2020-2021学年高中化学苏教版选修4学案：专题一 第一单元 第3课时　反应热的测量 Word版含解析

1、第3课时反应热的测量一、中和热1概念：在稀溶液中，酸和碱发生中和反应生成1_mol_h2o时的反应热叫做中和热。2表示方法：h(aq)oh(aq)=h2o(l)h57.3 kj/mol。二、中和热的测定1实验原理2实验用品：仪器：大烧杯(500_ml)、小烧杯(100_ml)、温度计、量筒(50_ml)两个、泡沫塑料或纸条、泡沫塑料板或硬纸板(中心有两个小孔)、环形玻璃搅拌棒。试剂：0.50 mol/l盐酸、0.55 mol/l naoh溶液。3实验方案：(1)实验步骤设计装置如下图。用一个量筒量取50 ml 0.50 mol/l盐酸，倒入小烧杯中，并用温度计测量盐酸的温度，记入下表。并将温度

2、计上的酸用水冲洗干净。用另一个量筒量取50 ml 0.55 mol/l的naoh溶液，并用温度计测量naoh溶液的温度，记入下表。把套有盖板的温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯中的盐酸中，并把量筒中的naoh溶液一次倒入小烧杯，盖好盖板，用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动，测量混合溶液的最高温度，记入下表。重复步骤三次。(2)数据记录及处理数据记录表(3)计算反应热以三次测量所得数据的平均值为计算依据。取盐酸和naoh溶液的密度为1 g/cm3。忽略实验装置的比热容。取盐酸质量为m1、naoh溶液质量为m2，反应后溶液比热容c4.18 j/(g·)，则实验中反应放出的热量为(m1m2)·

3、;c·(t2t1)0.418(t2t1) kj，生成1 mol h2o时放出的热量为：h kj/mol。探究点一正确理解中和热中和热的定义定义：在稀溶液中，酸与碱发生中和反应生成1 mol h2o(l)时所释放的热量为中和热。(1)定义中的“稀溶液”一般是指酸、碱的物质的量浓度均小于或等于1 mol/l的溶液，因为溶液混合时会产生溶解热效应而影响中和热的测定。(2)中和热不包括离子在水溶液中的生成热、物质的溶解热、电解质电离时吸热所伴随的热效应。实验测得生成1 mol 水放出57.3 kj的热量是指强酸、强碱在稀溶液中发生中和反应时的中和热，有弱酸或弱碱参加的中和反应，实验测出的中和

4、热数值一般低于57.3 kj，因为弱电解质反应时会继续电离，电离时要吸热。(3)中和反应的实质是h和oh化合生成h2o，若反应过程中有其他物质生成，这部分反应热也不在中和热内。例如：若测定硫酸与ba(oh)2溶液的反应热，则所测h偏小，即中和热数值大于57.3 kj/mol，这主要是因为ba2和so生成难溶物baso4也会放出热量。(4)强酸与强碱反应的中和热的表示：h(aq)oh(aq)=h2o(l)h57.3 kj/mol(5)中和热是以生成1 mol h2o所放出的热量来定义的，因此在书写中和热的热化学方程式时，就以生成1 mol h2o为标准来配平其余物质的化学计量数。如：naoh(a

5、q)h2so4(aq)=na2so4(aq)h2o(l)h57.3 kj/mol(6)中和热与酸碱的用量无关中和热以生成1 mol h2o为基准，因此当改变酸、碱的用量时，反应放出的热量发生改变，但中和热不会发生改变，它是一个定值，与酸、碱用量无关。特别提醒：(1)利用强酸和强碱的稀溶液测出的中和热才为57.3 kj/mol，因为浓酸溶液和浓碱溶液在相互稀释时会放热，弱酸或弱碱在中和反应中电离要吸收热量，所以测出的中和热往往不为57.3 kj/mol。(2)以生成1 mol 水为基准。(3)测定中和热的反应不能生成沉淀如ba(oh)2h2so4=baso42h2o。1酸碱中和反应的实质可表示为

