化学高二选修四同步学案：第2课时热化学方程式中和热的实验测定_word版

1、1第 2 课时 热化学方程式 中和热的实验测定【今日目标】1.认识热化学方程式的含义。能正确书写热化学方程式，并利用热化学方程式进行有关反应热的简单计算。 2 初步学习测定化学反应热的实验方法，并会误差分析。【学习过程】一、热化学方程式1.概念：能表示参加反应的物质的量和反应热的关系的化学方程式。2 意义热化学方程式不仅表明了化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的能量变化。如：1H2(g) + 2O2(g)=H2O(l) 出=285.8 kJ/mol ,1表示在 25C,101 kPa,1 mol 出与mol O2完全反应生成液态水时放出的热量是285.8 kJ。3 .书写氢气与碘蒸气化合

2、反应的能量(或热量)变化，可用下式表示：200CH2(g)+12(g)2HI(g)AH=14.9 kJ/mol,101KPa它与化学方程式 H2+ 12,2HI 相比较而言，其特点为：(1) 指明了反应的温度和压强，若在25C、101kPa 时进行的反应，可不注明。(2) 注明了各物质的状态： s(固体)、1(液体)或 g(气体)。(3) 在方程式的右边注明了AH的牛”或”及数值。【思考】(1)上述反应中若将化学计量数扩大一倍，其反应热如何变？若将该反应表示成 2HI(g) H2(g) + I2(g),其反应热又如何？【提示】(1)反应热数值也扩大一倍；(2) 丰 + 14.9 kJ/mol。

3、4、书写热化学方程式一一五注意”【思考】1热化学方程式中AH的正、负号如何确定？【提示】放热反应AH02同一物质的不同状态在写热化学方程式时的AH相同吗？【提示】不相同。3同一反应用不同的计量数来表示，热化学方程式中的AH相同吗？【提示】不相同。【注意事项】1.注意AH的符号AH只能写在热化学方程式的右边，且中间留空格。若为放热反应，AH为”；若为吸热反应，AH为牛”。1AH的单位一般为 kJ/mol 或 kJ mol。2 .注意测定条件反应热AH与测定条件(温度、压强等)有关，因此书写热化学方程式时应注意AH的测定条件。绝大多数AH是在 25C、101 kPa 下测定的，可不注明温度和压强。

4、23 .注意物质的聚集状态反应物和产物的聚集状态不同，反应热AH也不同。因此，书写热化学方程式必须注明物质的聚集状态。气体用“g”液体用“L”固体用“s”溶液用“aq。热化学方程式中不用标“f和“J。4 注意化学计量数由于AH与反应完成的物质的量有关，所以化学方程式中化学式前面的化学计量数必须与AH相对应，如果化学计量数加倍，则AH也要加倍。当反应逆向进行时，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反。5 .注意AH的单位关于AH的单位“ J/mol 并不是指每摩尔具体物质反应时伴随的能量变化是多少千焦，而是指给定形式的具_体反应以各物质的化学计量数来计量其物质的量时伴随的能量变化。【典例精析

5、】例 1、N2H4是一种高效清洁的火箭燃料。25 mol N2H4(g)完全燃烧生成氮气和气态水时，放出133.5 J 热量。则下列热化学方程式中正确的是()1 1 1A. 2N2H4(g)+ 2O2(g)= =2N2(g) + H2O(g);1出=+ 267 kJmolB. N2H4(g)+ O2(g)=N2(g) + 2H2O(g);1出=534 kJmolC. N2H4(g) + O2(g)=N2(g) + 2H2O(g);1出=+ 534 kJmolD. N2H4(g) + O2(g)=N2(g) + 2H2O(l)1出=一 133.5 kJ mol【解析】 该反应为放热反应，出0,

