高中化學(xué) 第1章 化學(xué)反應(yīng)與能量 第1節(jié) 化學(xué)反應(yīng)與能量的變化（第2課時(shí)）熱化學(xué)方程式 中和熱的測(cè)定課件 新人教版選修4.ppt

成才之路 化學(xué) 路漫漫其修遠(yuǎn)兮吾將上下而求索 人教版 選修 化學(xué)反應(yīng)與能量 第一章 第一節(jié)化學(xué)反應(yīng)與能量的變化 第一章 第2課時(shí)熱化學(xué)方程式中和熱的測(cè)定 阿基米德曾說過 給我一個(gè)足夠長的杠桿 我可以撬動(dòng)地球 而化學(xué)能量就是推動(dòng)人類進(jìn)步的 杠桿 能量使人類脫離了 茹毛飲血 的野蠻 進(jìn)入繁華多姿的文明 化學(xué)反應(yīng)所釋放的能量是現(xiàn)代能量的主要來源之一 化學(xué)反應(yīng)同時(shí)存在著物質(zhì)變化和能量變化 化學(xué)反應(yīng)中的物質(zhì)變化可用化學(xué)方程式表示 那么用什么方法可以既表示物質(zhì)變化也表示其能量變化呢 如何建立物質(zhì)變化和能量變化的定量關(guān)系呢 新知導(dǎo)學(xué) 物質(zhì)的量 反應(yīng)熱 物質(zhì) 能量 25 101 1 液 放出 物質(zhì)的量 分子 數(shù) 整 小數(shù) 分?jǐn)?shù) 不同 也不同 大燒杯 500ml 環(huán)形玻璃攪拌棒 小燒杯 100ml 量筒 50ml 兩個(gè) 溫度計(jì) 泡沫塑料或紙條 泡沫塑料板或硬紙板 中心有兩個(gè)小孔 鹽酸 0 50mol l 氫氧化鈉溶液 0 55mol l 1 實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)時(shí) 先測(cè)出鹽酸和氫氧化鈉溶液的起始溫度 求其平均溫度t1 兩溶液混合充分反應(yīng)后 讀取混合液溫度t2 為了使計(jì)算簡便 可以近似地認(rèn)為 1 鹽酸和 氫氧化鈉溶液的密度都是 則 鹽酸質(zhì)量m1 50g 氫氧化鈉溶液的質(zhì)量m2 50g 近似認(rèn)為混合溶液的比熱容c 所以中和反應(yīng)放出的熱量是 q m1 m2 c t2 t1 kj 0 50mol l 1 0 55mol l 1 1g cm 3 j g 1 4 18 0 418 t2 t1 1 熱化學(xué)方程式與普通化學(xué)方程式有何區(qū)別 提示 自主探究 2 同一個(gè)化學(xué)反應(yīng) 是否只有一種形式的熱化學(xué)方程式 提示 熱化學(xué)方程式表示參加反應(yīng)的物質(zhì)的量和反應(yīng)熱的關(guān)系 而 h的值與參加反應(yīng)的物質(zhì)的物質(zhì)的量有關(guān) 故熱化學(xué)方程式中化學(xué)計(jì)量數(shù)不同時(shí) h亦不同 一個(gè)化學(xué)反應(yīng) 可有多種形式的熱化學(xué)方程式 1 書寫步驟 1 寫出反應(yīng)物 生成物的化學(xué)式 標(biāo)明各物質(zhì)的狀態(tài) 2 依據(jù)已知確定各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù) 在生成物右側(cè)寫出 h 焓變 的數(shù)值 單位及正 負(fù)號(hào) 熱化學(xué)方程式 教材點(diǎn)撥 2 注意事項(xiàng) 1 注意 h的數(shù)值 單位及正 負(fù)號(hào) h只能寫在熱化學(xué)方程式的右邊 且中間留空格 若為放熱反應(yīng) h為 若為吸熱反應(yīng) h為 h的單位一般為kj mol或kj mol 1 關(guān)于 h的單位 kj mol 1 并不是指每摩爾具體物質(zhì)反應(yīng)時(shí)伴隨的能量變化是多少千焦 