写 写出 H 的数值、单位及符号2注意事项(1)要在物质的化学式后面用括号注明各物质
4、的聚集状态。一般用英文字母 g、l 和 s 分别表示气态、液态和固态，水溶液中的溶质则用 aq 表示。(2)H 的单位是 kJmol1。(3)根据焓的性质，对于相同物质的反应，当化学计量数不同时，其 H 也不同。若化学方程式中各物质的化学计量数加倍，则 H 的数值也加倍。(4)热化学方程式中不用“”“”，“=”上不用标明反应条件。(5)必须标明 H 的符号，放热反应 H 为“”，吸热反应H 为“”，正负号不可省略。成功体验1(好题共享苏教版教材 P4问题解决)写出下列反应的热化学方程式。(1)N2(g)与 H2(g)反应生成 17 g NH3(g)，放出 46.1 kJ 热量。_(2)1 mo
5、l C2H5OH(l)完全燃烧生成 CO2(g)和 H2O(l)，放出 1 366.8 kJ 热量。_(3)标准状况下，44.8 L C2H2(g)在 O2(g)中完全燃烧生成 CO2(g)和H2O(l)，放出 2 598.8 kJ 热量。_(4)24 g C(s)与足量 H2O(g)反应生成 CO(g)和 H2(g)，吸收 262.6 kJ热量。_解析：(1)1 mol N2(g)与 3 mol H2(g)完全反应生成 2 mol NH3(g)时放出的热量为 46.1 kJ292.2 kJ。(2)C2H5OH 燃烧的化学方程式为 C2H5OH3O2=2CO23H2O，故C2H5OH(l)完全
6、燃烧生成 CO2和 H2O(l)的热化学方程式为 C2H5OH(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(l)H1 366.8 kJ/mol。(3)n(C2H2)44.8 L22.4 Lmol12 mol，故反应的热化学方程式为：2C2H2(g)5O2(g)=4CO2(g)2H2O(l)H2 598.8 kJ/mol。(4)1 mol C(s)与足量 H2O(g)反应生成 CO(g)和 H2(g)吸收的热量为262.6 kJ2131.3 kJ答案：(1)N2(g)3H2(g)=2NH3(g)H92.2 kJ/mol(2)C2H5OH(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(l)H1 366.
7、8 kJ/mol(3)2C2H2(g)5O2(g)=4CO2(g)2H2O(l)H2 598.8 kJ/mol(4)C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)H131.3 kJ/mol新知探究探究 1 中和反应反应热的测定实验中，在大、小烧杯之间填充满碎泡沫塑料的目的是什么？中和反应反应热的测定 提示：目的是达到保温、隔热、减少实验过程中热量的损失。探究 2 在中和反应反应热的测定实验中，能否用金属(不与酸反应)质环形搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒？提示：不能。原因是金属质环形搅拌棒能导热，造成实验过程中热量损失。探究 3 中和反应反应热测定实验中为何使用 0.55 mol/L NaOH 溶液 0.
8、50 mol/L 盐酸反应，而不用 0.5 mol/L NaOH 溶液？提示：碱过量的目的是保证盐酸完全反应。必记结论1中和热酸与碱发生中和反应生成 1 mol H2O 时所释放的热量称为中和热。表示为 H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1。2实验原理通过一定量的酸碱溶液在反应前后温度的变化，计算反应放出的热量，由此求得中和热。3实验装置和用品(1)实验装置：(2)实验用品：大烧杯(500 mL)、小烧杯(100 mL)、温度计、量筒(50 mL)两个、碎泡沫塑料或纸条、泡沫塑料板或硬纸板(中心有两个小孔)、环形玻璃搅拌棒、0.50 mol/L 盐酸、0.55 mol/
9、L NaOH溶液。4测量步骤5数据处理Hm1m2ct2t1103nH2O kJmol1其中(m1m2)表示溶液质量，c 为比热容，c4.8 J(g)1成功体验2.用 50 mL 0.50 molL1 的盐酸与 50 mL 0.55 molL1 的氢氧化钠溶液在如图所示的装置中进行中和反应，测定反应过程中所放出的热量并计算每生成 1 mol 液态水时放出的热量。完成下列问题：(1)烧杯间填满碎泡沫塑料的作用是_。(2)大烧杯上如不盖硬纸板，求得的生成 1 mol 液态水时放出热量的数值_(填“偏大”“偏小”或“无影响”，下同)。(3)用相同浓度和体积的氨水代替 NaOH 溶液进行上述实验，测得的
