1、第2课时反应热的测量与计算能源的充分利用1了解定量测定反应热的基本原理和实验方法。2从能量守恒角度理解并掌握盖斯定律。(难点)3理解标准燃烧热的概念，掌握有关燃烧热的计算。(重难点)4了解化学在解决能源危机中的重要作用。中 和 反 应 反 应 热 的 测 量基础初探1实验中用到的仪器和药品(1)实验仪器：简易量热计(2)实验药品：050 molL1的盐酸，0.50 molL1的NaOH溶液和蒸馏水等。2实验步骤(1)测量初始温度(t1、t2)和溶液体积(VHCl、VNaOH)：用量筒量取50 mL 0.50 molL1盐酸，倒入简易量热计中，测量并记录盐酸的温度(t1)。用另一量筒量取50 m
2、L 0.50 molL1氢氧化钠溶液，测量并记录氢氧化钠溶液的温度(t2)。(2)测量最高温度(t3)：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，用环形玻璃搅拌棒不断搅拌，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(t3)。3实验数据处理与计算H kJmol1。4中和反应反应热的特点(1)特点：HNO3与NaOH反应、盐酸与KOH溶液反应生成1 mol水的反应热是相同的。(2)原因(用离子方程式表示)：H(aq)OH(aq)=H2O(l)。探究升华思考探究化学上规定：中和热是在稀溶液中，酸与碱发生中和反应生成1 mol H2O时放出的热量。现用50 mL
3、0.50 molL1的盐酸与50 mL 0.55 molL1的NaOH溶液在如图所示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。简易量热计问题思考：(1)能否将简易量热计中的环形玻璃搅拌棒用铜质金属棒替代？【提示】不能。铜质金属棒导热能力强，会造成较大实验误差。(2)本实验中为什么选用了0.55 molL1的NaOH溶液？【提示】为了保证盐酸完全中和。(3)若用等浓度的醋酸与NaOH溶液反应，则对测得的中和热有什么影响？改用浓硫酸代替盐酸呢？【提示】醋酸电离要吸收热量，造成测得的中和热数值偏小；浓硫酸溶于水放热，使测得结果偏大。(4)如果其他操作不变，但将药品改为100 m
4、L 0.50 molL1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。认知升华中和反应反应热测量实验中的“三关”(1)隔热关装置保温、隔热效果好，减少热量的损失，使用简易量热计，其优点是保温效果好，也可在保温杯中进行。(2)测量关温度在测量过程中是重要的参数，测量时要又快又准。选择精密温度计，精确到0.1 。测量溶液温度时，将温度计插在液体中央，使水银球处于溶液中央位置，温度计不要碰到容器壁或插在液面以上。温度计不能当搅拌棒用，用环形玻璃搅拌棒搅拌，
5、使溶液迅速、充分混合。测量酸和碱溶液的温度时要稳定一会儿再读数，测量反应混合液的温度时要随时读取温度值，记录最高温度。(3)酸、碱关注意酸碱的强弱和浓度。酸、碱浓溶液稀释过程中会放出热量，而弱酸、弱碱电离过程中需吸收热量。故通常中和反应反应热是指强酸、强碱在稀溶液中反应生成1 mol水的反应热。题组冲关1中和热测定实验中，下列操作一定使测定结果偏低的是() A量筒量取所用药品BNaOH溶液在倒入小烧杯中时，有少量的溅出C量热计的保温材料质量高D测量HCl溶液温度时的温度计用水洗后，测NaOH溶液的温度【解析】NaOH溶液溅出，导致反应的NaOH的量减小，使放出的热量减少，致使结果偏低。【答案】
6、B2用50 mL 0.50 molL1盐酸与50 mL 0.55 molL1 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。下列说法不正确的是()A从实验装置上看，图中还缺少环形玻璃搅拌器B大烧杯上如果不盖硬纸板，求得的中和热数值将偏小C因为NaOH溶液的浓度稍大，所以该实验求得的中和热数值将比实际数值偏高D烧杯间填满碎塑料泡沫的作用是减少实验过程中的热量损失【解析】由量热计的构造可知该装置的缺少仪器是环形玻璃搅拌器，A项正确；中和热测定实验成败的关键是保温工作，大小烧杯之间填满碎塑料泡沫的作用是减少实验过程中的热量损失，D项正确；大烧杯上如不盖硬纸板
7、，会使一部分热量散失，求得的中和热数值将会减小，B项正确；NaOH溶液的浓度稍大，是为了使盐酸能充分反应，但是中和热均是强酸和强碱反应生成1 mol水时放出的热，与酸碱的用量无关，中和热数值也相等，C项错误。【答案】C3已知H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1，下列反应中能放出57.3 kJ热量的是() A1 mol稀H2SO4与足量NaOH溶液反应B稀盐酸与氨水反应生成1 mol H2OC稀盐酸与稀Ba(OH)2溶液反应生成1 mol液态水D稀NaOH与95%浓硫酸反应生成1 mol液态水【解析】A放出热量应为2 mol57.3 kJmol1；B放出热量应略小于57.
