1、第3课时反应热的测量与计算目标要求1.掌握中和热的测量及计量方法。2.理解盖斯定律的含义。一、中和热的测定1实验原理在稀溶液中，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。本实验通过测定酸碱中和反应前后溶液温度的变化来计算反应过程中所放出的热量，并由此求得中和热。2实验仪器及试剂仪器：大烧杯(500 mL)、小烧杯(100 mL)、环形玻璃搅拌棒、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)；药品：盐酸(0.50 molL1)、氢氧化钠溶液(0.55 molL1)。3实验步骤(1)制作简易的量热器(如图所示)(2)用量筒准确量
2、取反应溶液，准确测量温度(精确到0.1 )。(3)将溶液混合反应，记录终止温度。(4)重复实验步骤(2)(3)三次。实验次数起始温度t1/终止温度t2/温度差(t2t1)/HClNaOH平均值1234.实验数据的处理H，其中Qcmt。二、盖斯定律1内容不管化学反应是一步完成或分几步完成，其总的热效应是完全相同的。或者说，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。2解释能量的释放或吸收是以发生变化的物质为基础的，二者密不可分，但以物质为主。3应用对于进行得很慢的反应，不容易直接发生的反应，产品不纯(即有副反应发生)的反应，测定反应热有困难，如果应用盖斯定律，就可以间接地把
3、它们的反应热计算出来。例如：C(s)O2(g)=CO(g)上述反应在O2供应充分时，可燃烧生成CO2；O2供应不充分时，虽可生成CO，但同时还部分生成CO2。因此该反应的H无法测定，但是下述两个反应的H却可以直接测得：(1)C(s)O2(g)=CO2(g)H1393.5 kJmol1(2)CO(g)O2(g)=CO2(g)H2283.0 kJmol1根据盖斯定律，就可以计算出欲求反应的H。分析上述两个反应的关系，即知：HH1H2。则C(s)与O2(g)生成CO(g)的热化学方程式为C(s)O2(g)=CO(g)H110.5 kJmol1。三、反应热的计算1反应热计算的主要依据是热化学方程式、盖
4、斯定律及反应过程的焓变等数据。2反应热的计算方法(1)热化学方程式与数学上的方程式相似，可以移项同时改变正、负号；各项的系数包括H的数值可以同时扩大或缩小相同的倍数。(2)根据盖斯定律，可以将两个或两个以上的热化学方程式包括其H相加或相减，得到一个新的热化学方程式。知识点一中和热的测定1在一800 mL的大烧杯中放入碎纸屑，把盛有50 mL 0.50 molL1盐酸的200 mL烧杯放到大烧杯中，两只烧杯间填满碎纸屑。用泡沫塑料板做成大烧杯盖，通过盖子插入一根玻璃搅拌棒(末端呈半圆环的玻璃棒)和一只温度计，测定溶液的温度。迅速往盐酸溶液中加入50 mL 0.55 molL1烧碱溶液，盖好，搅拌
5、溶液，观察温度的变化。当温度保持稳定时，记录读数，取出装反应液的烧杯，倒出溶液，清洗干净，保持内外杯壁干燥。重复进行三次实验。用这一实验可以粗略测定中和热。(1)烧杯间填满碎纸屑的作用是_。(2)要重复进行三次实验的目的是_。(3)烧杯如果不盖泡沫塑料板，所求得的中和热数值将_(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。(4)实验中若改用60 mL 0.50 molL1盐酸和50 mL 0.55 molL1烧碱溶液进行上述反应，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”)，理由是_。(5)三次平行操作测得的数据中，起始时盐酸与烧碱溶液温度相同，而终
6、止温度与起始温度之差(t2t1)分别为2.3 ，2.4 ，2.9 ，则最终代入计算式的温度差的平均值为_ 。答案(1)保温、隔热，减少实验过程中热量的损失(2)减少实验过程中的误差(3)偏小(4)不相等相等因为60 mL 0.50 molL1盐酸和50 mL 0.55 molL1烧碱溶液反应能生成0.027 5 mol H2O，而50 mL 0.50 molL1盐酸与50 mL 0.55 molL1烧碱溶液反应只能生成0.025 mol H2O，因此所放出的热量不同。但中和热是指酸与碱发生中和反应生成1 mol H2O时所放出的热量，与酸、碱的用量无关，因此所求中和热相等(5)2.35解析解答