6、A、C 错；25 mol N2H4完全燃烧放出 133.5 J 的热量，则 1 mol N2H4完全燃烧放出热量为 534 kJ, B 正确；D 中 H2O 为液态， 出的值也不对。【答案】 B【解题方法】四看法”快速判断热化学方程式的正误：(1) 看各物质聚集状态是否正确：(2) 看AH的 牛”标注是否正确；看AH的单位是否为 kJ/mol;看反应热数值与化学计量数是否对应。例 2、已知在 25C,101 kPa 下，1 g C8H18(辛烷)燃烧生成二氧化碳和液态水时放出48.4 kJ 能量。表示上述反应的热化学方程式正确的是()25A. C8H18(l) + O2(g)=8CQ(g)+

7、9H2O(g)出=48.4 kJ/mol25B. QH18(I) + 2O2(g)=8CC2(g)+ 9 出 0(1)出=5 517.6 kJ/mol25C. QH18(I) + yO2(g)=8CCb(g) + 9 出 0(1)出=+ 5 517.6 kJ/mol25D. CsH18(l) + pO2(g)=8CQ(g)+ 9H2O(l) H=48.4 kJ/mol【解析】 辛烷燃烧是一个放热反应， H0 故 C 项错误；在 25C,101 kPa 下，1 mol C&H18燃烧生成 CQ48 4 kJ和液态水时放出热量为：X114 = 5 517.6 kJ,故 B 项正确；A 项中

8、水的状态标错，且数值错误；Dy项中AH数值错误。3【答案】 B二、中和热的测定1中和热(1) 定义酸碱中和反应生成1 molH?O 放出的热量。(2) 表示方法：对于强酸和强碱的稀溶液反应，中和热基本上是相等的，表示为：+ 一H (aq)斗 OH (aq)=H2O(l)AH=57.3 kJ/mol。2.中和热的测定(1)实验目的：测_【实验用品】 大烧杯（500 mL）、小烧杯（100 mL）、量筒（50 mL）两个、温度计、泡沫塑料或纸条、泡沫塑 料板或硬纸板（中心有两个孔 卜环形玻璃搅拌棒、50 mol/L 盐酸、55 mol/L NaOH 溶液、50 mol/L 硝酸、55 mol/LK

9、OH 溶液。【实验装置：】（3）实验测量数据1初始温度（t1）测量方法是用一量筒量取 50 mL 50 mol L1盐酸，倒入小烧杯中并测量其温度；用另一量筒量取50 mL 55-1mol L NaOH 溶液并测量其温度，取两温度平均值为ti。2终止温度（t2）测量方法是把套有盖板的温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯的盐酸中，并把量筒中的 NaOH 溶液一次倒入小烧杯中。用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动溶液，并准确读取混合溶液的最高温度，记录终止温度为t2。3重复实验操作，记录每次的实验数据，取其平均值作为计算依据。4实验数据处理盐酸、氢氧化钠溶液为稀溶液，其密度近似地认为都是1 g cm-3，反应后溶

10、液的比热容 c = 4.18 J/（g C）。该实验中盐酸和 NaOH 溶液反应放出的热量是 418（t2-11kJ,中和热为 418（t2- 11）/025 kJ/mol。【思考】1.若用浓 H2SC4与稀 NaOH 溶液反应，测得中和热的数值变吗？用醋酸溶液呢？【提示】 因为浓 H2SQ 稀释过程中会放出热量，故测得中和热数值会偏大；而醋酸是弱电解质，电离需吸 收热量，故测得数值会偏小。2、含 1 mol H2SQ 的稀溶液与足量 NaOH 反应放出的热量与中和热的数值相等？【提示】 不相同，是中和热数值的 2 倍。2实验中为什么要碱稍过量？制度计-鯉沫塑料4【提示】 保证酸完全反应。3按