8、3 kJ，因弱酸、弱碱在水中电离要吸收一部分热量，故多数强酸与弱碱、弱酸与强碱的中和反应热数值小于57.3。酸与碱的浓度不能太大，否则中和热数值偏大，故D错误。【答案】C4某实验小组用50 mL 0.50 molL1 NaOH溶液和30 mL 0.50 molL1稀硫酸溶液进行中和反应的反应热的测定。测定稀硫酸和稀氢氧化钠反应中和热的实验装置如图所示。(1)写出该反应的热化学方程式(中和反应的反应热H57.3 kJmol1)：_。(2)实验数值结果与57.3 kJmol1相比偏小，产生偏差的原因可能是_(填字母)。a实验装置保温、隔热效果差b量取NaOH溶液的体积时仰视读数c分多次把NaOH溶
9、液倒入盛有稀硫酸的小烧杯中d用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定稀硫酸溶液的温度【解析】实验数值结果说明该实验过程中有热量损失，a项符合；b项仰视读数会导致量取NaOH体积偏大，放出热量偏多，使中和热数值偏大，b错误；分多次倒入会导致有较多热量损失，符合条件；d项操作中温度计上的NaOH溶液会与稀H2SO4发生中和反应，使稀H2SO4的起始温度偏高，温度差偏小，符合条件。【答案】(1)H2SO4(aq)NaOH(aq)=Na2SO4(aq)H2O(l)H57.3 kJmol1(2)acd【规律总结】(1)中和反应热实验中导致误差因素可归纳为对t的影响，若t偏大，则|H|偏大，若t偏小，则
10、|H|偏小。改变酸、碱的用量，反应生成的H2O的量改变，反应放出的热量也随之改变，但H kJmol1不变，即H与酸、碱的用量无关。(2)测量中和反应反应热常见误差分析(以盐酸和NaOH溶液反应为例)。影响因素原因分析中和热数值无保温层热量损失偏小浓H2SO4代替盐酸稀释时放出热量偏大醋酸代替盐酸醋酸继续电离、吸收热量偏小倒入NaOH动作迟缓热量损失偏小测完盐酸的温度计未洗涤直接测NaOH溶液的温度中和反应放热，NaOH溶液起始温度偏高，温差偏小偏小盖 斯 定 律基础初探1内容一个化学反应，无论是一步完成，还是分几步完成，其总的热效应完全相同。2本质化学反应的焓变只与反应的始态和终态有关，而与反
11、应的途径无关。3意义应用盖斯定律，可以间接地把不易测定的反应热计算出来。4应用利用已知反应焓变求未知反应焓变。若一个化学方程式可由几个化学方程式相加而得到，则该化学反应的焓变即为这几个化学反应焓变的代数和。探究升华思考探究热化学奠基人盖斯总结出一条规律：在任何化学反应过程中的热量，不论该反应是一步完成的还是分步进行的，其总热量变化是相同的。该规律被命名为“盖斯定律”。俄国化学家盖斯问题思考：(1)能否从能量守恒的角度，解释盖斯定律？【提示】由于在指定状态下，各物质的焓值都是唯一确定的，因此无论经过哪些步骤从反应物变成生成物，它们的差值是不会改变的，即反应的焓变是一样的。(2)一个化学反应由始态
12、转化为终态可通过不同的途径进行，在图示中各H之间应该具有怎样的关系？【提示】HH1H2H3H4H5(3)根据以下两个反应：C(s)O2(g)=CO2(g)H393.5 kJmol1CO(g)O2(g)=CO2(g)H283 kJmol1依据盖斯定律，写出C(s)与O2(g)反应生成CO(g)的热化学方程式。【提示】由盖斯定律可知碳完全燃烧生成二氧化碳这个过程可分成两步完成：第一步是碳不完全燃烧生成一氧化碳，第二步是一氧化碳完全燃烧生成二氧化碳。反应式C(s)O2(g)=CO2(g)H393.5 kJmol1CO(g)O2(g)=CO2(g)H283 kJmol1反应减得到C(s)O2(g)=C