6、：hoh=h2o，能否用此表示所有中和反应的离子方程式？提示：酸碱中和反应的实质不能与离子方程式意义中的“实质”混同。根据离子方程式的书写要求：将难电离或难溶于水的物质以及气体等用化学式表示，所以弱酸、弱碱参与中和反应时应写成分子的形式。例如，醋酸和氢氧化钠反应的离子方程式就应当写为：ch3coohoh=ch3cooh2o，只有可溶性强酸与可溶性强碱反应且没有沉淀生成的离子方程式才可以用hoh=h2o表示。2是否所有酸与碱的中和热都是相同的？提示：在稀溶液中，强酸和强碱完全电离，所以它们的反应实质就是h与oh结合成h2o，每生成1 mol水放出的热量(中和热)是相同的，均为57.3 kj/mo

7、l。但弱酸、弱碱在水溶液中不能完全电离，存在着电离平衡。弱酸或弱碱参与中和反应的同时，伴随着电离，电离过程要吸收热量，此热量就要由h与oh结合成水分子放出的热量来抵偿，所以总的来说中和热小于57.3 kj/mol。【例1】下列说法错误的是()a中和热是指酸和碱反应生成1 mol水时放出的热量b在稀溶液中，1 mol naoh与1 mol ch3cooh反应生成1 mol h2o，放出的热量小于中和热c在稀溶液中，1 mol nh3·h2o与1 mol hcl反应生成1 mol h2o，放出的热量小于中和热d在稀溶液中，0.5 mol h2so4与0.5 mol ba(oh)2反应生成

8、1 mol水，放出的热量大于中和热【解析】中和热是指在稀溶液中，强酸和强碱反应生成1 mol液态水时放出的热量，a项错误；醋酸是弱电解质，电离吸热，b项正确；nh3·h2o是弱电解质，电离吸热，c项正确；h2so4与ba(oh)2反应除生成水外，还生成硫酸钡沉淀，所以放出的热量大于中和热，d项正确。【答案】a强酸和强碱的稀溶液反应的中和热可表示为h(aq)oh(aq)=h2o(l)h57.3 kj·mol1。已知：ch3cooh(aq)naoh(aq)=ch3coona(aq)h2o(l)hq1 kj·mol1h2so4(aq)2naoh(aq)=na2so4(a

9、q)2h2o(l)hq2 kj·mol1hno3(aq)koh(aq)=kno3(aq)h2o(l)hq3 kj·mol1上述三个热化学方程式中q1、q2、q3的大小关系为(c)aq1q2q3bq2>q1>q3cq2>q3>q1 dq2q3>q1解析：ch3cooh和hno3的物质的量都是1 mol，但ch3cooh是弱酸，在溶液中主要以分子形式存在，反应过程中要发生电离，电离过程吸收热量；hno3是强酸，在溶液中完全电离，所以hno3与koh反应放出的热量较多，即q3>q1。h2so4是二元强酸，1 mol h2so4完全反应生成2 m

10、ol h2o，则q22q3。综上所述，q2>q3>q1。探究点二中和热的测定1实验的注意事项(1)作为量热的仪器装置，要隔热、保温，尽量减少热量散失。其保温隔热的效果一定要好，在两烧杯之间的缝隙一定要塞满泡沫塑料(或纸条)；小烧杯杯口与大烧杯杯口相平；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。(2)温度计的读数要准确。a.测量温度时，温度计的水银球部分要完全浸没在溶液中；b.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；c.应读取混合液的最高温度。(3)盐酸和naoh溶液的浓度、体积必须准确。(4)酸碱混合时操作要快，并立即盖好盖板。(5)环

11、形玻璃搅拌棒不能用铁丝代替，若用铁丝代替，会因铁丝与酸反应放出热量，且铁丝传热快会使测定结果不准确。(6)实验时也可选用浓度、体积都不相同的酸、碱溶液进行反应热的测定，但应以量小的为基准进行计算，因为过量的酸、碱并不参与中和反应。(7)对于定量实验，均需重复实验步骤，取23次实验数据的平均值。(8)平行实验中获得的数据tt2t1应很接近，若某个t与其他数据差别较大，必为错误操作引起，应舍弃。(9)对于定量实验，均存在实验误差，需要对误差进行分析。本实验由于仪器的保温、隔热效果和操作方面的原因，产生的误差会导致的结果一般是h>57.3 kj/mol(即生成1 mol h2o所放出的热量小于

