高中化學 1.1.2 反應熱的測量與計算課件 蘇教版選修4.ppt

專題1化學反應與能量變化 第二課時反應熱的測量與計算 課前預習 巧設計 名師課堂 一點通 設計1 設計2 考點一 考點二 第一單元化學反應中的熱效應 創(chuàng)新演練 大沖關 課堂10分鐘練習 課堂5分鐘歸納 課下30分鐘演練 設計3 考點三 溫度計 反應物 生成物 化學計量數(shù) 放熱 一 中和反應反應熱的測定1 實驗儀器與藥品 1 儀器 量熱計 2 實驗藥品 0 5mol l 1鹽酸 0 5mol l 1naoh溶液 濕度計 環(huán)形玻璃攪拌棒 2 實驗步驟 1 測量初始溫度 用量筒量取50ml0 50mol l 1鹽酸 倒入中 測量并記錄鹽酸的溫度 t1 用另一量筒量取50ml0 50mol l 1氫氧化鈉溶液 測量并記錄氫氧化鈉溶液的溫度 t2 簡易量熱計 2 測量終態(tài)溫度 將量筒中的迅速倒入盛有的簡易量熱計中 立即蓋上蓋板 用不斷攪拌 觀察溫度計的溫度變化 準確讀出并記錄反應體系的最高溫度 t3 氫氧化鈉溶液 鹽酸 環(huán)形玻璃攪拌棒 4 討論分析如果用同樣的方法測定koh溶液與鹽酸反應 naoh溶液與硝酸反應的反應熱 其反應熱 原因探究 以上三組實驗中所發(fā)生的離子反應均為h aq oh aq h2o l 相同 二 蓋斯定律1 內(nèi)容一個化學反應 無論是一步完成 還是分幾步完成 其總的熱效應 2 本質(zhì)化學反應的焓變只與反應的和有關 而與反應的無關 如圖所示 完全相同 始態(tài) 終態(tài) 途徑 h h1 h2 h3 h4 h5 3 意義應用蓋斯定律 可以間接地把不易測定的計算出來 4 應用利用已知反應焓變求未知反應焓變 若一個化學方程式可由幾個化學方程式相加減而得到 則該化學反應的焓變即為這幾個化學反應焓變的 反應熱 代數(shù)和 三 能源的充分利用1 能源的利用 1 我國目前使用的主要能源是 2 我們使用的能量的主要形式是和 熱能主要通過燃燒 植物秸稈等物質(zhì)獲得 提高這些物質(zhì)的對節(jié)約能源十分重要 化石燃料 電能 熱能 煤 石油 天然氣 燃燒效率 2 標準燃燒熱和熱值 1 標準燃燒熱 101kpa下 的反應熱 2 熱值 的反應熱 3 完全燃燒的標準 氮元素 氫元素 碳元素 1mol物質(zhì)完全燃燒 1g物質(zhì)完全燃燒 n2 g h2o l co2 g 1 1 若用濃h2so4代替0 50mol l 1的鹽酸來測定中和反應的反應熱 h 則會使 h偏大還是偏小 2 若用醋酸來代替鹽酸 求得 h的數(shù)值相等嗎 答案 1 因為濃h2so4溶于水會放出大量的熱 會使放出的熱量增多 使 h偏小 2 醋酸為弱酸 其不斷電離出h 的過程會吸收部分熱量 放出熱量偏少 故所得 h的數(shù)值偏大 2 下列四位同學在做中和反應的反應熱的測定實驗中無誤的是 分析 在中和反應的反應熱測定的實驗中關鍵是準確測量溫度及防止熱量的散失 準確測量溫度用溫度計 溫度計不能攪動溶液 攪動溶液用環(huán)形玻璃攪拌棒 若用鐵絲代替 則鐵絲會消耗鹽酸且傳熱快 引起實驗誤差 量取鹽酸和naoh溶液時各用一個量筒 不得共用 否則會引起誤差 為保證測量結果準確性 要重復操作2 3次 答案 小軍同學 c 反應熱的大小與反應物所具有的能量和生成物所具有的能量無關d 化學反應的反應熱只與反應體系的始態(tài)和終點狀態(tài)有關 而與反應的途徑無關 分析 h 0 反應放熱 標準燃燒熱是指1mol可燃物完全燃燒的反應熱 反應熱大小與反應物 生成物所具有的總能量有關 答案 d 4 2011 福建高考 下列關于化學與生產(chǎn) 生活的認識不正確的是 a co2 ch4 n2等均是造成溫室效應的氣體b 使用清潔能源是防止酸雨發(fā)生的重要措施之一c 節(jié)能減排符合低碳經(jīng)濟的要求d 合理開發(fā)利用可燃冰 固態(tài)甲烷水合物 有助于緩解能源緊缺 分析 n2不是溫室氣體 a項錯誤 使用清潔能源可減少so2的排放 節(jié)約能源 減少co2排放是低碳經(jīng)濟的要求 