13、O(g)H110.5 kJmol1认知升华利用盖斯定律进行计算的一般步骤题组冲关题组1利用加和法求算反应热1已知298 K时下列反应的有关数据C(s)O2(g)=CO(g)H1110.5 kJmol1C(s)O2(g)=CO2(g)H2393.5 kJmol1则C(s)CO2(g)=2CO(g)的H为()A283.5 kJmol1B172.5 kJmol1C172.5 kJmol1D504 kJmol1【解析】由已知热化学方程式可得：2C(s)O2(g)=2CO(g)H2H1221 kJmol1CO2(g)=C(s)O2(g)HH2393.5 kJmol1依据盖斯定律，反应可得：C(s)CO2
14、(g)=2CO(g)H221 kJmol1393.5 kJmol1172.5 kJmol1。【答案】B2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H值是()A824.35 kJmol1B627.6 kJmol1C744.7 kJmol1D169.4 kJmol1【解析】根据盖斯定律知：将反应得该反应，故HH2H1(393.5 kJmol1)234.1 kJmol1824.35 kJmol1。【答案】A3已知热化学方程式(1)Zn(s)O2(g)=Zn
15、O(s)H1351.1 kJmol1(2)2Hg(l)O2(g)=2HgO(s)H2181.4 kJmol1则：Zn(s)HgO(s)=ZnO(s)Hg(l) H3_。【解析】将(2)式除以2之后再反写，然后将所得式子与(1)式相加，得Zn(s)HgO(s)=ZnO(s)Hg(l)H3260.4 kJmol1【答案】260.4 kJmol1题组2利用盖斯定律比较和计算反应热4灰锡(以粉末状存在)和白锡是锡的两种同素异形体。已知：Sn(s、白)2HCl(aq)=SnCl2(aq)H2(g)H1Sn(s、灰)2HCl(aq)=SnCl2(aq)H2(g)H2Sn(s、灰)Sn(s、白)H32.1
16、kJmol1下列说法正确的是()AH1H2B锡在常温下以灰锡状态存在C灰锡转化为白锡的反应是放热反应D白锡器皿长期处在低于13.2 的环境中，会自行毁坏【解析】依据盖斯定律，由得：Sn(s，灰)=Sn(s，白)HH2H1H32.1 kJmol10，所以H1生成液体放出的热量生成气体放出的热量；若是吸热反应，生成气体吸收的热量生成液体吸收的热量生成固体吸收的热量。(2)考虑反应的化学计量数。若一反应的化学计量数是另一反应的化学计量数的n倍，则反应热亦为另一反应的反应热的n倍。(3)可逆反应中的H是指完全反应时的反应热，因此要考虑反应的程度，反应的程度越大，反应热的数值越大。(4)如果同一反应，各
17、物质状态不同，比较H大小时可用图像法进行比较。如S(g)O2(g)=SO2(g)H1a kJmol1S(s)O2(g)=SO2(g)H2b kJmol1题组3利用盖斯定律推测指定的热化学方程式7已知： 2C(s)O2(g)=2CO(g)H221.0 kJmol1；2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H483.6 kJmol1。则利用碳和水制备水煤气的热化学方程式为_。【解析】根据盖斯定律，由题意知：1/21/2得：H(221.0 kJmol1)1/2(483.6 kJmol1)1/2131.3 kJmol1。方程式也相应进行加和，即可得出待求的热化学方程式。【答案】C(s)H2O(g)=CO