12、57.3 kj)。2计算公式h kj/mol3误差分析依据看实验中有哪些因素能造成(t2t1)出现误差。若(t2t1)偏大，则|h|偏大，若(t2t1)偏小，则|h|偏小。450 ml 0.50 mol/l盐酸与50 ml 0.55 mol/l naoh溶液反应的误差分析：1用温度计测量酸的温度后，温度计上的酸为何要用水冲洗干净？冲洗后的溶液能否倒入小烧杯？为什么？提示：因为该温度计还要用来测碱液的温度，若不冲洗，温度计上的酸会和碱发生中和反应而使热量散失，故要冲洗干净；冲洗后的溶液不能倒入小烧杯，若倒入，会使总溶液的质量增加，而导致实验结果出现误差。2酸、碱混合时，为何要把量筒中的naoh溶

13、液一次倒入小烧杯而不能缓缓倒入？提示：因为本实验的关键是尽可能减少热量的散失，若动作迟缓，将会使热量损失而使误差增大。3若改用100 ml 0.50 mol·l1的盐酸和100 ml 0.55 mol·l1的naoh溶液，所测中和热的数值是否约为本实验结果的二倍(假定各步操作没有失误)?提示：否。因中和热是指在稀溶液中强酸与强碱发生中和反应生成1 mol h2o时的反应热，其数值与反应物的量的多少无关，故所测结果应基本和本次实验结果相同(若所有操作都准确无误，且无热量损失，则二者结果相同)。【例2】在800 ml的大烧杯中放入碎纸屑，把盛有50 ml 0.50 mol

14、83;l1盐酸的200 ml烧杯放到大烧杯中，两只烧杯间填满碎纸屑。用泡沫塑料板做成大烧杯盖，通过盖子插入一根玻璃搅拌棒(末端呈半圆环的玻璃棒)和一只温度计，测定溶液的温度。迅速往盐酸中加入50 ml 0.55 mol·l1烧碱溶液，盖好，搅拌溶液，观察温度的变化。当温度保持稳定时，记录读数，取出装反应液的烧杯，倒出溶液，清洗干净，保持内外杯壁干燥。重复进行三次实验。用这一实验可以粗略测定中和热。(1)烧杯间填满碎纸屑的作用是_。(2)要重复进行三次实验的目的是_。(3)烧杯如果不盖泡沫塑料板，所求得的中和热数值将_(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。(4)实验中若改用60 ml 0

15、.50 mol·l1盐酸和50 ml 0.55 mol·l1烧碱溶液进行上述反应，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”)，理由是_。(5)三次平行操作测得数据中，起始时盐酸与烧碱溶液温度相同，而终止温度与起始温度之差(t2t1)分别为2.3 ，2.4 ，2.9 ，则最终代入计算式的温度差的平均值为_。【思路分析】本题综合考查中和热测定实验中的仪器选取，误差分析及实验数据的取舍与处理等。【解析】首先要明确实验原理、“量热器”的组成以及造成实验误差的原因，然后按实验步骤进行分析和判断。(1)碎纸条的作用是减少实验过程中的

16、热量损失。(2)重复实验的目的是减小实验误差。(3)不盖泡沫塑料板会损失部分热量，故所测结果偏小。(4)由中和热概念可知，中和热是以生成1 mol h2o(l)为标准的，而与过量部分的酸、碱无关。(5)所测温度2.9 显然是错误的，代入计算式的温度应是与的平均值。【答案】(1)保温、隔热、减少实验过程中热量的损失(2)减小实验过程中的误差(3)偏小(4)不相等相等因为60 ml 0.50 mol·l1盐酸和50 ml 0.55 mol·l1 naoh溶液反应能生成0.027 5 mol h2o(l)，而50 ml 0.50 mol·l1盐酸与50 ml 0.55