而是指給定形式的具體反應(yīng)以各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)來計(jì)量其物質(zhì)的量時(shí)伴隨的能量變化 2 注意測(cè)定條件反應(yīng)熱 h與測(cè)定條件 溫度 壓強(qiáng)等 有關(guān) 因此書寫熱化學(xué)方程式時(shí)應(yīng)注意 h的測(cè)定條件 絕大多數(shù) h是在25 101kpa下測(cè)定的 可不注明溫度和壓強(qiáng) 3 注意物質(zhì)的聚集狀態(tài)反應(yīng)物和產(chǎn)物的聚集狀態(tài)不同 反應(yīng)熱 h也不同 因此 書寫熱化學(xué)方程式必須注明物質(zhì)的聚集狀態(tài) 氣體用 g 液體用 l 固體用 s 溶液用 aq 熱化學(xué)方程式中不用標(biāo) 和 4 注意化學(xué)計(jì)量數(shù)熱化學(xué)方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)只代表物質(zhì)的量 不表示分子數(shù) 因此 可為整數(shù) 也可為分?jǐn)?shù) 由于 h與反應(yīng)完成的物質(zhì)的量有關(guān) 所以方程式中化學(xué)式前面的化學(xué)計(jì)量數(shù)必須與 h相對(duì)應(yīng) 如果化學(xué)計(jì)量數(shù)加倍 則 h也要加倍 當(dāng)反應(yīng)逆向進(jìn)行時(shí) 其反應(yīng)熱與正反應(yīng)的反應(yīng)熱數(shù)值相等 符號(hào)相反 5 熱化學(xué)方程式是表示反應(yīng)已完成的量 而不管反應(yīng)是否真正完成 例如 300 時(shí) 氫氣和碘蒸氣反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為h2 g i2 g 2hi g h 12 84kj mol 1 上式并不代表300 時(shí) 將1mol氫氣和1mol碘蒸氣放在一起 就有12 84kj熱量放出 而是代表有2molhi g 生成時(shí) 才有12 84kj熱量放出 6 物質(zhì)的狀態(tài)不同 自身具有的能量也不同 一般說來 氣態(tài)時(shí)能量最高 液態(tài)次之 固態(tài)最小 3 熱化學(xué)方程式書寫中的常見錯(cuò)誤 物質(zhì)聚集狀態(tài)的標(biāo)注錯(cuò)誤 h的正負(fù)及單位書寫錯(cuò)誤 熱量數(shù)值與化學(xué)方程式中化學(xué)計(jì)量數(shù)不對(duì)應(yīng)等 2015 江西八校聯(lián)考 已知在25 101kpa下 1gc8h18 辛烷 燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水時(shí)放出48 40kj的熱量 表示上述反應(yīng)的熱化學(xué)方程式正確的是 典例透析 答案 b 點(diǎn)評(píng) 書寫熱化學(xué)方程式必須注意以下幾點(diǎn) 1 要注明反應(yīng)物和生成物的狀態(tài) 2 放熱反應(yīng) h為 吸熱反應(yīng) h為 3 h的單位為kj mol 寫出下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式 1 1molc2h5oh l 完全燃燒生成co2 g 和h2o l 放出1366 8kj熱量 2 1molc 石墨 與適量h2o g 反應(yīng)生成co g 和h2 g 吸收131 3kj能量 1 氫氣是人類最理想的能源 已知在25 101kpa下 1g氫氣完全燃燒生成液態(tài)水時(shí)放出熱量142 9kj 則下列熱化學(xué)方程式書寫正確的是 a 2h2 o2 