反應熱的測量與計算

關于反應熱的測量與計算第一頁，共三十七頁，2022年，8月28日例：25℃時，1克甲烷氣體完全燃燒生成CO2氣體和液態(tài)水，放出55.64kJ熱量，寫出該反應的熱化學方程式。練習2：N2(g)與H2(g)反應生成17gNH3(g)，放出46.1kJ熱量，寫出該反應的熱化學方程式練習3：發(fā)射衛(wèi)星時可用肼（N2H4）作燃料，已知在298K時1克肼氣體燃燒生成N2和水蒸氣，放出16.7KJ的能量。能量的數(shù)據(jù)如何得到？第二頁，共三十七頁，2022年，8月28日

1.在最初，一些基本的、容易控制的反應的焓變是通過實驗測定的；

2.后來，一些難以控制的反應的焓變是在此基礎上，通過間接計算獲得的。第三頁，共三十七頁，2022年，8月28日一、反應熱的測量

幾個相關概念間的關系

反應熱中和熱燃燒熱…….第四頁，共三十七頁，2022年，8月28日1.中和熱的定義：

在稀溶液中，強酸跟強堿發(fā)生中和反應而生成1molH2O，這時的反應熱叫做中和熱。第五頁，共三十七頁，2022年，8月28日2.實驗步驟：（1）.在大燒杯底部墊泡沫塑料（或紙條），使放入的小燒杯杯口與大燒杯杯口相平。然后再在大、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，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。中和熱的測定問題1：大、小燒杯放置時，為何要使兩杯口相平？填碎紙條的作用是什么？對此裝置，你有何更好的建議？答案：兩杯口相平，可使蓋板把杯口盡量蓋嚴，從而減少熱量損失；填碎紙條的作用是為了達到保溫隔熱、減少實驗過程中熱量損失的目的。若換用隔熱、密封性能更好的裝置（如保溫杯）會使實驗結果更準確。第六頁，共三十七頁，2022年，8月28日（2）.用一個量筒量取50mL0.50mol/L鹽酸，倒入小燒杯中，并用溫度計測量鹽酸的溫度，記錄。然后把溫度計上的酸用水沖洗干凈。問題2：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？

答案：因為該溫度計還要用來測堿液的溫度，若不沖洗，溫度計上的酸會和堿發(fā)生中和反應而使熱量散失，故要沖洗干凈；沖洗后的溶液不能倒入小燒杯，若倒入，會使總溶液的質(zhì)量增加，而導致實驗結果誤差。2.實驗步驟：第七頁，共三十七頁，2022年，8月28日2.實驗步驟：（3）.用另一個量筒量取50mL0.50mol/LNaOH溶液，并用溫度計測量NaOH溶液的溫度，記錄。將量筒中的氫氧化鈉溶液迅速倒入盛有鹽酸的簡易量熱計中(注意不要灑到外面），立即蓋上蓋板。問題3：酸、堿混合時，為何要把量筒中的NaOH溶液立即倒入小燒杯而不能緩緩倒入？

因為本實驗的關鍵是測反應的反應熱，若動作遲緩，將會使熱量損失而使誤差增大。第八頁，共三十七頁，2022年，8月28日2.實驗步驟：（4）.用環(huán)形玻璃攪拌棒輕輕攪動溶液，并準確讀取混合溶液的最高溫度，記為終止溫度，記入下表。問題4：實驗中能否用環(huán)形銅絲攪拌棒代替環(huán)形玻璃攪拌棒？為什么？答案：不能。因為銅絲易導熱，使熱量損失較大。第九頁，共三十七頁，2022年，8月28日2.實驗步驟：（5）.重復實驗三次，取測量所得數(shù)據(jù)的平均值作為計算依據(jù)。第十頁，共三十七頁，2022年，8月28日（6）.數(shù)據(jù)處理2.實驗步驟：a.取三次測量所得數(shù)據(jù)的平均值作為計算依據(jù).