11、实验中的用量，完全中和后放出的热量是中和热的数值吗?【提示】不是，因为只生成 025 mol H2O。【实验步骤】以盐酸和 NaOH 溶液的反应为例。1组装绝热装置，在大烧杯底部垫上泡沫塑料 （或纸条）,使放入的小烧杯杯口与大烧杯杯口相平；然后在大、小烧杯之间填满泡沫塑料（或纸条）；再在大烧杯上用泡沫塑料板（或硬纸板）作盖板，在板中间开两个小孔，正好使温度计和环形玻璃搅拌棒通过，以达到保温、隔热、减少实验过程中热量损失的目的，如下图所示。s环形蔥璃.一温度计2向小烧杯中加入 50 mol/L 的盐酸 50 mL,并用温度计测量盐酸的温度， 然后把温度计上的酸用水冲洗干净。53用干净量筒量取 5

12、0 mL 55 mol/L 的 NaOH 溶液，并用温度计测量 NaOH 溶液的温度，计算盐酸和 NaOH 溶 液的平均温度并记为 11。4把套有盖板的温度计和环形玻璃搅拌棒放入盛有盐酸的小烧杯中，并把 NaOH 溶液一次倒入盛有盐酸的小烧杯中，盖好盖板，用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动溶液，并准确读取混合溶液的最高温度，记为t2（为保证上述反应能充分进行，实验时可以使酸或碱略过量）。5重复：重复实验两次（取测量所得数据的平均值作为计算依据）。6根据数据计算中和热。7可用同样的方法分别测定同体积的KOH 溶液与盐酸反应，NaOH 溶液与硝酸反应的中和热。【实验现象】碱倒入酸中温度计温度会迅速升高（读取

13、最高温度）。【实验结论】酸碱中和反应是放热反应。利用 Q= cm 求出反应放出的能量，进而求出生成1 mol 水时的焓变。【注意事项】1作为量热的仪器装置，要尽量减少热量散失。a. 其保温隔热的效果一定要好，在两烧杯缝隙中一定要塞满泡沫塑料（或纸条）；b. 小烧杯杯口与大烧杯杯口相平；c. 泡沫塑料板上的两个小孔要恰好使温度计和环形玻璃搅拌棒通过；d. 可改用保温杯来做，也可用块状聚苯乙烯泡沫塑料制成与小烧杯外径相近的绝缘外套来做。_2盐酸和 NaOH 溶液的浓度必须准确，本实验中 NaOH 溶液的浓度稍大于盐酸的浓度，两者的浓度均宜小不宜大，若浓度偏大，则测定结果误差较 大。3盐酸和 NaO

14、H 溶液的体积必须准确。4温度计的读数要准确。a水银球部分要完全浸没在溶液中，且要稳定一段时间后再读数；b.读数时应谨慎细心，把握并读准温度且由同一个人来读； c测量盐酸的温度后，要将温度计上的酸冲洗干净后再测量 NaOH 溶液的温度。5实验操作要快。【注意】1 .不同的强酸与强碱反应的中和热相同，若生成易溶性的盐，其热化学方程式都可表示为H （aq）斗 OH（aq）=H2O（l）AH=57.3 kJ/mol。2 弱酸弱碱参加的中和反应，因为它们的电离要吸收热量，故测得的中和热小于 _ 57.3 kJ/mol。例 2、50 mL 50 mol 1盐酸与 50 mL 55 mol 11NaOH

15、溶液在如图所示的装置中进行中和反应。通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热。回答下列问题：（1）烧杯间填满碎泡沫塑料的作用是 _（2）大烧杯上如不盖硬纸板，求得的中和热数值 _（填偏大”偏小”或无影响”。）实验中改用 60 mL 50 mol L -盐酸与 50 mL 55 mol NaOH 溶液进行反应，与上述实验 相比，所放出的热 量_ （填 相等”或 不相等”）所 求中和 热_ （填相等”或不相等”，）简述理由：_用相同浓度和体积的氨水代替NaOH 溶液进行上述实验， 测得的中和热的数值会_ （填偏大”偏小”或无影响”。【解析】（1）碎泡沫塑料的作用是减少实验过程中的热量损失。（2）