2h2o h 142 9kj molb 2h2 g o2 g 2h2o l h 142 9kj molc 2h2 g o2 g 2h2o l h 571 6kj mold 2h2 g o2 g 2h2o l h 571 6kj mol 變式訓(xùn)練 答案 c 2 熱化學(xué)方程式c s h2o g co g h2 g h 131 3kj mol 1表示 a 碳和水反應(yīng)吸收131 3kj能量b 1mol碳和1mol水反應(yīng)生成一氧化碳和氫氣并吸收131 3kj熱量c 1mol固態(tài)碳和1mol水蒸氣反應(yīng)生成一氧化碳?xì)怏w和氫氣 吸熱131 3kjd 1個(gè)固態(tài)碳原子和1分子水蒸氣反應(yīng)吸熱131 3kj 解析 該熱化學(xué)方程式表示 1mol固態(tài)碳和1mol水蒸氣反應(yīng)生成1mol一氧化碳?xì)怏w和1mol氫氣 吸收131 3kj的熱量 特別要指明水的狀態(tài) 答案 c 1 中和反應(yīng) 1 定義酸和堿反應(yīng)生成鹽和水的反應(yīng) 2 實(shí)質(zhì)酸電離產(chǎn)生的h 和堿電離產(chǎn)生的oh 反應(yīng)生成h2o 強(qiáng)酸和強(qiáng)堿生成可溶性鹽和水的離子反應(yīng)方程式為 h oh h2o 中和熱及其測(cè)定 教材點(diǎn)撥 2 中和熱 1 定義在稀溶液中 強(qiáng)酸和強(qiáng)堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1molh2o時(shí)所釋放的熱量 稱為中和反應(yīng)的反應(yīng)熱 即中和熱 2 注意 酸 堿的稀溶液 指酸 堿的物質(zhì)的量濃度均小于或等于1mol l 1的溶液 生成1molh2o 注意以生成1molh2o為標(biāo)準(zhǔn)來配平其余物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù) 3 中和熱的表示 強(qiáng)酸和強(qiáng)堿在稀溶液中發(fā)生中和反應(yīng)時(shí) 1molh 和1moloh 反應(yīng)生成1molh2o 放出57 3kj的熱量 表示為 h aq oh aq h2o l h 57 3kj mol 1 3 反應(yīng)熱的測(cè)量某些化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱可以用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定 用來測(cè)定反應(yīng)熱的儀器稱為 量熱器 測(cè)量操作是 將反應(yīng)器置于充滿水的絕熱容器中 當(dāng)反應(yīng)放熱時(shí) 其熱量即傳入水中 根據(jù)水的質(zhì)量 比熱和水溫的變化求出反應(yīng)所放出的熱量 下面具體研究課本關(guān)于中和熱的測(cè)定 實(shí)驗(yàn)用品儀器 大燒杯 500ml 小燒杯 100ml 溫度計(jì) 量筒 50ml 兩個(gè) 泡沫塑料或紙條 泡沫塑料板或硬紙板 中心有兩個(gè)小孔 環(huán)形玻璃攪拌棒 試劑 0 50mol l 1鹽酸 0 55mol l 1naoh溶液 實(shí)驗(yàn)方案 1 組裝量熱裝置 大 小燒杯杯口相平 大 小燒杯間填滿碎泡沫塑料 確保裝置保溫 隔熱 減少熱量散失 2 測(cè)量初始溫度t1 用一量筒量取50ml0 50mol l 1鹽酸 倒入小燒杯中并測(cè)量其溫度 用另一量筒量取50ml0 55mol l 1naoh溶液并測(cè)量其溫度 求兩溫度平均值作為t1 3 測(cè)量終止溫度t2 把溫度計(jì)和環(huán)形玻璃攪拌棒放入小燒杯的鹽酸中 把量筒中的naoh溶液一次性倒入小燒杯 