【核心素養(yǎng)目標(biāo)】人教版（2023）高二化學(xué)選擇性必修一1.1 反應(yīng)熱（第2課時(shí) 中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測(cè)定）

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第一節(jié)反應(yīng)熱

第2課時(shí)中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測(cè)定

人教版選擇性必修1

學(xué)習(xí)目標(biāo)

1.能解釋中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測(cè)定原理；能根據(jù)實(shí)驗(yàn)中測(cè)定并記錄的數(shù)據(jù)計(jì)算反應(yīng)熱。

2.會(huì)分析產(chǎn)生誤差的原因，并不斷完善和改進(jìn)測(cè)定方法。

學(xué)習(xí)目標(biāo)

通過對(duì)中和反應(yīng)熱實(shí)驗(yàn)測(cè)定、原理分析，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)從微觀的角度理解化學(xué)反應(yīng)、尊重科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)求學(xué)、勤于思考的態(tài)度，樹立透過現(xiàn)象看本質(zhì)的唯物主義觀點(diǎn)。

素養(yǎng)目標(biāo)

情境引入

反應(yīng)熱

1.含義：在等溫條件下，化學(xué)反應(yīng)體系向環(huán)境釋放或從環(huán)境吸收的熱量，稱為化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)，簡(jiǎn)稱反應(yīng)熱。

測(cè)量?jī)x器：

量熱計(jì)

測(cè)定原理：用溫度計(jì)測(cè)量反應(yīng)前后體系的溫度變化，根據(jù)有關(guān)物質(zhì)的比熱容等來計(jì)算反應(yīng)熱。

2.測(cè)定方法：

簡(jiǎn)易量熱計(jì)

全自動(dòng)等溫量熱計(jì)

保溫杯式量熱計(jì)

教學(xué)過程

實(shí)驗(yàn)探究——中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測(cè)定

在測(cè)定中和反應(yīng)的反應(yīng)熱時(shí)，實(shí)驗(yàn)原理是什么？應(yīng)該測(cè)量哪些數(shù)據(jù)？如何根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)計(jì)算反應(yīng)熱？為了提高測(cè)定的準(zhǔn)確度，應(yīng)該采取哪些措施？

思考交流：

教學(xué)過程

實(shí)驗(yàn)探究——中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測(cè)定

1.實(shí)驗(yàn)用品

儀器：簡(jiǎn)易量熱計(jì)

試劑：0.50mol/L鹽酸、

0.55mol/LNaOH溶液

簡(jiǎn)易量熱計(jì)

教學(xué)過程

使反應(yīng)物迅速混合，使反應(yīng)充分進(jìn)行，保持體系的溫度均勻。

測(cè)量反應(yīng)前后體系的溫度

反應(yīng)容器

起保溫作用

防止熱量散失

為了提高測(cè)定的準(zhǔn)確度，應(yīng)該采取哪些措施

起保溫作用

保溫

實(shí)驗(yàn)裝置

教學(xué)過程

2.實(shí)驗(yàn)步驟

a.用量筒量取50mL0.50mol/L鹽酸，打開杯蓋，倒入量熱計(jì)的內(nèi)筒，用溫度計(jì)測(cè)量鹽酸的溫度。用水沖洗干凈溫度計(jì)上的酸。

(1)反應(yīng)物溫度的測(cè)量

b.用另一個(gè)量筒量取50mL0.55mol/LNaOH溶液，用溫度計(jì)測(cè)量其溫度。

防止殘留的酸與堿反應(yīng)，

導(dǎo)致測(cè)量的t2數(shù)據(jù)不準(zhǔn)。

NaOH稍過量，確保鹽酸完全反應(yīng)

NaOH稍過量，確保鹽酸完全反應(yīng)

教學(xué)過程

打開杯蓋，將量筒中的NaOH溶液迅速倒入量熱計(jì)的內(nèi)筒，立即蓋上杯蓋，插入溫度計(jì)，用玻璃攪拌器勻速攪拌。密切關(guān)注溫度變化，將最高溫度記為反應(yīng)后體系的溫度（t2）。

(2)反應(yīng)后體系溫度的測(cè)量

減少熱量散失

教學(xué)過程

需要記錄哪些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)？如何處理這些數(shù)據(jù)？

①取鹽酸溫度和NaOH溶液溫度的平均值記為反應(yīng)前體系的溫度（t1）。計(jì)算溫度差（t2-t1），將數(shù)據(jù)填入下表。

②取三次測(cè)量所得溫度差的平均值作為計(jì)算依據(jù)。

③根據(jù)溫度差和比熱容等計(jì)算反應(yīng)熱。

(3)處理數(shù)據(jù)

