反應(yīng)熱的測量及計算

反應(yīng)熱的測量與計算專題1化學(xué)反應(yīng)與能量變化第一單元化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)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(yīng)的熱化學(xué)方程式。練習(xí)2：N2(g)與H2(g)反應(yīng)生成17gNH3(g)，放出46.1kJ熱量，寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式練習(xí)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？一、反應(yīng)熱的測量【活動與探究】閱讀課本p6實驗，了解實驗原理和步驟.最直接的方法是通過實驗測得。（1）實驗藥品：50mL、0.50mol/L的鹽酸和50mL、0.50mol/L氫氧化鈉溶液（2）實驗儀器：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①用量筒量取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。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？

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(yīng)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?cè)芤旱馁|(zhì)量增加，而導(dǎo)致實驗結(jié)果誤差。（3）.實驗步驟：②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。把溫度計和環(huán)形玻璃攪拌棒放入小燒杯的鹽酸中，并把量筒中的NaOH溶液一次倒入小燒杯。.酸、堿混合時，為何要把量筒中的NaOH溶液一次倒入小燒杯而不能緩緩倒入？.因為本實驗的關(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。③用環(huán)形玻璃攪拌棒輕輕攪動溶液，并準(zhǔn)確讀取混合溶液的最高溫度，記為終止溫度，記入下表。

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？不能。因為銅絲易導(dǎo)熱，使熱量損失較大④重復(fù)實驗三次，取測量所得數(shù)據(jù)的平均值作為計算依據(jù)。

思考:1、量熱計直接測得的數(shù)據(jù)是什么？是焓變的數(shù)值嗎？是體系溫度的變化2、根據(jù)體系溫度變化可以求得什么物理量？可以求得反應(yīng)吸收或放出的熱量Q=cmΔt4、問題與討論1）有人建議用50mL0.55mol/LNaOH進行上述實驗，測得的中和熱數(shù)值會更加準(zhǔn)確。為什么？可以保證鹽酸完全反應(yīng)。使測得的熱量更準(zhǔn)確。2）如果用同樣的方法測定氫氧化鉀與鹽酸反應(yīng)、氫氧化鈉與硝酸反應(yīng)的反應(yīng)熱，請預(yù)測其反應(yīng)熱是否相同，并設(shè)計實驗方案加以驗證。實驗的結(jié)果相同，因為三個反應(yīng)的本質(zhì)一樣，都是H++OH-=H2O。☆中和熱

概念:在稀溶液中,酸與堿中和反應(yīng)生成1molH2O,這時的反應(yīng)熱叫中和熱.H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l);△H=—57.3kJ.moL-1表示強酸與強堿在稀溶液中發(fā)生中和反應(yīng)的熱化學(xué)方程式NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)△H=—57.3kJ.moL-1KOH(aq)+HNO3(aq)=KNO3(aq)+H2O(l)△H=—57.3kJ.moL-1NaOH(aq)+1/2H2SO4(aq)=1/2Na2SO4(aq)+H2O(l)△H=—57.3kJ.moL-12NaOH(aq)+H2SO4(aq)=Na2SO4(aq)+2H2O(l)△H=—114.6kJ.moL-1問題探究判斷下列實驗操作對中和熱測定的數(shù)值有如何影響？填變大變小或者不變。①用相同濃度和體積的氨水代替NaOH溶液進行實驗②用相同濃度和體積的醋酸代替稀鹽酸溶液進行實驗變小;因為一水合氨為弱電解質(zhì)，其電離時要吸熱，故將使測得結(jié)果偏小。③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(jié)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(yīng)生成1molH2O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)基本和本次實驗結(jié)果相同（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）。例、在量熱計中(如圖)將100mL0.50mol/L的CH3COOH溶液與100mL0.55mol/LNaOH溶液混合，溫度從298.0K升高到300.7K。已知量熱計的熱容常數(shù)(量熱計各部件每升高1K所需要的熱量)是150.5J/K，溶液密度均為1g/mL，生成溶液的比熱容c＝4.18J/(g·K)。(1)CH3COOH的中和熱ΔH＝______________。(2)CH3COOH的中和熱的文獻值為－56.1kJ·mol－1，你認(rèn)為(1)中測得的實驗值偏差可能的原因是__________。－53.28kJ·mol－1①量熱計的保溫瓶絕熱效果不好；②酸堿混合不迅速；③溫度計不夠精確(3)實驗中NaOH過量的目的是_____________________。(4)你認(rèn)為CH3COOH的中和熱與HCl的中和熱數(shù)值相比，________較大，其原因是______________________。保證CH3COOH完全被中和，從而提高實驗準(zhǔn)確度HClCH3COOH是弱酸，電離吸熱1.標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(yīng)熱。二、標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱與熱值關(guān)于燃燒熱的理解：①研究條件：25℃,101kPa②反應(yīng)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(zhuǎn)變成對應(yīng)的穩(wěn)定物：如：C→CO2(g)；H→H2O(l)；S→SO2(g)；Cl→HCl(g)；N→N2(g)概念辨析1.下列各組物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)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)；=-285.8