7、本题，首先要明确实验的原理、“量热器”的组成以及造成实验误差的原因，然后按实验步骤进行分析和判断。(1)碎纸屑的作用为减少实验过程中的热量损失。(2)重复实验的目的是减少实验误差。(3)不盖泡沫塑料板会损失部分热量，故所测结果将偏小。(4)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。(5)所测温度2.9 显然是错误的，代入计算式的温度应是与的平均值。2H2SO4溶液和KOH溶液反应时有热量放出，并已知反应物的总能量为E1，生成物的总能量为E2。试回答下列问题：(1)用离子方程式表示中和反应的实质：_。(2)判断E1和E2的大小关系：E1_E2。(3)已知H(aq
8、)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1，计算下列中和反应中放出的热量。用20 g NaOH配成稀溶液跟足量的稀盐酸反应，能放出_ kJ的热量。用0.15 mol Ba(OH)2配成稀溶液跟足量的稀硝酸反应，能放出_kJ的热量。答案(1)H(aq)OH(aq)=H2O(l)(2)(3)28.6517.19知识点二盖斯定律3已知298 K、101 kPa条件下：4Al(s)3O2(g)=2Al2O3(s) H2834.9 kJmol14Al(s)2O3(g)=2Al2O3(s) H3 119.1 kJmol1由此得出的正确结论是()A等质量的O2比O3能量低，由O2变为O3为吸热反应
9、B等质量的O2比O3能量低，由O2变为O3为放热反应CO3比O2稳定，由O2变为O3为吸热反应DO2比O3稳定，由O2变为O3为放热反应答案A解析据盖斯定律，式式得：3O2(g)=2O3(g)H284.2 kJmol1即等质量的O2比O3能量低，O2比O3稳定，由O2变为O3为吸热反应。4已知：H2O(g)=H2O(l)HQ1 kJmol1C2H5OH(g)=C2H5OH(l)HQ2 kJmol1C2H5OH(g)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(g) HQ3 kJmol1若使46 g酒精液体完全燃烧，最后恢复到室温，则放出的热量为()A(Q1Q2Q3) kJB0.5(Q1Q2Q3) kJ
10、C(0.5Q11.5Q20.5Q3) kJD(3Q1Q2Q3) kJ答案D解析46 g酒精即1 mol C2H5OH(l)根据题意写出目标反应C2H5OH(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(l)H然后确定题中各反应与目标反应的关系则H(Q3Q23Q1) kJmol15科学家盖斯曾提出“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。”利用盖斯定律可测某些特别反应的热效应。P4(s，白磷)5O2(g)=P4O10(s)H12 983.2 kJmol1P(s，红磷)O2(g)=P4O10(s)H2738.5 kJmol1则白磷转化为红磷的热化学方程式为_。答案P4(s，白磷
11、)=4P(s，红磷)H29.2 kJmol1解析方法一：方法二：知识点三反应热计算6由氢气和氧气反应生成4.5 g水蒸气放出60.45 kJ的热量，则反应：2H2(g)O2(g)=2H2O(g)的H为()A483.6 kJmol1 B241.8 kJmol1C120.6 kJmol1 D241.8 kJmol1答案A解析要求方程式中生成2 mol H2O(g)的H，已知4.5 g水蒸气生成时放热60.45 kJ，比例关系：解得Q483.6 kJ，故H483.6 kJmol1。7已知：2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6 kJmol1CO(g)O2(g)=CO2(g)H282.8
12、kJmol1现有CO、H2、CO2组成的混合气体67.2 L(标准状况)，经完全燃烧后放出的总热量为710.0 kJ，并生成18 g液态水，则燃烧前混合气体中CO的体积分数为()A80% B50% C60% D20%答案B解析根据生成18 g液态H2O知混合气体中含1 mol H2，该反应产生的热量为 kJ285.8 kJ。CO燃烧放出的热量为710.0 kJ285.8 kJ424.2 kJ，则CO的物质的量为n(CO)1.5 mol，V(CO)%100%50%。练基础落实1下列与化学反应能量变化相关的叙述正确的是()A生成物总能量一定低于反应物总能量B放热反应的反应速率总是大于吸热反应的反应