10、生成 1 mol 液态水时放出热量的数值会_。解析：(1)碎泡沫塑料的作用是减少实验过程中的热量损失。(2)不盖硬纸板会损失部分热量，故所测得结果偏小。(3)由于弱酸弱碱的中和反应在放出热量的同时，还有弱酸弱碱的电离吸热，所以用氨水代替 NaOH 溶液反应测得的数值偏小。答案：(1)减少实验中的热量损失(2)偏小(3)偏小中和反应反应热的测定实验人教版教材实验设计苏教版教材实验设计实验原理测定强酸、强碱在稀溶液中发生中和反应的反应热H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJ/mol实验装置人教版教材实验设计苏教版教材实验设计实验步骤组装量热计：大小烧杯口要相平，烧杯间要填满隔热材料。
11、往小烧杯中加入50 mL,0.50 molL1的盐酸，并用温度计测量盐酸的温度。用量筒量取50 mL,0.55 molL1的NaOH溶液，并测量温度。将NaOH溶液迅速倒入小烧杯中，盖好盖板，并用环形玻璃棒充分搅拌，读取混合液的最高温度。重复实验两次。用量筒量取50 mL,0.5 molL1的盐酸，倒入量热计中，测量并记录盐酸的温度(t1)用另一量筒量取50 mL,0.5 molL1的NaOH溶液，测量并记录NaOH溶液的温度(t2)将量筒中的NaOH溶液迅速倒入盛有盐酸的量热计中，立即盖上盖板，用环形玻璃棒不断搅拌，观察温度计的温度变化并记录反应的最高温度(t3)人教版教材实验设计苏教版教材
12、实验设计实验记录温度实验次数起始温度t1/终止温度t2/温度差(t2t1)/HClNaOH平均值123盐酸的温度(t1)/NaOH溶液的温度(t2)/反应体系的最高温度(t3)/反应体系的温度变化(tt3)/反应后溶液的质量(mHClVHClNaoHVNaOH)/g人教版教材实验设计苏教版教材实验设计反应热的计算HkJ/molH kJmol1创新发掘1.如何使用量热计中的环形玻璃搅拌棒进行搅拌？提示：上、下移动环形玻璃搅拌棒进行搅拌。2.实验中NaOH溶液的浓度为什么要比盐酸的大一些？提示：保证盐酸完全反应。3.用测量盐酸的温度计，再次测量NaOH溶液的温度时，为什么要用水清洗？提示：用沾有盐
13、酸的温度计再测量NaOH溶液的温度时，会使酸、碱反应而造成测量误差。1.如何确定盐酸和NaOH溶液恰好完全反应？提示：多次测量反应后体系的温度，达到最高温度时可视为酸碱恰好完全反应。2.酸、碱的用量能否影响中和反应反应热数值的测量？提示：不影响。因为中和反应的反应热是指生成1 mol水所放出的热量，与酸碱的用量无关。人教版教材实验设计苏教版教材实验设计个性评点1.苏教版教材实验中使用了保温效果较好的量热计，而人教版自制的保温装置，保温效果差，实验误差较大。2.人教版教材实验中NaOH的浓度略大于盐酸的浓度，以保证盐酸的完全反应，而苏教版教材酸、碱的浓度相同，不能保证酸碱恰好完全反应。3.苏教版
14、教材实验增加了KOH溶液与盐酸、NaOH溶液与硝酸的反应热测定的对比实验，增加了学生对“中和热”的理解。演练提能50 mL 0.50 mol/L 盐酸与 50 mL 0.55 mol/L NaOH 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。回答下列问题：(1)从实验装置上看，图中尚缺少的一种玻璃用品是_。(2)大烧杯上如不盖硬纸板，求得的中和热数值_(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。(3)实验中改用 60 mL 0.50 mol/L 盐酸跟 50 mL 0.55 mol/L 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”)
