化學(xué)反應(yīng)原理

1、選修四選修四 化學(xué)反應(yīng)原理化學(xué)反應(yīng)原理專題一專題一 化學(xué)反應(yīng)與能量變化化學(xué)反應(yīng)與能量變化第一單元第一單元 化學(xué)反應(yīng)中的熱效應(yīng)化學(xué)反應(yīng)中的熱效應(yīng)反應(yīng)熱的測量與計算反應(yīng)熱的測量與計算問題討論：問題討論： 前面我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了熱化學(xué)方程式的有關(guān)前面我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了熱化學(xué)方程式的有關(guān)知識，在熱化學(xué)方程式中提供了反應(yīng)熱的數(shù)據(jù)，知識，在熱化學(xué)方程式中提供了反應(yīng)熱的數(shù)據(jù)，那么，這些數(shù)據(jù)是通過什么途徑獲得的呢？那么，這些數(shù)據(jù)是通過什么途徑獲得的呢？1 1、實(shí)驗(yàn)直接測定、實(shí)驗(yàn)直接測定2 2、計算獲得、計算獲得根據(jù)公式根據(jù)公式H=H=計算計算反應(yīng)熱的測定與計算反應(yīng)熱的測定與計算 幾個相關(guān)概念間的關(guān)系幾個相關(guān)概念間的關(guān)

2、系 反應(yīng)熱反應(yīng)熱中和熱中和熱燃燒熱燃燒熱.三、反應(yīng)熱（中和熱）的測量三、反應(yīng)熱（中和熱）的測量1. 1.實(shí)驗(yàn)原理和步驟實(shí)驗(yàn)原理和步驟. .(1).中和熱的定義：中和熱的定義： 在在稀溶液稀溶液中，強(qiáng)酸跟強(qiáng)堿發(fā)生中和反應(yīng)而生中，強(qiáng)酸跟強(qiáng)堿發(fā)生中和反應(yīng)而生成成1molH1molH2 20 0，這時的反應(yīng)熱叫做中和熱，這時的反應(yīng)熱叫做中和熱. .QQ: : 中和反應(yīng)放出的熱量。中和反應(yīng)放出的熱量。mm：反應(yīng)混合液的質(zhì)量。：反應(yīng)混合液的質(zhì)量。c c：反應(yīng)混合液的比熱容。：反應(yīng)混合液的比熱容。比比 t t：反應(yīng)前后溶液溫度的差值。：反應(yīng)前后溶液溫度的差值。(2).實(shí)驗(yàn)原理：實(shí)驗(yàn)原理：Q =（V酸酸酸酸V

3、堿堿堿堿）*c*（t2t1）Q Q = =m c m c t t 酸、堿反應(yīng)時，我們用的是它的稀溶液，它酸、堿反應(yīng)時，我們用的是它的稀溶液，它們的質(zhì)量應(yīng)怎樣得到？們的質(zhì)量應(yīng)怎樣得到？量出它們的體積，再乘以它們的密度即可。量出它們的體積，再乘以它們的密度即可。 Q =（V酸酸酸酸V堿堿堿堿）c（t2t1） Q =m c t已知已知 V酸酸=V堿堿=50 mL。 c酸酸= c堿堿=0.50 mol/L。 酸酸=堿堿=1 g/cm3 c=4.18 J/（g）請把以上數(shù)據(jù)代入式請把以上數(shù)據(jù)代入式,得出得出Q的表示式。的表示式。Q = 0.418（t2t1）kJ 本實(shí)驗(yàn)中，我們所用一元酸、一元堿的體積均

4、為本實(shí)驗(yàn)中，我們所用一元酸、一元堿的體積均為50 mL,它它 們的濃度均為們的濃度均為0.50 mol/L。由于是稀溶液，且為了計算簡便，。由于是稀溶液，且為了計算簡便，我們近似地認(rèn)為，所用酸、堿溶液的密度均為我們近似地認(rèn)為，所用酸、堿溶液的密度均為1 g/cm3，且，且中和后所得溶液的比熱容為中和后所得溶液的比熱容為 4.18 J/（g)思考：式表示的是中和熱嗎？為什么？思考：式表示的是中和熱嗎？為什么？H= 0.418 （t2t1）0.025kJ/mol（3）實(shí)驗(yàn)步驟：）實(shí)驗(yàn)步驟：1.1.在大燒杯底部墊泡沫塑料（或紙條），在大燒杯底部墊泡沫塑料（或紙條），使放使放入的小燒杯杯口與大燒杯杯口