18、(g)H2(g)H131.3 kJmol18已知下列热化学方程式：(1)Fe2O3(s)3CO(g)=2Fe(s)3CO2(g)H25 kJmol1(2)3Fe2O3(s)CO(g)=2Fe3O4(s)CO2(g)H47 kJmol1(3)Fe3O4(s)CO(g)=3FeO(s)CO2(g)H19 kJmol1试写出FeO(s)被CO还原成Fe和CO2的热化学方程式_。【解析】依据盖斯定律：化学反应不管是一步完成还是分几步完成，其反应热效应相同的。我们可从题目中所给的有关方程式分析：从方程式(3)与方程式(1)可看出有我们需要的有关物质。但方程式(3)必须通过方程式(2)有关物质才能和方程式
19、(1)结合在一起。将方程式(3)2方程式(2)得：2Fe3O4(s)2CO(g)3Fe2O3(s)CO(g)=6FeO(s)2CO2(g)2Fe3O4(s)CO2(g)H19 kJmol12(47 kJmol1)，整理得(4)：Fe2O3(s)CO(g)=2FeO(s)CO2(g)H3 kJmol1将(1)(4)得2CO(g)=2Fe(s)3CO2(g)2FeO(s)CO2(g)H25 kJmol1(3 kJmol1)整理得：FeO(s)CO(g)=Fe(s)CO2(g)H11 kJmol1【答案】FeO(s)CO(g)=Fe(s)CO2(g)H11 kJmol1能 源 的 充 分 利 用基础
20、初探1能源(1)定义：能提供能量的自然资源。(2)分类2标准燃烧热和热值(1)标准燃烧热：在101_kPa的压强下，1_mol物质完全燃烧的反应热叫做该物质的标准燃烧热。(2)热值：1_g物质完全燃烧所放出的热量叫做该物质的热值。(3)完全燃烧的标准：CCO2(g)；HH2O(l)；NN2(g)。探究升华思考探究目前世界上的氢气绝大部分是从石油、煤和天然气中制取的。例如：用水蒸气与炽热的炭反应：CH2O(g)COH2。问题思考：(1)利用石油、煤和天然气制取氢气的方法是否理想？你能提供更合理的制取方法吗？【提示】利用石油、煤和天然气制取氢气的原料来源有限，面临枯竭，而且这些反应为吸热反应，不很
21、理想。可以研究利用太阳能分解水来制氢气。(2)已知2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6 kJmol1，H2(g)的标准燃烧热H571.6 kJmol1吗？为什么？【提示】标准燃烧热是1 mol物质完全燃烧的反应热，因此氢气的标准燃烧热H285.8 kJmol1。认知升华1新能源的特点新能源 优点 缺点 太阳能 能量巨大、清洁、充足，不需要开采、运输能量密度低开发成本高稳定性差氢能燃烧热值高资源丰富无毒、无污染储存、运输困难地热能蕴藏量丰富正开发之中风能能量巨大不稳定，受地区、季节、气候影响甚大2.掌握标准燃烧热的两个注意点(1)可燃物的物质的量为1 mol。(2)可燃物必须完全燃
22、烧：C元素完全燃烧的产物为CO2(g)，而非CO；H元素完全燃烧的产物为H2O(l)，而非H2O(g)；S元素完全燃烧的产物为SO2(g)，而非SO3(g)。题组冲关题组1能源1为了应对能源危机，满足不断增大的能源需求，当今国际能源研究的另一热点就是寻找新的能源，下列选项中不属于新能源的是() A地热能B太阳能C风能D木炭燃烧产生热能【答案】D2下述做法符合低碳生活的是()A以煤等燃料作为主要生活燃料B利用太阳能、风能和氢能等能源替代化石能源C鼓励私人购买和使用汽车代替公交车D限制使用电动车【解析】A项，因为煤的主要成分为碳，它燃烧的主要产物为CO、CO2，故不符合题意；C项，私人购买和使用汽