16、不盖硬纸板会损失部分热量，故所测结果偏小。由中和热概念可知，中和热是以生成 1 mol 水为标准的，而与过量部分的酸碱无关。 由于弱酸弱碱的中和反应放出热量的同时，还有弱酸弱碱的电离吸热，所以用氨水代替 测得的中和0.4182匕0.025kJ/mol。NaOH 溶液反应玻棒计囂6热数值偏小。7【答案】（1）减少实验过程中的热量损失（2）偏小不相等相等因为中和热是指在稀溶液中酸与碱发生中和反应生成1 mol H2O 所放出的能量，与酸和碱的用量无关（4）偏小例 3、.实验室进行中和热测定的实验时除需要大烧杯（500 mL）、小烧杯（100 mL）外，其他所用的仪器和试剂均正确的一组是（）_A_A

17、A.50 mol盐酸，50 mol LNaOH 溶液，100 mL 量筒 1 个B.50 molL_盐酸，55 mol L_NaOH 溶液，100 mL 量筒 2 个C.50 molL-盐酸，55 molLNaOH 溶液，50 mL 量筒 1 个D.50 molL-盐酸，55 molLNaOH 溶液，50 mL 量筒 2 个【解析】 本实验中为了保证 50 mol L_1的盐酸完全被中和，采用 55 mol L_1NaOH 溶液，使碱稍过量，故 A项不符合。所需酸、碱量均为50 mL,故 B 项不符合。酸、碱分别用不同的量筒量取，故C 项不符合。【答案】D例 4、50 mL 50 mol/L

18、盐酸与 50 mL 55 mol/L NaOH 溶液在如图所示的装置中进行中和反应。通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热。回答下列问题：（1）_从实验装置上看， 图中尚缺少的一种玻璃仪器是 _。（2）理论上稀的强酸溶液与强碱溶液反应生成1 mol 水时放出 57.3 kJ 的热量，写出表示稀硫酸和稀氢氧化钠溶液反应的中和热的热化学方程式：/温度计（3）大烧杯上有硬纸板，上面有两个小孔，两个小孔不能开得过大，其原因是反应需要测量温度，每次测量温度后都必须采取的操作是：【解析】（1）环形玻璃搅拌棒用来搅拌，便于热量迅速散开。（3）实验中要注意尽可能减少热量的损失。【答案】（1）环形玻璃搅拌棒

19、1 1（2）NaOH（aq）+2H2SO4（aq）=gNa2SO4（aq）+H2O（l）AH=_57.3kJ/mol磺纸板碎纸条（3）减少热量损失 用水将温度计冲洗干净并用滤纸擦干【课堂练习与解析】1.下列说法不正确的是（）A. 物质发生化学反应的反应热仅指反应放出的热量B. 热化学方程式中各物质的化学计量数只表示物质的量，不表示分子的个数C. 所有的燃烧反应都是放热的D. 热化学方程式中，化学式前面的化学计量数可以是分数【解析】 化学反应的反应热是指反应吸收或放出的热量，故仅表示物质的量，可以是整数，也可以是分数。【答案】 AA 错；热化学方程式中各物质的化学计量数【解析】【答案】为减少实验过程中的热量散失，应把酸（或碱） 一次倒入。C2 .在进行中和热的测定中，下列操作错误的是（）A. 反应前酸、碱溶液的温度要相同B. 测量溶液的温度计要一直插在溶液中C.为了使反应均匀进行， 可以向酸（碱） 中分次加入碱（酸）D. 为了使反应更完全，可以使酸或碱适当过量3.2C（s）+O2（g）=2CO（g）AH=_221.0 kJ/mol，这个热化学方程式表示（）A.2 g 碳燃烧生成一氧化碳时放出221.0 kJ 的热量B.2 mol 碳燃烧生成一氧化碳时吸收 221.0