如果某一次實驗的數(shù)據(jù)與另外兩次實驗的數(shù)據(jù)差異明顯，怎么辦？次數(shù)123起始溫度t1/oc終止溫度溫度差t2/oct/oc鹽酸氫氧化鈉平均值24.525.022.022.425.025.424.7522.225.226.525.428.21.753.23.0Δ第十一頁，共三十七頁，2022年，8月28日1.量取溶液的體積有誤差（測量結果是按50mL的酸、堿進行計算，若實際量取時，多于50mL或小于50mL都會造成誤差）2.溫度計的讀數(shù)有誤。3.實驗過程中有液體灑在外面。4.混合酸、堿溶液時，動作緩慢，導致實驗誤差。5.隔熱操作不到位，致使實驗過程中熱量損失而導致誤差。6.測了酸后的溫度計未用水清洗而便立即去測堿的溫度，致使熱量損失而引起誤差。分析可能產(chǎn)生的誤差。第十二頁，共三十七頁，2022年，8月28日b.計算反應熱：△H＝Q/n＝cm△t/nn＝0.50mol·L－1×0.050L＝0.025molc＝4.18J/(g·℃)△t＝(t2－t1)=3.1

℃△H＝－

4.18×10-3kJ/(g·℃)×100g×△t0.50mol·L－1×0.050L0.0250.418△t△H＝－

kJ.mol-1m＝m1＋m2＝100g第十三頁，共三十七頁，2022年，8月28日3.實驗成功的關鍵防止熱量的散失.

為了達到此目的，實驗過程中采取了哪些措施？

雙層燒杯、碎泡沫塑料、蓋板.第十四頁，共三十七頁，2022年，8月28日4.實驗注意事項a.為了保證0.50mol·L－1的鹽酸完全被NaOH中和，可以采用0.55mol·L－1NaOH溶液，使堿稍稍過量，因為過量的堿并不參加中和反應.b.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.c.要使用同一支溫度計.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).第十五頁，共三十七頁，2022年，8月28日d.操作時動作要快，盡量減少熱量的散失.

e.實驗中若用弱酸代替強酸，或用弱堿代替強堿，因中和過程中電離吸熱，會使測得中和熱的數(shù)值偏低.第十六頁，共三十七頁，2022年，8月28日H+(aq)+OH-(aq)=H2-1表示強酸與強堿在稀溶液中發(fā)生中和反應的熱化學方程式NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2-1KOH(aq)+HNO3(aq)=KNO3(aq)+H2-1NaOH(aq)+1/2H2SO4(aq)=1/2Na2SO4(aq)+H2O(l)-12NaOH(aq)+H2SO4(aq)=Na2SO4(aq)+2H2O(l)-1【觀察與思考】：第十七頁，共三十七頁，2022年，8月28日若實驗中改用100mL0.50mol/L的鹽酸和100mL0.50mol/L的NaOH溶液，所測中和熱的數(shù)值是否約為本實驗結果的二倍（假定各步操作沒有失誤）？否。

因中和熱是指酸與堿發(fā)生中和反應生成1molH2O時放出的熱量，其數(shù)值與反應物的量的多少無關，故所測結果應基本和本次實驗結果相同（若所有操作都準確無誤，且無熱量損失，則二者結果相同）。第十八頁，共三十七頁，2022年，8月28日二、反應熱的計算【交流與討論】如何測定C(s)+1/2O2(g)==CO(g)的反應熱△H？①能直接測定嗎？如何測？②若不能直接測，怎么辦？不能直接測定第十九頁，共三十七頁，2022年，8月28日蓋斯定律

一個化學反應，不論是一步完成，還是分幾步完成，其總的熱效應是完全相同的。

即：化學反應的焓變（ΔH）只與反應體系的始態(tài)和終態(tài)有關，而與反應的途徑無關。第二十頁，共三十七頁，2022年，8月28日△H＝△H1+△H2蓋斯定律直觀化第二十一頁，共三十七頁，2022年，8月28日已知C(s)+O2(g)==CO2(g)ΔH1=-393.5kJ/molCO(g)+1/2O2(g)==CO2(g)ΔH2=-283.0kJ/mol求C(s)+1/2O2(g)==CO(g)ΔH3=？CO(g)C(s)CO2(g)H3H1H2H2H1H3=

+第二十二頁，共三十七頁，2022年，8月28日C(s)+1/2O2(g)==CO(g)△H1＝？CO(g)+1/2O2(g)==CO2(g)△H2＝-283.0kJ/molC(s)+O2(g)==CO2(g)△H3＝-393.5kJ/mol+)△H1+△H2=△H3