實(shí)驗(yàn)次數(shù)反應(yīng)物的溫度/℃反應(yīng)前體系的溫度反應(yīng)后體系的溫度溫度差

鹽酸NaOH溶液t1/℃t2/℃（t2-t1）/℃

1

2

3

教學(xué)過程

【計(jì)算反應(yīng)熱】

（1）以三次測(cè)量所得數(shù)據(jù)的平均值為計(jì)算依據(jù)。

（2）為了計(jì)算方便，鹽酸和NaOH溶液的密度近似為1g/cm3。忽略實(shí)驗(yàn)裝置的比熱容。

（3）鹽酸質(zhì)量為m1、NaOH溶液質(zhì)量為m2，反應(yīng)后溶液比熱容c＝4.18J/(g·°C)，則實(shí)驗(yàn)中反應(yīng)放出的熱量為(m1＋m2)·c·(t2－t1)＝0.418(t2－t1)kJ，生成1molH2O時(shí)的反應(yīng)熱為：

教學(xué)過程

H＋(aq)＋OH－(aq)=H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1

大量實(shí)驗(yàn)測(cè)得，在25℃和101kPa下，強(qiáng)酸的稀溶液與強(qiáng)堿的稀溶液發(fā)生中和反應(yīng)生成1mol水時(shí)，放出57.3kJ的熱量。

教學(xué)過程

(1)測(cè)量鹽酸的溫度后，要將溫度計(jì)上的酸沖洗干凈后，再測(cè)量NaOH溶液的溫度，避免酸、堿在溫度計(jì)的表面反應(yīng)放熱而影響測(cè)量結(jié)果。

(2)實(shí)驗(yàn)中要用強(qiáng)酸、強(qiáng)堿的稀溶液(0.1～0.5mol·L－1)。

(3)測(cè)定中和熱不能用弱酸或弱堿，因弱酸、弱堿電離時(shí)吸收熱量而使測(cè)量數(shù)值偏低。

(4)中和熱的數(shù)值是57.3kJ·mol－1，測(cè)定時(shí)與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿的用量無關(guān)。

(5)加過量堿液使酸完全反應(yīng)，堿過量對(duì)中和熱測(cè)定沒有影響。

(6)數(shù)據(jù)處理時(shí)，相差較大的數(shù)據(jù)可能是偶然誤差引起的，應(yīng)舍去。

3.實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)

教學(xué)過程

(1)裝置中的環(huán)形玻璃攪拌棒能否用金屬(不與酸、堿反應(yīng))質(zhì)環(huán)形攪拌棒代替？為什么？

(2)能否用濃硫酸代替鹽酸？對(duì)結(jié)果會(huì)產(chǎn)生什么影響？

(3)能否用醋酸代替鹽酸或用氨水代替KOH溶液？對(duì)結(jié)果會(huì)產(chǎn)生什么影響？

4.思考討論

不能。原因是金屬質(zhì)環(huán)形攪拌棒易導(dǎo)熱，造成實(shí)驗(yàn)過程中熱量損失

不能。濃硫酸溶解于水時(shí)放熱，所測(cè)ΔH偏小，即ΔH－57.3kJ·mol－1

教學(xué)過程

5.誤差分析

以50mL0.50mol·L－1鹽酸與50mL0.55mol·L－1NaOH反應(yīng)為例

引起誤差的實(shí)驗(yàn)操作溫度差放出熱量

保溫措施不好

攪拌不充分

所用酸、堿濃度過大

用同濃度的氨水代替NaOH溶液

用同濃度的醋酸代替鹽酸

偏小

偏小

偏小

偏大

偏小

偏小

偏小

偏大

偏小

偏小

教學(xué)過程

典例1．

課堂練習(xí)

關(guān)于中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測(cè)定實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是()

A．為了使反應(yīng)進(jìn)行得更完全，可以使酸或堿適當(dāng)過量

B．為了使反應(yīng)充分，可以向酸(堿)中分次加入堿(酸)

C．中和反應(yīng)反應(yīng)熱測(cè)定的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與所用酸、堿的用量和種類均無關(guān)

D．用銅絲代替玻璃攪拌棒，會(huì)使中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測(cè)定值偏大

【答案】A

【解析】為了使反應(yīng)進(jìn)行得更完全，可以使酸或堿適當(dāng)過量，A正確；向酸(堿)中分次加入堿(酸)，會(huì)導(dǎo)致熱量損失較多，使實(shí)驗(yàn)誤差過大，B不正確；中和反應(yīng)反應(yīng)熱測(cè)定的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與所用酸、堿的用量無關(guān)，但是與所用酸、堿的種類有關(guān)，C不正確；用銅絲代替玻璃攪拌棒，銅絲是熱的良導(dǎo)體，造成熱量散失過多，會(huì)使中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測(cè)定值偏小，D不正確。

典例2．

課堂練習(xí)

下列有關(guān)中和熱的說法正確的是()