23、车，会加大汽油的使用量，排放出更多的CO、CO2，不符合低碳生活；D项，使用电动车能减少CO2的排放，D项与题意要求不符。【答案】B3下列获取氢气的途径中最理想的是() A以焦炭和水制取水煤气后分离出氢气B用锌、铁等活泼金属与硫酸反应C由火力发电厂提供电力电解水产生氢气D利用高效催化剂和太阳能使海水分解产生氢气【解析】途径的选择要考虑生产的成本及产量大小。途径A焦炭和水反应后不易分离出氢气。途径B金属置换法产生氢气太少。途径C电解水法成本太高。途径D投入少、产量高、无污染，为最佳途径。【答案】D题组2标准燃烧热和热值425 、101 kPa下，碳、氢气、甲烷和葡萄糖的标准燃烧热依次是393.5
24、 kJmol1、285.8 kJmol1、890.3 kJmol1、2 800 kJmol1，则下列热化学方程式正确的是()AC(s)O2(g)=CO(g)H393.5 kJmol1B2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H571.6 kJmol1CCH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(g)H890.3 kJmol1D.C6H12O6(s)3O2(g)=3CO2(g)3H2O(l)H1 400 kJmol1【解析】根据标准燃烧热的定义，碳的燃烧产物应是CO2；氢气燃烧是放热反应(H0)且生成液态水；25 时甲烷的燃烧产物是CO2(g)和H2O(l)。【答案】D5已知H2(g)、CO(
25、g)、CH4(g)、CH3OH(l)的标准燃烧热依次为285.8 kJmol1、283.0 kJmol1、890.3 kJmol1、726.5 kJmol1，则上述4种物质中热值最大的是() AH2(g)BCO(g)CCH4(g)DCH3OH(l)【解析】1 g物质完全燃烧放出的热量叫做该物质的热值，依据概念可分别求出四种物质的热值。【答案】A6已知热化学方程式C2H2(g)O2(g)=2CO2(g)H2O(g)H1 256 kJmol1，下列说法正确的是()AC2H2的标准燃烧热为1 256 kJmol1B若转移10 mol电子，则消耗2.5 mol O2C若生成2 mol液态水，则H2 5
26、12 kJmol1D若形成4 mol碳氧共用电子对，则放出的热量为2 512 kJ【解析】1 mol可燃物完全燃烧生成最稳定的氧化物时，所放出的热量称为该可燃物的燃烧热。由于热化学方程式中的水是气态，不是最稳定的状态，故A不正确。消耗1 mol O2转移电子4 mol，若转移10 mol电子，则n(O2) mol2.5 mol，故B正确。生成2 mol 气态水时，H2 512 kJmol1，C不正确。形成4 mol碳氧共用电子对，也就是生成1 mol CO2，放出的热量应为628 kJ。故D错。【答案】B【规律总结】标准燃烧热与中和热的比较标准燃烧热中和热相同点能量变化放热反应HH0，单位：kJmol1不同点反应物的量1 mol(O2的量不限)可能是1 mol，也可能是0.5 mol生成物的量不限量H2O是1 mol含义101 kPa,1 mol物质完全燃烧的反应热生成1 mol水时放出的热量；强酸强碱的中和热H57.3 kJmol1