∴△H1=△H3

－△H2

=-393.5kJ/mol－(-283.0kJ/mol)=-110.5kJ/mol第二十三頁，共三十七頁，2022年，8月28日蓋斯定律應用（1）若一個反應的焓變△H=akJ·mol1，則其逆反應的焓變△H=-akJ·mol1（2）若一個化學反應方程式可由另外幾個反應的化學方程式相加減而得到，則該反應的焓變亦可以由這幾個反應的焓變相加減而得到。注意：1、計量數(shù)的變化與反應熱數(shù)值的變化要對應2、反應方向發(fā)生改變反應熱的符號也要改變第二十四頁，共三十七頁，2022年，8月28日例1：已知：請計算下列反應的焓變。（1）氫氣與氯氣反應生成1mol氯化氫氣體(2)氯化氫氣體分解生成1mol氫氣和1mol氯氣H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)=-184.6kJ.mol-1HΔH=-92.3kJ.mol-1ΔH=+184.6kJ.mol-1第二十五頁，共三十七頁，2022年，8月28日例2：根據(jù)下列反應的焓變，計算C（石墨）與H2(g)反應生成1molC2H2(g)的焓變。①C(石墨)+O2(g)=CO2(g)ΔH1-1②2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H2=－571.6kJ.mol-1③2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l)△H3=－2599.2kJ.mol-1④2C(石墨)+H2

(g)=C2H2(g)ΔH=？④=2×①+1/2×②－1/2×

③ΔH

=2×ΔH1+1/2×△H2

－1/2×

△H3＝２×（－393.5)+1/2×(－571.6)－1/2×(－2599.2)-1

第二十六頁，共三十七頁，2022年，8月28日自主歸納：解題步驟①確定待求的反應方程式；②找出待求方程式中各物質(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)計量數(shù)和位置的需要對已知方程式進行處理，或調(diào)整計量數(shù)，或調(diào)整反應方向；④實施疊加并檢驗上述分析的正確與否。第二十七頁，共三十七頁，2022年，8月28日練習：已知①CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)ΔH1=－283.0kJ.mol-1②H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)ΔH2=－285.8kJ.mol-1

③C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l)ΔH3=－

1370kJ.mol-1

計算④2CO(g)＋4H2(g)=H2O(l)＋C2H5OH(l)的ΔH

【解】：①×2+②×4-③=④

所以，ΔH＝ΔH1×2＋ΔH2×4－ΔH3

＝－283.2×2－285.8×4＋1370＝－339.2kJ.mol-1

第二十八頁，共三十七頁，2022年，8月28日能源的充分利用第二十九頁，共三十七頁，2022年，8月28日1.標準燃燒熱定義：

lmol可燃物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的物質(zhì)時放出的熱量，叫做該物質(zhì)的燃燒熱。在101kPa，25℃的條件下的燃燒熱又叫做標準燃燒熱。衡量燃料燃燒放出熱量大小的物理量2.熱值定義：在101kPa時，lg物質(zhì)完全燃燒的反應熱。一、標準燃燒熱與熱值第三十頁，共三十七頁，2022年，8月28日關于燃燒熱的理解：①研究條件：25℃,101kPa②反應程度：完全燃燒③燃燒物的物質(zhì)的量：1mol④研究內(nèi)容：放出的熱量。（ΔH<0，單位kJ/mol）⑤在未有特別說明的情況下，外界壓強一般指25℃，101kPa。所謂完全燃燒也是完全氧化，它是指物質(zhì)中的下列元素完全轉變成對應的穩(wěn)定物：如：C→CO2(g)；H→H2O(l)；S→SO2(g)；

Cl→HCl(g)；N→N2(g)第三十一頁，共三十七頁，2022年，8月28日【思考】燃燒放出的熱量與標準燃燒熱有什么不同？答：①燃燒放出的熱量與物質(zhì)的多少有關，燃燒的物質(zhì)越多，放出的熱量就越多。而標準燃燒熱規(guī)定是1mol的可燃物；②研究燃燒放出的熱量并未限定燃燒產(chǎn)物的形態(tài)，而研究標準燃燒熱必須是生成穩(wěn)定的氧化物。所以，不同量的同一物質(zhì)完全燃燒，放出的熱量可能不同，但標準燃燒熱是一定的。第三十二頁，共三十七頁，2022年，8月28日概念辨析：1.下列各組物質(zhì)的標準燃燒熱相等的是：（）A.碳和一氧化碳B.1mol碳和2mol碳C.1mol乙炔和2mol碳D.淀粉和纖維素BH2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)；=-285.8kJ/molHH2(