15、，所求中和热_(填“相等”或“不相等”)，简述理由_。解析：(1)本实验成功的关键是准确测量反应前后的温度。因此所用装置必须保温、隔热且可使体系温度尽快达到一致。故缺少的仪器应为环形玻璃搅拌棒。(2)不盖硬纸板会损失部分热量，故所测结果偏低。(3)由中和热概念可知，中和热是以生成 1 mol 水为标准的，而与酸碱的用量无关。答案：(1)环形玻璃搅拌棒(2)偏小(3)不相等 相等 中和热是指酸跟碱发生中和反应生成 1 mol H2O 所放出的热量，与酸碱的用量无关例 1 已知在 25，101 kPa 下，1 g C8H18(辛烷)燃烧生成二氧化碳和液态水时放出 48.4 kJ 能量。表示上述反应
16、的热化学方程式正确的是()考查热化学方程式的书写与正误判断 AC8H18(l)252 O2(g)=8CO2(g)9H2O(g)H48.4 kJmol1BC8H18(l)252 O2(g)=8CO2(g)9H2O(l)H5 517.6 kJmol1CC8H18(l)252 O2(g)=8CO2(g)9H2O(l)H5 517.6 kJmol1DC8H18(l)252 O2(g)=8CO2(g)9H2O(l)H48.4 kJmol1解析 辛烷燃烧是一个放热反应，H0，故 C 项错误；在 25，101 kPa 下，1 mol C8H18 燃烧生成 CO2 和液态水时放出热量为：48.4 kJ1 g1
17、14 g5 517.6 kJ，故 B 项正确；A 项中水的状态标错，且 H 数值错误，D 项中 H 数值错误。答案 B1(好题共享苏教版教材 P12T2 改编)已知燃烧 7.80 g 乙炔(C2H2)气体生成二氧化碳气体和液态水时，放出 389.9 kJ 的热量，则下列有关乙炔气体燃烧的热化学方程式中，正确的是()A2C2H2(g)5O2(g)=4CO2(g)2H2O(l)H389.9 kJmol1B2C2H2(g)5O2(g)=4CO2(g)2H2O(g)H2 599.3 kJmol1CC2H2(g)52O2(g)=2CO2(g)H2O(l)H1 299.7 kJmol1D2C2H2(g)5
18、O2(g)=4CO2(g)2H2O(l)H1 299.7 kJmol1解析：n(C2H2)7.80 g26 gmol10.3 mol，则 1 mol C2H2 完全燃烧生成 CO2(g)和 H2O(l)放出的热量为389.9 kJ0.31 299.7 kJ，而 2 mol C2H2 完全燃烧生成 CO2(g)和H2O(l)，放出的热量为 2 599.3 kJ，故正确选项为 C，B 项中 H2O的聚集状态错误。答案：C 例 2 在量热计中(如图所示)将 100 mL 0.50 mol/L 的CH3COOH 溶液与 100 mL 0.55 mol/L NaOH 溶液混合，温度从 298.0 K 升
19、高到 300.7 K，已知量热计的热容常数(量热计各部件温度每升高 1 K 所需要的热量)是 150.5 J/K，溶液密度均为 1 g/mL，充分混合后溶液的比热容 c4.184 J/(gK)。考查中和反应反应热的测定(1)试求 CH3COOH 与 NaOH 发生中和反应的反应热 H。(2)CH3COOH 的 中 和 反 应 反 应 热 的 文 献 值 为 56.1 kJ/mol，你认为(1)中测得的实验值出现偏差可能的原因是_。(3)实验中 NaOH 过量的目的是_。(4)你认为 CH3COOH 与 HCl 的中和反应反应热数值相比_较大，其原因是_。解析：(1)根据题中所给信息可推算出酸和
20、碱的物质的量，酸为0.050 mol，碱为 0.055 mol，可知碱是过量的，应以酸的量计算，算出生成 0.050 mol 水时放出的热量，进而算出生成 1 mol 水时放出的热量，即可得出 CH3COOH 与 NaOH 发生中和反应的反应热：H 150.5 J/K4.184 J/gK100 g100 g300.7 K298.0 K0.050 mol5.33104 J/mol53.3 kJ/mol。(2)本实验方法测得的 CH3COOH的中和反应反应热小于文献值，原因可能有以下几个方面：量热计的保温瓶绝热效果不好；酸碱溶液混合不迅速；温度计不够精确等。(3)过量的碱能保证 CH3COOH 完
21、全被中和，从而提高实验准确度。(4)CH3COOH 是弱酸，只是少部分电离，发生电离时要吸热，故反应时放热较少。答案(1)H53.3 kJ/mol。(2)量热计的保温瓶绝热效果不好，酸碱溶液混合不迅速，温度计不够精确等(3)保证 CH3COOH 完全被中和，从而提高实验准确度(4)HCl 的中和反应反应热数值 CH3COOH 是弱酸，只是少部分电离，发生电离时要吸热，反应时放热较少中和反应反应热测定实验中产生误差的原因(1)装置方面：装置的隔热保温效果不好，造成实验过程中热量损失而引起误差。(2)操作方面实验过程中液体洒落桌面混合酸、碱溶液时，动作缓慢用温度计测量酸的温度后未清洗而直接去测量碱