可燃冰是甲烷的水合物其利用可減緩能源危機 b c d項正確 答案 a 5 1 2 00l1 00mol l 1鹽酸溶液與2 00l1 00mol l 1naoh溶液完全反應 放出114 6kj熱量 該反應的熱化學方程式為 2 在25 101kpa時 1 00gc6h6 l 燃燒生成co2 g 和h2o l 放出41 8kj的熱量 c6h6的標準燃燒熱為 kj mol 1 該反應的熱化學方程式為 分析 1 生成2mol水放熱114 6kj 2 c6h6的標準燃燒熱為 h 3260 4kj mol 1 1 中和反應的反應熱 1 概念 在稀溶液中 強酸與強堿發(fā)生中和反應生成1molh2o l 時所釋放的熱量 2 表示方法 h aq oh aq h2o l h 57 3kj mol 1 3 理解時應注意 稀溶液是指溶液濃度小 酸或堿都完全電離的狀態(tài) 中和反應反應熱不包括離子在水溶液中的生成熱 物質(zhì)的溶解熱 電解質(zhì)電離的吸熱所伴隨的熱效應 中和反應的實質(zhì)是h 和oh 結合生成h2o 若反應過程中有其他物質(zhì)生成 這部分反應熱不屬于中和反應的反應熱 2 中和反應反應熱的測定應注意以下幾點 1 酸堿溶液應當用強酸 強堿的稀溶液 0 1mol l 1 0 5mol l 1 測定中和反應的反應熱不能用濃酸或濃堿 因濃酸或濃堿溶于水一般都要放熱 測定中和反應的反應熱時不能用弱酸或弱堿 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 它們電離時要吸收一部分熱量 2 要使用同一溫度計 分別先后測量酸 堿及混合液的溫度時 測定一種溶液后必須用水沖洗干凈并用濾紙擦干 溫度計的水銀球部分要完全浸入溶液中 且要穩(wěn)定一段時間再記下讀數(shù) 3 實驗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 4 操作時動作要快 盡量減少熱量的散失 5 實驗時可使一種反應物稍過量 以保證另一反應物完全反應 且在計算時 應取二者中量小的一種 因為過量的酸堿并不參與中和反應 6 重復實驗三次 取其平均值 以減小誤差 例1 2012 衡陽八中月考 利用右圖裝置測定中和反應反應熱實驗步驟如下 用量筒量取50ml0 25mol l 1硫酸倒入小燒杯中 測出硫酸溫度 用另一量筒量取50ml0 55mol l 1naoh溶液 并用另一溫度計測出其溫度 將naoh溶液倒入小燒杯中 設法使之混合均勻 測出混合液最高溫度 回答下列問題 1 寫出稀硫酸和稀氫氧化鈉溶液反應的熱化學方程式 已知生成1molh2o時放熱57 3kj 2 倒入naoh溶液的正確操作是 從下列選出 a 沿玻璃棒緩慢倒入b 分三次少量倒入c 一次迅速倒入 3 使硫酸與naoh溶液混合均勻的正確操作是 從下列選出 a 用溫度計小心攪拌b 揭開硬紙片用玻璃棒攪拌c 輕輕地振蕩燒杯d 用套在溫度計上的環(huán)形玻璃棒攪拌棒輕輕地攪動 4 實驗數(shù)據(jù)如下表 請?zhí)顚懴卤碇械臏囟炔钇骄?近似認為0 55mol l 1naoh溶液和0 25mol l 1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 h 取小數(shù)點后一位 上述實驗數(shù)值結果與57 3kj mol 1有偏差 產(chǎn)生偏差的原因可能是 填字母 a 實驗裝置保溫 隔熱效果差b 量取naoh溶液的體積時平視讀數(shù)c 分多次把naoh溶液倒入盛有硫酸的小燒杯中d 用溫度計測定naoh溶液起始溫度后 用另一支溫度計測定h2so4溶液的溫度 解析 1 根據(jù)反應放熱數(shù)值寫出熱化學方程式 2 反應熱測定實驗成敗的關鍵是準確測定反應后的溫度 盡量減少熱量散失 故naoh溶液應一次性迅速倒入 3 使溶液混合均勻且減少熱量散失的措施為用套在溫度計上的環(huán)形玻璃攪拌棒輕輕攪動 由實驗數(shù)值知反應放熱偏少 即過程中可能有熱量散失 也可能所取酸或堿量偏少 酸堿發(fā)生中和反應生成1mol水時 