A.中和熱的熱化學(xué)方程式：H＋(l)＋OH－(l)=H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1

B.準(zhǔn)確測(cè)量中和熱的實(shí)驗(yàn)過程中，至少需測(cè)定溫度4次

C.玻璃攪拌器材料若用銅代替，則測(cè)量出的中和熱數(shù)值偏小

D.若稀酸溶液中H＋與稀堿溶液中OH－的物質(zhì)的量相等，則所測(cè)中和熱數(shù)值更準(zhǔn)確

【答案】C

【解析】A項(xiàng)，H＋和OH－不能用l符號(hào)，應(yīng)該用aq，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，每次實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量NaOH溶液的溫度，鹽酸的溫度，和反應(yīng)后的溫度，一般實(shí)驗(yàn)要重復(fù)操作，所以至少6次，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，銅容易導(dǎo)熱，使熱量損失，所以測(cè)量的中和熱數(shù)值偏小，正確；D項(xiàng)，當(dāng)酸和堿中的H＋和OH－物質(zhì)的量相等時(shí)，實(shí)驗(yàn)過程中稍有誤差就不能確定產(chǎn)生水的量，一般都是有一種物質(zhì)稍微過量，錯(cuò)誤。

典例3．

課堂練習(xí)

用一定濃度的NaOH溶液與稀鹽酸進(jìn)行中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測(cè)定實(shí)驗(yàn)時(shí)，測(cè)得生成1mol液態(tài)水時(shí)的ΔH>－57.3kJ·mol-1，產(chǎn)生這種偏差的原因不可能是()

A．實(shí)驗(yàn)用NaOH溶液的濃度過大

B．實(shí)驗(yàn)時(shí)攪拌速度慢

C．分2~3次把NaOH溶液倒入盛有稀鹽酸的小燒杯中

D．用量取完稀鹽酸的量筒直接量取氫氧化鈉溶液

【答案】A

【解析】NaOH溶液濃度過大，稀釋過程釋放熱量，導(dǎo)致測(cè)得生成1mol液態(tài)水時(shí)的ΔH－57.3kJ·mol-1，B不符合題意；分2~3次把NaOH溶液倒入盛有稀鹽酸的小燒杯中，導(dǎo)致熱量散失較多，測(cè)得生成1mol液態(tài)水時(shí)的ΔH>－57.3kJ·mol-1，C不符合題意；用量取完稀鹽酸的量筒直接量取氫氧化鈉溶液，氫氧化鈉部分被反應(yīng)，導(dǎo)致測(cè)得生成1mol液態(tài)水時(shí)的ΔH>－57.3kJ·mol-1，D不符合題意。

實(shí)驗(yàn)序號(hào)起始溫度t1/℃終止溫度t2/℃

鹽酸氫氧化鈉溶液120.020.123.2

220.220.423.4

320.320.324.2

420.520.623.6

假設(shè)鹽酸和氫氧化鈉溶液的密度都是1g·cm-3,又知中和反應(yīng)后生成的溶液的比熱容c=4.18J·g-1·℃-1。為了計(jì)算中和熱,某學(xué)生實(shí)驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)如下:依據(jù)該學(xué)生的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算,該實(shí)驗(yàn)測(cè)得的中和熱ΔH=(結(jié)果保留一位小數(shù))。

課堂練習(xí)

典例4．

【解析】四次實(shí)驗(yàn)(t2－t1)的值分別是3.15、

3.1、3.9、3.05，

第三次數(shù)據(jù)明顯偏大，故存在誤差而舍去，則最終取第1、2、4組三組實(shí)驗(yàn)的

平均值，為3.1，將其代入公式

計(jì)算即可。

ΔH=-51.8kJ·mol-1

課堂練習(xí)

教學(xué)過程

典例5．

某實(shí)驗(yàn)小組用0.50mol/LNaOH溶液和0.50mol/L硫酸溶液進(jìn)行中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測(cè)定。實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。

(1)儀器a的名稱是。

(2)取50mLNaOH溶液和30mL硫酸溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測(cè)得起止溫度差的平均值為4.0℃。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，實(shí)驗(yàn)后所得溶液的比熱容c=4.18J/(g·℃)。則計(jì)算得ΔH=(取小數(shù)點(diǎn)后一位)。

(3)上述實(shí)驗(yàn)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．用量筒量取NaOH溶液的體積時(shí)仰視刻度線讀數(shù)

c．分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸溶液的小燒杯中

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

課堂練習(xí)

【答案】(1)環(huán)形玻璃攪拌棒(2)－53.5kJ/mol(3)acd

【解析】(1)儀器a的名稱是環(huán)形玻璃攪拌棒。(2)ΔH=－

kJ/mol≈－53.5kJ/mol。

(3)－57.3kJ/mol<－53.5kJ/mol，則ΔH偏大。a項(xiàng)，