22、的温度(3)读数方面温度计的读数有误差量取溶液体积时，读数有误差俯视、仰视的问题2若用相同浓度和体积的氨水代替 NaOH 溶液与 0.50 mol/L盐酸反应进行上述实验，那么测得中和反应反应热的数值将会出现怎样的误差？答案：由于 NH3H2O 是弱电解质，而弱电解质的电离吸热，故测得中和反应反应热的数值偏小。课堂双基落实1下列说法错误的是()A热化学方程式中，各物质的化学计量数不表示分子个数，只代表该物质的物质的量B热化学方程式未注明温度和压强时，H 表示标准状况下的数据C同一化学反应，化学计量数不同，则 H 不同；化学计量数相同而状态不同，H 也不相同D化学反应过程中所吸收或放出的热量与参
23、加反应的物质的物质的量成正比解析：标准状况是指 0、101 kPa，而热化学方程式中如果没有注明温度和压强，则指的是在 25、101 kPa 下。答案：B2已知：H2(g)F2(g)=2HF(g)H540 kJmol1，下列说法正确的是()A2 L 氟化氢气体分解成 1 L 氢气与 1 L 氟气吸收 540 kJ 热量B1 mol 氢气与 1 mol 氟气反应生成 2 mol 液态氟化氢放出的热量小于 540 kJC在相同条件下，1 mol 氢气与 1 mol 氟气的能量总和大于 2 mol氟化氢气体的能量D1 个氢气分子与 1 个氟气分子反应生成 2 个氟化氢气体分子放出 540 kJ 热量
24、解析：A 项中用 L 做单位是错误的，因为热化学方程式中的化学计量数只表示物质的量；B 项中放出热量小于 540 kJ 是错误的，应大于 540 kJ；D 项中，热化学方程式中各物质的化学计量数只表示物质的量。答案：C3运用中和反应反应热的测定方法，即保温、隔热的条件下，向盛有 20 mL 2.08 mol/L NaOH 溶液的试管中分五次加入15 mL未知浓度的H2SO4溶液(边加边振荡，每次加入1 mL)后，测得溶液的温度分别是 1.4、2.5、4.2、5.2、5.18，则该硫酸溶液的物质的量浓度约是()A20.8 mol/L B6.9 mol/LC5.2 mol/L D4.16 mol/
25、L解析：滴加 H2SO4 时，溶液的最高温度为 NaOH 和 H2SO4 恰好中和，此时用去 H2SO4 为 4 mL。设 H2SO4 的物质的量浓度为 c mol/L，则 20103 L2.08 mol/Lc4103 L2，c5.2 mol/L。答案：C41 g 氢气在氧气中燃烧生成液态水，放出 142.9 kJ 的热量，表示该反应的热化学方程式是()AH2(g)12O2(g)=H2O(l)H285.8 kJmol1BH2(g)12O2(g)=H2O(g)H285.8 kJmol1C2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H285.8 kJDH212O2=H2O H285.8 kJmol1解析
26、：由 1 g 氢气燃烧生成液态水放出 142.9 kJ 的热量，可知 1 mol H2 燃烧生成液态水放出 285.8 kJ 的热量，故该反应 H285.8 kJmol1。答案：A5根据下列叙述写出相应的热化学方程式：(1)已知 16 g 固体硫完全燃烧时放出 148.4 kJ 的热量，写出表示硫的燃烧的热化学方程式：_。(2)如图是 298 K、101 kPa 时，N2 与 H2 反应过程中能量变化的曲线图。该反应的热化学方程式为_。解析：(1)16 g 固体硫完全燃烧时放出 148.4 kJ 的热量，则 1 mol固体硫完全燃烧放出 296.8 kJ 的热量，据此可写出表示硫燃烧的热化学方程式。(2)由题图可以看出反应物和生成物的能量差为 92 kJ，该反应的热化学方程式为 N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92 kJmol1答案：(1)S(s)O2(g)=SO2(g)H296.8 kJmol1(2)N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92 kJmol1课下综合检测见课时跟踪检测(二)