用環(huán)形玻璃拌棒輕輕攪動(dòng)溶液并測(cè)出終止溫度t2 溫馨提示 1 試劑方面 從酸堿的強(qiáng)弱 濃度及量的多少方面考慮 酸堿溶液應(yīng)當(dāng)用強(qiáng)酸 強(qiáng)堿的稀溶液 測(cè)定中和熱時(shí)不能用弱酸或弱堿 因弱酸或弱堿在水溶液中不能完全電離 若改用弱酸或弱堿 它們電離時(shí)要吸收一部分熱量 使所得中和熱數(shù)值偏小 測(cè)定中和熱不能用濃酸或濃堿 因濃酸或濃堿溶于水時(shí)一般都要放熱 使所得中和熱數(shù)值偏大 為保證0 5mol l 1鹽酸全部反應(yīng) 實(shí)驗(yàn)中使用0 55mol l 1的naoh溶液 稍過量 2 儀器方面 從環(huán)形玻璃攪拌棒及溫度計(jì)方面考慮 不能用鐵絲代替環(huán)形玻璃攪拌棒 因?yàn)殍F絲能消耗酸且易傳熱 會(huì)引起實(shí)驗(yàn)誤差 實(shí)驗(yàn)中用溫度計(jì)先后測(cè)量酸 堿及混合液的溫度時(shí) 要使用同一支溫度計(jì) 可減小實(shí)驗(yàn)誤差 且測(cè)定一種溶液后必須用水沖洗干凈并用濾紙擦干 溫度計(jì)的水銀球部分要完全浸入溶液中 且要穩(wěn)定一段時(shí)間再記下讀數(shù) 3 操作方面 從配好的酸堿溶液及操作方面考慮 實(shí)驗(yàn)中所用的鹽酸和氫氧化鈉溶液配好后要充分冷卻至室溫 才能使用 操作時(shí)動(dòng)作要快 盡量減少熱量的散失 4 實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生誤差的原因 量取溶液的體積有誤差 測(cè)量結(jié)果是按50ml的酸 堿進(jìn)行計(jì)算 若實(shí)際量取時(shí) 多于50ml或小于50ml都會(huì)造成誤差 溫度計(jì)的讀數(shù)有誤 實(shí)驗(yàn)過程中有液體灑在外面 混合酸 堿溶液時(shí) 動(dòng)作緩慢 導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)誤差 隔熱操作不到位 致使實(shí)驗(yàn)過程中熱量損失而導(dǎo)致誤差 測(cè)酸后的溫度計(jì)未用水清洗便立即去測(cè)堿的溫度 致使熱量損失而引起誤差 2015 貴州銅仁一中模擬 50ml0 50mol l鹽酸與50ml0 55mol lnaoh溶液在如右圖所示的裝置中進(jìn)行中和反應(yīng) 通過測(cè)定反應(yīng)過程中所放出的熱量可計(jì)算中和熱 回答下列問題 典例透析 3 大燒杯上如不蓋硬紙板 求得的中和熱數(shù)值將 填 偏大 偏小 或 無影響 4 實(shí)驗(yàn)中改用60ml0 50mol l鹽酸跟50ml0 55mol lnaoh溶液進(jìn)行反應(yīng) 與上述實(shí)驗(yàn)相比 所放出的熱量 填 相等 或 不相等 所求得的中和熱 填 相等 或 不相等 簡述理由 5 實(shí)驗(yàn)中改用6 94ml15mol l硫酸溶液跟60ml0 55mol lnaoh溶液進(jìn)行反應(yīng) 與上述實(shí)驗(yàn) 4 相比 所求中和熱 填 相等 或 不相等 簡述理由 6 若三次平行操作測(cè)得數(shù)據(jù)中起始時(shí)鹽酸與燒堿溶液平均溫度相同 而終止溫度與起始溫度差 t2 t1 分別為 2 3 2 4 2 9 則最終代入計(jì)算式的溫度差的平均值為 解析 測(cè)定過程中要充分?jǐn)嚢枰允筺aoh與hcl充分反應(yīng) 在測(cè)定溶液溫度時(shí)要有保溫措施 否則會(huì)造成較大的誤差 放出的熱量與參加反應(yīng)的naoh hcl的量有關(guān) 參加反應(yīng)的物質(zhì)用量越多 放出的熱量越多 但酸堿中和反應(yīng)的中和熱指生成1molh2o時(shí)放出的熱量 所以為定值 