kJ/molHH2(g)+1/2O2(g)=H2O(g)；=-241.8

kJ/molH2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)；=-483.6

kJ/molH2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)；=-571.6

kJ/molH2.已知熱化學(xué)方程式：則氫氣的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱為：＿＿＿＿＿＿＿＿285.8kJ/mol3．下列熱化學(xué)方程式書寫正確的是(ΔH的絕對值均正確)()A．C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(g)ΔH＝－1367.0kJ/mol(燃燒熱)B．NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)ΔH＝＋57.3kJ/mol(中和熱)C．S(s)＋O2(g)===SO2(g)ΔH＝－296.8kJ/mol(反應(yīng)熱)D．2NO2===O2＋2NOΔH＝＋116.2kJ/mol(反應(yīng)熱)【答案】CD小結(jié)：標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱和中和熱的區(qū)別與聯(lián)系1mol反應(yīng)物完全燃燒時放出的熱量；不同反應(yīng)物，標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱不同。生成1mol水時放出的熱量；強酸與強堿的中和熱都約為57.3kJ/mol。標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱中和熱相同點不同點能量變化H標(biāo)準(zhǔn)含義放熱反應(yīng)H＜0；單位：kJ/mol1mol可燃物生成1mol水三、反應(yīng)熱的計算例1已知下列熱化學(xué)方程式：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)ΔH＝－483.6kJ·mol－1，則的ΔH＝－241.8kJ·mol－1,2H2O(g)===2H2(g)＋O2(g)的ΔH＝483.6kJ·mol－1。【交流與討論】如何測定C(s)+1/2O2(g)==CO(g)的反應(yīng)熱△H？①能直接測定嗎？如何測？②若不能直接測，怎么辦？例2已知：①C(s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH1＝－

393.5kJ·mol－1②C(s)+1/2O2(g)=CO(g)ΔH2＝？kJ·mol－1

③CO(g)＋1/2O2(g)===CO2(g)ΔH3＝－

283.0kJ·mol－1

你能從方程式疊加的角度分析這三個方程式存在的關(guān)系嗎？反應(yīng)熱之間的數(shù)量關(guān)系呢？①=②+③ΔH1=ΔH2+ΔH3從方程式的意義著手分析，你想到了什么？－

110.5適時歸納：若一個化學(xué)反應(yīng)由始態(tài)轉(zhuǎn)化為終態(tài)可通過不同的途徑(如圖)，則ΔH與ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH4、ΔH5之間有何關(guān)系？ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝ΔH3＋ΔH4＋ΔH5蓋斯定律

不管化學(xué)反應(yīng)是一步完成或分幾步完成，其總的熱效應(yīng)是完全相同的?；瘜W(xué)反應(yīng)的焓變（ΔH）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)。蓋斯定律應(yīng)用（1）若一個反應(yīng)的焓變△H=akJ·mol1，則其逆反應(yīng)的焓變△H=-akJ·mol1（2）若一個化學(xué)反應(yīng)方程式可由另外幾個反應(yīng)的化學(xué)方程式相加減而得到，則該反應(yīng)的焓變亦可以由這幾個反應(yīng)的焓變相加減而得到。例3：根據(jù)下列反應(yīng)的焓變，計算C（石墨）與H2(g)反應(yīng)生成1molC2H2(g)的焓變。①C(石墨)+O2(g)=CO2(g)ΔH1=－393.5kJ.mol-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)=+226.8kJ.mol-1

注意：1、計量數(shù)的變化與反應(yīng)熱數(shù)值的變化要對應(yīng)2、反應(yīng)方向發(fā)生改變反應(yīng)熱的符號也要改變練習(xí)1：發(fā)射火箭，所用的能量來自于N2H4（肼）在NO2中燃燒，生成N2、液態(tài)H2O。已知：N2(g)+2O2(g)==2NO2(g)△H1=+67.2kJ.mol-1

N2H4(g)+O2(g)==N2(g)+2H2O(l)△H2=－534kJ.mol-1

請寫出發(fā)射火箭反應(yīng)的熱化學(xué)方程式。2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(l)△H=－1135.2kJ.mol-1

練習(xí)2：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

練習(xí)3、同素異形體相互轉(zhuǎn)化但反應(yīng)熱相當(dāng)小而且轉(zhuǎn)化速率慢，有時還很不完全，測定反應(yīng)熱很困難?，F(xiàn)在可根據(jù)蓋斯提出的觀點“不管化學(xué)反應(yīng)是一步完成或分幾步完成，這個總過程的熱效應(yīng)是相同的”。已知：P4(s、白磷)+5O2(g)=P4O10(s)；=-2983.2

kJ.mol-1H1P(s、紅磷)+5/4O2(g)=1/4P4O10(s)；=-738.5

kJ.mol-1H2試寫出白磷轉(zhuǎn)化為紅磷的熱化學(xué)方程式

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