5、相平入的小燒杯杯口與大燒杯杯口相平。然后再在。然后再在大、小燒杯之間填滿碎泡沫塑料（或紙條），大、小燒杯之間填滿碎泡沫塑料（或紙條），大燒杯上用泡沫塑料板（或硬紙板）作蓋板，大燒杯上用泡沫塑料板（或硬紙板）作蓋板，在板中間開兩個小孔，正好使溫度計和環(huán)形玻在板中間開兩個小孔，正好使溫度計和環(huán)形玻璃攪拌棒通過，如下圖所示。璃攪拌棒通過，如下圖所示。中和熱的測定中和熱的測定a.兩杯口相平，可使蓋板把兩杯口相平，可使蓋板把杯口盡量蓋嚴(yán)，從而減少熱杯口盡量蓋嚴(yán)，從而減少熱量損失；量損失；b.填碎紙條的作用是為了達(dá)到保溫隔熱、填碎紙條的作用是為了達(dá)到保溫隔熱、減少實(shí)驗(yàn)過程中熱量損失的目的。若換減少實(shí)驗(yàn)過程

6、中熱量損失的目的。若換用隔熱、密封性能更好的裝置（如保溫用隔熱、密封性能更好的裝置（如保溫杯）會使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更準(zhǔn)確。杯）會使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更準(zhǔn)確。2.用一個量筒最取用一個量筒最取50 mL 0.50 mol/L鹽酸，倒入小鹽酸，倒入小燒杯中，并用溫度計測量鹽酸的溫度，記錄。燒杯中，并用溫度計測量鹽酸的溫度，記錄。然后然后把溫度計上的酸用水沖洗干凈把溫度計上的酸用水沖洗干凈。溫度計上的酸為何要用水沖洗干凈？沖洗后的溶溫度計上的酸為何要用水沖洗干凈？沖洗后的溶液能否倒入小燒杯？為什么？液能否倒入小燒杯？為什么？ 因?yàn)樵摐囟扔嬤€要用來測堿液的溫度，若不沖因?yàn)樵摐囟扔嬤€要用來測堿液的溫度，若不沖洗，溫度計上的

7、酸會和堿發(fā)生中和反應(yīng)而使熱量散洗，溫度計上的酸會和堿發(fā)生中和反應(yīng)而使熱量散失，故要沖洗干凈；失，故要沖洗干凈；沖洗后的溶液不能倒入小燒杯，沖洗后的溶液不能倒入小燒杯，若倒入，會使總?cè)芤旱馁|(zhì)量增加，而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果若倒入，會使總?cè)芤旱馁|(zhì)量增加，而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果誤差。誤差。3.用另一個量筒量取用另一個量筒量取50 mL 0.50 mol/L NaOH溶液，溶液，并用溫度計測量并用溫度計測量NaOH溶液的溫度，記錄。把溫度計溶液的溫度，記錄。把溫度計和環(huán)形玻璃攪拌棒放入小燒杯的鹽酸中，并把量筒中和環(huán)形玻璃攪拌棒放入小燒杯的鹽酸中，并把量筒中的的NaOH溶液一次倒入小燒杯。溶液一次倒入小燒杯。. 酸、堿混

8、合時，為何要把量筒中的酸、堿混合時，為何要把量筒中的NaOHNaOH溶液一次溶液一次倒入小燒杯而不能緩緩倒入？倒入小燒杯而不能緩緩倒入？.因?yàn)楸緦?shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是測反應(yīng)的反應(yīng)熱，若動作因?yàn)楸緦?shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是測反應(yīng)的反應(yīng)熱，若動作遲緩，將會使熱量損失而使誤差增大。遲緩，將會使熱量損失而使誤差增大。4. 4. 用環(huán)形玻璃攪拌棒輕輕攪動溶液，并準(zhǔn)確讀取混用環(huán)形玻璃攪拌棒輕輕攪動溶液，并準(zhǔn)確讀取混合溶液的合溶液的最高溫度最高溫度，記為終止溫度，記入下表。，記為終止溫度，記入下表。 實(shí)驗(yàn)中能否用環(huán)形銅絲攪拌棒代替環(huán)形玻璃攪拌棒？實(shí)驗(yàn)中能否用環(huán)形銅絲攪拌棒代替環(huán)形玻璃攪拌棒？為什么？為什么？不能。因?yàn)殂~絲易導(dǎo)熱，使