第 6 問涉及定量實(shí)驗(yàn)中數(shù)據(jù)處理的常識(shí) 一般來說 定量實(shí)驗(yàn)總要平行操作多次 取測(cè)量值的平均值代入計(jì)算以減小誤差 但還應(yīng)注意如果某個(gè)測(cè)量值與其他值相差較大 則可能在取得該值的操作中存在較嚴(yán)重的失誤 應(yīng)舍去 故此問所給的 2 9 應(yīng)舍去 答案 1 環(huán)形玻璃攪拌棒 2 減少實(shí)驗(yàn)過程中的熱量損失 3 偏小 4 不相等相等因?yàn)橹泻蜔崾侵赶〉膹?qiáng)酸跟強(qiáng)堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1molh2o所放出的能量 與酸堿的用量無關(guān) 5 不相等濃硫酸稀釋時(shí)會(huì)放出熱量 6 2 35 3 某學(xué)習(xí)小組進(jìn)行了測(cè)定稀硫酸和稀氫氧化鈉中和熱的實(shí)驗(yàn) 1 寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式 中和熱為57 3kj mol 2 取50mlnaoh溶液和30ml硫酸溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表 變式訓(xùn)練 請(qǐng)?zhí)顚懴卤碇械目瞻?近似認(rèn)為0 50mol lnaoh溶液和0 50mol l硫酸溶液的密度都是1g cm3 中和后生成溶液的比熱容c 4 18j g 則中和熱 h 取小數(shù)點(diǎn)后一位 3 上述實(shí)驗(yàn)數(shù)值結(jié)果與 57 3kj mol有偏差 產(chǎn)生偏差的原因可能是 填字母 a 實(shí)驗(yàn)裝置保溫 隔熱效果差b 量取naoh溶液的體積時(shí)仰視讀數(shù)c 分多次把naoh溶液倒入盛有硫酸的小燒杯中d 用溫度計(jì)測(cè)定naoh溶液起始溫度后直接測(cè)定h2so4溶液的溫度 解析 1 表示中和熱的化學(xué)方程式時(shí)要注意生成水的物質(zhì)的量是1mol 2 先計(jì)算生成水的物質(zhì)的量為0 025mol 第2次實(shí)驗(yàn) t2 t1 值較其他實(shí)驗(yàn)誤差較大 舍去 用其他三組實(shí)組數(shù)據(jù)計(jì)算 t2 t1 的平均值為4 0 計(jì)算得 h 53 5kj mol 3 分析偏差原因即分析 偏低 的原因 a c直接造成了熱量損失 符合要求 b的結(jié)果是量取的naoh溶液偏多 是造成 偏高 的原因 不符合要求 d使t1偏高 則 t2 t1 偏低 符合要求 1 2015 經(jīng)典習(xí)題選萃 下列說法正確的是 a 書寫熱化學(xué)方程式時(shí) 只要在化學(xué)方程式的右端寫上熱量的符號(hào)和數(shù)值即可b 凡是在加熱或點(diǎn)燃條件下進(jìn)行的反應(yīng)都是吸熱反應(yīng)c 表明反應(yīng)放出或吸收熱量的化學(xué)方程式叫做熱化學(xué)方程式d 氫氣在氧氣中燃燒的熱化學(xué)方程式為2h2 g o2 g 2h2o l h 483 6kj 解析 書寫熱化學(xué)方程式時(shí)還應(yīng)注明各物質(zhì)的聚集狀態(tài) a不正確 有的放熱反應(yīng)在點(diǎn)燃或加熱時(shí)才能發(fā)生 b不正確 d中 h的數(shù)值和單位均錯(cuò)誤 答案 c 解析 由題意知 1moln2h4 g 完全燃燒生成氮?dú)夂蜌鈶B(tài)水時(shí)放出熱量為534kj 答案 d 答案 c 解析 根據(jù)題意放出161 9kj熱量時(shí)生成的co2的物質(zhì)的量為5mol l 1 0 1l 2 0 25mol 所以 h 161 9kj mol 1 16