稀的強酸和強堿反應生成可溶性鹽和水的反應熱等于 57 3kj mol 1 濃酸或濃堿溶于水也要放熱 反應熱小于 57 3kj mol 1 而弱酸或弱堿參與的中和反應 因弱酸或弱堿電離時要吸收熱量 則反應熱大于 57 3kj mol 1 1 根據(jù)熱化學方程式計算其計算方法與根據(jù)一般方程式計算相似 可以把 h看成方程式內(nèi)的一項進行處理 反應的焓變與參加反應的各物質(zhì)的物質(zhì)的量成正比 2 根據(jù)化學鍵斷裂和形成過程中的能量變化來計算焓變等于破壞舊化學鍵吸收的能量與形成新化學鍵所放出的能量之差 h e 反應物的鍵能總和 e 反應產(chǎn)物的鍵能總和 5 應用蓋斯定律計算 1 常用方法 虛擬路徑法 若反應物a變?yōu)樯晌飀 可以有兩種途徑 a 由a直接變成d 反應熱為 h b 由a經(jīng)過b變成c 再由c變成d 每步的反應熱分別為 h1 h2 h3 如圖所示 則有 h h1 h2 h3 加合法 即運用所給熱化學方程式通過加減的方法得到所求熱化學方程式 2 實例已知 2h2 g o2 g 2h2o g h1 483 6kj mol 1 h2o g h2o l h2 44 0kj mol 1 3 應用蓋斯定律計算反應熱時的注意事項 熱化學方程式同乘以或除以某一個數(shù)時 反應熱數(shù)值也必須乘以或除以該數(shù) 熱化學方程式相加減時 同種物質(zhì)之間可相加 減 反應熱也隨之相加 減 熱化學方程式中的反應熱指反應按所給形式完全進行時的反應熱 正 逆反應的反應熱數(shù)值相等 符號相反 例2 2011 海南高考 已知 2zn s o2 g 2zno s h 701 0kj mol 12hg l o2 g 2hgo s h 181 6kj mol 1則反應zn s hgo s zno s hg l 的 h為 a 519 4kj mol 1b 259 7kj mol 1c 259 7kj mol 1d 519 4kj mol 1 答案 c 運用蓋斯定律計算反應熱的一般步驟 1 確定待求的熱化學方程式 2 找出待求熱化學方程式中各物質(zhì)出現(xiàn)在已知方程式的什么位置 3 根據(jù)未知方程式中各物質(zhì)的化學計量數(shù)和位置的需要對已知方程式進行處理 或調(diào)整化學計量數(shù) 或調(diào)整反應方向 4 疊加并檢驗上述分析的正確與否 1 比較 反應熱 或 h的大小時 必須帶 符號 比較吸熱或放熱的大小時 只需比較數(shù)值大小即可 2 參加反應的物質(zhì)的量不同 則反應熱的數(shù)值也會發(fā)生相應的變化 如1molh2完全燃燒生成液態(tài)水時放出285 8kj的熱量 2molh2完全燃燒生成液態(tài)水時則放出571 6kj的熱量 3 對于可逆反應 如3h2 g n2 g 2nh3 g h 92 4kj mol 是指生成2molnh3時放出92 4kj的熱量 而不是3molh2和1moln2混合在一定條件下反應就可放出92 4kj的熱量 實際3molh2和1moln2混合在一定條件下反應放出的熱量小于92 4kj 因為該反應的反應物不能完全轉化為生成物 4 同一反應中物質(zhì)的聚集狀態(tài)不同 反應熱數(shù)值大小也不同 例如 s g o2 g so2 g h1 q1 s s o2 g so2 g h2 q2 可以理解成固態(tài)硫變成氣態(tài)硫后再發(fā)生變化 而由固態(tài)到氣態(tài)是需要吸收能量的 所以q1 q2 h1 h2 故當同一反應中只由于聚集狀態(tài)不同比較熱量的大小時 反應物為固態(tài)時放出的熱量少 當生成物為固態(tài)時放出的熱量多 例3 倫敦奧運會的火炬使用的燃料為丙烷 c3h8 其完全燃燒后只有co2和h2o 不會造成環(huán)境污染 已知有以下四個熱化學反應方程式 c3h8 g 5o2 g 3co2 g 4h2o g h akj mol c3h8 g 5o2 g 3co2 g 4h2o l h bkj mol 2c3h8 g 9o2 g 4co2 g