9、熱量損失較大不能。因?yàn)殂~絲易導(dǎo)熱，使熱量損失較大 溫度溫度實(shí)驗(yàn)次數(shù)實(shí)驗(yàn)次數(shù)起始溫度起始溫度t t1 1/終止溫度終止溫度t t2 2/溫度差溫度差(t(t2 2-t-t1 1)/)/HClHClNaOHNaOH平均值平均值1 12 23 324.5022.0025.0025.0022.4025.2026.5025.6028.4524.7522.2025.101.753.403.35請算出中和熱請算出中和熱H= 5.重復(fù)實(shí)驗(yàn)三次，取測量所得數(shù)據(jù)的平均值重復(fù)實(shí)驗(yàn)三次，取測量所得數(shù)據(jù)的平均值 作為計算依據(jù)。作為計算依據(jù)。 H+(aq)+OH(aq)=H2O(l) = -57.3 kJ/molH注：注

10、：強(qiáng)酸與弱堿反應(yīng)，強(qiáng)堿與弱酸、弱酸和弱強(qiáng)酸與弱堿反應(yīng)，強(qiáng)堿與弱酸、弱酸和弱堿堿反應(yīng)生成反應(yīng)生成1molH2O放出的熱小于放出的熱小于57.3KJ/mol注意標(biāo)注意標(biāo)明狀態(tài)明狀態(tài) 因弱酸弱堿電離吸熱，會使測得中和熱的因弱酸弱堿電離吸熱，會使測得中和熱的數(shù)值偏低數(shù)值偏低.問題探究問題探究有人建議用有人建議用50mL0.55mol/LNaOH50mL0.55mol/LNaOH進(jìn)行上述進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)，測得的中和熱數(shù)值會更加準(zhǔn)確。實(shí)驗(yàn)，測得的中和熱數(shù)值會更加準(zhǔn)確。為什么？為什么？ 可以保證鹽酸完全反應(yīng)?？梢员ＷC鹽酸完全反應(yīng)。使測得的熱量更加準(zhǔn)確。使測得的熱量更加準(zhǔn)確。討論討論1.本實(shí)驗(yàn)中若把本實(shí)驗(yàn)中若把5

11、0 mL 0.50 mol/L的鹽酸改為的鹽酸改為50 mL 0.50 mol/L醋酸，所測結(jié)果是否會有所變化？醋酸，所測結(jié)果是否會有所變化？為什么？為什么？2.若改用若改用100 mL 0.50 mol/L的鹽酸和的鹽酸和100 mL 0.55 mol/L的的NaOH溶液，所測中和熱的數(shù)值是否約為本溶液，所測中和熱的數(shù)值是否約為本實(shí)驗(yàn)結(jié)果的二倍（假定各步操作沒有失誤）？實(shí)驗(yàn)結(jié)果的二倍（假定各步操作沒有失誤）？答案：答案：1.會有所變化。因?yàn)榇姿釣槿蹼娊赓|(zhì)，其電會有所變化。因?yàn)榇姿釣槿蹼娊赓|(zhì)，其電離時要吸熱，故將使測得結(jié)果偏小。離時要吸熱，故將使測得結(jié)果偏小。2.否。因中和熱是指酸與堿發(fā)生中和

12、反應(yīng)生成否。因中和熱是指酸與堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1 mol H2O時放出的熱量，其數(shù)值與反應(yīng)物的量的時放出的熱量，其數(shù)值與反應(yīng)物的量的多少無關(guān)，故所測結(jié)果應(yīng)基本和本次實(shí)驗(yàn)結(jié)果相多少無關(guān)，故所測結(jié)果應(yīng)基本和本次實(shí)驗(yàn)結(jié)果相同（若所有操作都準(zhǔn)確無誤，且無熱量損失，則同（若所有操作都準(zhǔn)確無誤，且無熱量損失，則二者結(jié)果相同）。二者結(jié)果相同）。概念辨析概念辨析若將若將1L1mol/LNaOH1L1mol/LNaOH溶液中加入稀醋酸、溶液中加入稀醋酸、濃硫酸、稀硝酸，恰好完全反應(yīng)時的熱濃硫酸、稀硝酸，恰好完全反應(yīng)時的熱效應(yīng)分別為效應(yīng)分別為H H1 1、H H2 2 、H H3 3 ；則三者；則三者的大小的大小