13、速率C应用盖斯定律，可计算某些难以直接测量的反应焓变D同温同压下，H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)在光照和点燃条件下的H不同答案C解析放热反应生成物总能量低于反应物总能量，吸热反应生成物总能量高于反应物总能量，A错误；化学反应的速率与反应物本身的性质、温度、压强、浓度、催化剂等因素有关，与吸热、放热反应无关，B错误；通过盖斯定律可以间接测量某些难以直接测量的反应的焓变，C正确；同温同压下，H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)的反应条件不会影响H的值，D错误。2含有11.2 g KOH的稀溶液与1 L 0.1 molL1的H2SO4溶液反应，放出11.46 kJ的热量，能表示该反应中和热
14、的化学方程式的为()AKOH(aq)H2SO4(aq)=K2SO4(aq)H2O(l)H11.46 kJmol1B2KOH(aq)H2SO4(aq)=K2SO4(aq)2H2O(l)H11.46 kJmol1C2KOH(aq)H2SO4(aq)=K2SO4(aq)2H2O(l)H114.6 kJmol1DKOH(aq)H2SO4(aq)=K2SO4(aq)H2O(l)H57.3 kJmol1答案D解析中和热是以生成1 mol H2O(l)所放出的热量来定义的，故书写中和热的热化学方程式时，应以生成1 mol H2O(l)为标准来配平其余物质的化学计量数，故答案为D。3在一定条件下，充分燃烧一定
15、量的丁烷放出热量为Q kJ(Q0)，经测定完全吸收生成的CO2需消耗 5 molL1的KOH溶液100 mL，恰好生成正盐，则此条件下反应C4H10(g)O2(g)=4CO2(g)5H2O(g)的H为()A8Q kJmol1 B16Q kJmol1C8Q kJmol1 D16Q kJmol1答案D解析建立关系式：C4H104CO28KOHH1 mol 4 mol 8 mol H 5 molL10.1 L QkJ则H16Q kJmol14已知：(1)Fe2O3(s) C(s)=CO2(g)2Fe(s)H1234.1 kJmol1(2)C(s)O2(g)=CO2(g)H2393.5 kJmol1则
16、2Fe(s)O2(g)=Fe2O3(s) 的H是()A824.4 kJmol1 B627.6 kJmol1C744.7 kJmol1 D169.4 kJmol1答案A解析(2)(1)就可得2Fe(s)O2(g)=Fe2O3(s)，则HH2H1824.4 kJmol1。5能源问题是人类社会面临的重大课题，H2、CO、CH3OH都是重要的能源物质，它们的燃烧热依次为285.8 kJmol1、282.5 kJmol1、726.7 kJmol1。已知CO和H2在一定条件下可以合成甲醇CO(g)2H2(g)=CH3OH(l)。则CO与H2反应合成甲醇的热化学方程式为()ACO(g)2H2(g)=CH3O
17、H(l) H127.4 kJmol1BCO(g)2H2(g)=CH3OH(l) H127.4 kJmol1CCO(g)2H2(g)=CH3OH(g) H127.4 kJmol1DCO(g)2H2(g)=CH3OH(g) H127.4 kJmol1答案A解析根据目标反应与三种反应热的关系，利用盖斯定律，首先计算出目标反应的反应热H2(285.8 kJmol1)(282.5 kJmol1)(726.7 kJmol1)127.4 kJmol1。练方法技巧6将V1 mL 1.00 mol/L HCl溶液和V2 mL未知浓度的NaOH溶液混合均匀后测量并记录溶液温度，实验结果如图所示(实验中始终保持V1
18、V250 mL)。下列叙述正确的是()A做该实验时环境温度为22 B该实验表明化学能可以转化为热能CNaOH溶液的浓度约为1.00 molL1D该实验表明有水生成的反应都是放热反应答案B解析从图中曲线可以看出，温度为22 时，V1为5 mL，则V2为45 mL，此时已经开始发生反应，所以22一定不是室温，A错；曲线随V1增多而升高，随反应的进行，溶液温度升高，说明反应放热，化学能转化为热能，B正确；当V130 mL时温度最高，说明此时两者恰好完全反应，则c(NaOH)1.5 molL1，C错；该实验不能证明有水生成的其他反应也是放热的。7已知下列热化学方程式：Fe2O3(s)3CO(g)=2F
19、e(s)3CO2(g) H126.7 kJmol13Fe2O3(s)CO(g)=2Fe3O4(s)CO2(g) H250.75 kJmol1Fe3O4(s)CO(g)=3FeO(s)CO2(g) H336.5 kJmol1则反应FeO(s)CO(g)=Fe(s)CO2(g)的焓变为()A7.28 kJmol1 B7.28 kJmol1C43.68 kJmol1 D43.68 kJmol1解析根据盖斯定律，首先考虑目标反应与三个已知反应的关系，三个反应中，FeO、CO、Fe、CO2是要保留的，而与这四种物质无关的Fe2O3、Fe3O4要通过方程式的叠加处理予以消去：因此将32得到：6FeO(s)
20、6CO(g)6Fe(s)6CO2(g) H43.65 kJmol1化简：FeO(s)CO(g)Fe(s)CO2(g) H7.28 kJmol1答案A8比较下列各组热化学方程式中H的大小关系。(1)S(s)O2(g)=SO2(g)H1S(g)O2(g)=SO2(g)H2H1_H2(2)CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H1CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(g)H2H1_H2(3)煤作为燃料有两种途径：途径1直接燃烧C(s)O2(g)=CO2(g)H10再燃烧水煤气：2CO(g)O2(g)=2CO2(g)H302H2(g)O2(g)=2H2O(g)H4(2)(3)H
21、1H2(H3H4)解析反应热的大小与反应物、生成物的状态有关，与反应物的多少有关。比较H时，应包括符号，对于放热反应，热值越大，H越小。练综合拓展9(1)已知H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1。回答有关中和反应的问题。(1)用0.1 mol Ba(OH)2配成稀溶液与足量稀硝酸反应，能放出_kJ热量。(2)如图装置中仪器A的名称是_，作用是_；仪器B的名称是_，作用是_；碎泡沫塑料的作用是_。(3)若通过实验测定中和热的H，其结果常常大于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，测得的中和热的数值
22、会_(填“偏大”、“偏小”、“无影响”)。答案(1)11.46(2)环形玻璃搅拌棒搅拌，使溶液充分混合温度计测量温度减少实验过程中的热量损失(3)实验中不可避免有少量热量损失(4)偏小解析(1)根据中和热的含义：H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1，所以0.1 mol Ba(OH)2稀溶液与足量稀硝酸反应时生成0.2 mol H2O(l)，故放出热量为11.46 kJ。(2)由实验装置知，A为环形玻璃搅拌棒，作用是搅拌，使溶液充分混合；B为温度计，作用是测量温度；碎泡沫塑料的作用是减少实验过程中的热量损失。(3)在测定中和热的实验中，减少热量损失是实验的关键，而在实验中
23、会不可避免有少量热量损失，导致结果常常大于57.3 kJmol1。(4)用氨水代替NaOH(aq)，会使测得的中和热数值偏小，因为氨水(NH3H2O)是弱电解质，电离时需吸收热量。10(10分)将煤转化为水煤气是通过化学方法将煤转化为洁净燃料的方法之一。煤转化为水煤气的主要化学反应为C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)。C(s)、CO(g)和H2(g)完全燃烧的热化学方程式分别为C(s)O2(g)=CO2(g)H393.5 kJmol1H2(g)1/2O2(g)=H2O(g)H2242.0 kJmol1CO(g)1/2O2(g)=CO2(g)H3283.0 kJmol1请回答：(1)请你根
24、据以上数据，写出C(s)与水蒸气反应生成CO和H2的热化学方程式：_。(2)比较反应热数据可知，1 mol CO(g)和1 mol H2(g)完全燃烧放出的热量之和，比1 mol C(s)完全燃烧放出的热量_(填“多”或“少”)。甲同学据此认为：“煤炭燃烧时加少量水，可以使煤炭燃烧放出更多的热量。”乙同学根据盖斯定律作出了下列循环图：H2 H4乙同学据此认为：“将煤转化为水煤气再燃烧放出的热量，最多与直接燃烧煤放出的热量相同。”请分析：甲、乙两同学观点正确的是_(填“甲”或“乙”)同学，另一同学出现错误观点的原因是_。答案(1)C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)H131.5 kJmol1(2)多H1H2H3H4乙甲同学忽视了生成水煤气的反应为吸热反应解析(2)由于C(s)与水蒸气反应要吸热，所以1 mol CO和1 mol H2的能量比1 mol C(s)和1 mol H2O(g)的能量多，燃烧后放出的能量同样也多；反应的总能量是守恒的，所以甲同学的说法不正确的，原因是他忽视了反应C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)为吸热反应，已经从环境中吸收了能量，而能量在转化过程中往往会有损失，所以乙同学说得对，即使没有损失也只能与直接燃烧煤放出的热量相同。