13、關(guān)系為關(guān)系為 。H H1 1 H H3 3 H H2 2 C(s)+1/2OC(s)+1/2O2 2(g)=CO(g) (g)=CO(g) H H1 1=? =? CO(g)+1/2OCO(g)+1/2O2 2(g)= CO(g)= CO2 2(g) (g) H H2 2=-283.0kJ/mol=-283.0kJ/molC(s)+OC(s)+O2 2(g)=CO(g)=CO2 2(g) (g) H H3 3=-393.5kJ/mol=-393.5kJ/mol 化學(xué)反應(yīng)的焓變（化學(xué)反應(yīng)的焓變（ H H）只與反應(yīng)體系的）只與反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，而與反應(yīng)的途徑無關(guān)。始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，而與反應(yīng)的

14、途徑無關(guān)。問題討論：問題討論：C(s)+1/2O2(g)=CO(g) H1？CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) H2-283.0 kJ/molC(s)+O2(g)=CO2(g) H3-393.5 kJ/mol+)H1 + H2 = H3 H1 = H3 H2 = -393.5 kJ/mol (-283.0 kJ/mol) = -110.5 kJ/mol問題討論：問題討論：1.1.蓋斯定律的內(nèi)容蓋斯定律的內(nèi)容: : 不管化學(xué)反應(yīng)是一步完成或分幾步完成不管化學(xué)反應(yīng)是一步完成或分幾步完成, ,其反應(yīng)熱是相同其反應(yīng)熱是相同. .換句話說換句話說, ,化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)體系

15、的只與反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)始態(tài)和終態(tài)有關(guān)有關(guān), ,而與反應(yīng)的而與反應(yīng)的途途徑無關(guān)。徑無關(guān)。勢能的變化與上山的途徑無關(guān)勢能的變化與上山的途徑無關(guān)HH1+H22.蓋斯定律直觀化 CO(g)C(s)CO2(g)H2H1H3H2H1H3= +實(shí)例實(shí)例1 若多步化學(xué)反應(yīng)相加可得到新的化學(xué)若多步化學(xué)反應(yīng)相加可得到新的化學(xué)反應(yīng)，則新反應(yīng)的反應(yīng)熱即為上述多步反應(yīng)反應(yīng)，則新反應(yīng)的反應(yīng)熱即為上述多步反應(yīng)的反應(yīng)熱之和。的反應(yīng)熱之和?？偨Y(jié)規(guī)律總結(jié)規(guī)律： 有些化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行很慢或不易直接發(fā)生，有些化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行很慢或不易直接發(fā)生，很難直接測得這些反應(yīng)的反應(yīng)熱，可通過蓋很難直接測得這些反應(yīng)的反應(yīng)熱，可通過蓋斯定律獲得它們的反

16、應(yīng)熱數(shù)據(jù)。斯定律獲得它們的反應(yīng)熱數(shù)據(jù)。2蓋斯定律的應(yīng)用關(guān)鍵：關(guān)鍵：目標(biāo)方程式的目標(biāo)方程式的“四則運(yùn)算式四則運(yùn)算式”的導(dǎo)出。的導(dǎo)出。方法：寫出目標(biāo)方程式確定方法：寫出目標(biāo)方程式確定“過渡物質(zhì)過渡物質(zhì)”（要消去的物質(zhì)）（要消去的物質(zhì)）然后用然后用消元法消元法逐一消去逐一消去“過渡物質(zhì)過渡物質(zhì)”，導(dǎo)出，導(dǎo)出“四則運(yùn)算式四則運(yùn)算式”。例例1 1、已知：、已知： H H2 2O(g)=HO(g)=H2 2O(l) O(l) H H2 2=-=-44kJ/mol 44kJ/mol H H2 2(g)+1/2O(g)+1/2O2 2(g)=H(g)=H2 2O(g) O(g) H H1 1=-241.8kJ/mol=-241.8kJ/mol 那么，那么，H H2 2的燃燒熱的燃燒熱H H是多少？是多少？H H2 2(g)+1/2O(g)+1/2O2 2(g)=H(g)=H2 2O(l) O(l) H=H=？kJ/molkJ/molH=H=H H1 1+ +H H2 2=-285.8kJ/mol=-285.8kJ/mol已知：金剛石、石墨的熱化學(xué)方程式：已知