17、mol·l1 naoh溶液反应只能生成0.025 mol h2o(l)，因此所放出的热量不同。但中和热是指酸与碱发生中和反应生成1 mol h2o(l)时所放出的热量，与酸、碱的用量无关，因此所求中和热相等(5)2.35某实验小组用0.50 mol/l naoh溶液和0.50 mol/l硫酸溶液进行中和热的测定。.配制0.50 mol/l naoh溶液。(1)若实验中大约要使用245 ml naoh溶液，则至少需要称量naoh固体5.0 g。(2)从下表中选择称量naoh固体所需要的仪器a、b、e(填序号)。.测定中和热的实验装置如下图所示。(1)写出稀硫酸和稀氢氧化钠溶液反应表示中

18、和热的热化学方程式(中和热数值为57.3 kj/mol)：h(aq)oh(aq)h2o(l)_h57.3_kj/mol。(2)取50 ml naoh溶液和30 ml硫酸溶液进行实验，实验数据如下表。请填写下表中的空白：近似认为0.50 mol/l naoh溶液和0.50 mol/l硫酸溶液的密度都是1 g/cm3，中和后生成溶液的比热容c4.18 j/(g·)。则h53.5_kj/mol(取小数点后一位)。上述实验结果的数值与57.3 kj/mol有偏差，产生偏差的原因可能是a、c、d(填字母)。a实验装置保温、隔热效果差b在量取naoh溶液体积时仰视读数c分多次把naoh溶液倒入盛

19、有硫酸的小烧杯中d用温度计测定naoh溶液起始温度后直接测定h2so4溶液的温度解析：本题把反应热的测定与溶液的配制实验较好地融合在一起，更突出了教材实验的重要性，可以改进、延伸或组合等。是配制一定浓度的氢氧化钠溶液的计算与称量操作中器材的选择，考查了氢氧化钠的腐蚀性。是考查实验数据的分析处理及误差分析等问题。为了减少误差一般采用至少重复实验2次求平均值的方法。1下列有关叙述正确的是(c)a如图所示，测定中和热时，大小两烧杯间填满碎纸条或泡沫塑料的目的是固定小烧杯b若用50 ml 0.55 mol·l1的氢氧化钠溶液，分别与50 ml 0.50 mol·l1的盐酸和50 m

20、l 0.50 mol·l1的硫酸充分反应，两反应测定的中和热不相等c中和热测定实验也可以用稀硫酸与氢氧化钠溶液反应d为了简化装置，中和热测定实验中的环形玻璃搅拌棒可以由温度计代替解析：大小两烧杯间填满碎纸条或泡沫塑料的目的是保温、隔热、减少实验过程中的热量损失，a错误；中和热是固定值，b错误；测定中和热只要用强酸与强碱反应即可，c正确；温度计不能搅拌液体，d错误。2下列说法中正确的是(b)a中和热的测定实验中需要用的主要玻璃仪器有：两个大小相同的烧杯、两个大小相同的量筒、温度计、环形玻璃搅拌棒b可以用保温杯来代替烧杯做有关测定中和热的实验c在测定中和热的实验中，至少需要测定并记录温度

21、的次数是3次d测定中和热实验中，若所使用的稀naoh溶液的物质的量稍大于稀盐酸，则会导致所测得的中和热数值偏高解析：为了防止散热，在中和热测定的实验中应选用一大一小两个烧杯，小烧杯和大烧杯之间应用塑料泡沫隔开，选项a错误；很显然，从防止散热的效果看，使用保温杯完全可以，而且防止散热的效果更好，选项b正确；中和热测定的原理是首先根据公式qcmt求出反应过程中放出的热量，然后再根据hq/n(h2o)计算中和热。式中t表示反应后的最高温度与反应前盐酸与氢氧化钠的平均温度之差，因此每次实验至少需要测定3次温度，由于中和热的测定属于定量实验，因此至少做3次实验才能求出其正确值，所以在整个实验过程中最少需

22、要测定并记录温度的次数是9次，选项c错误；在中和热测定过程中为了提高实验的准确度，需保证酸和碱完全反应，在实验中通常使一种物质稍过量，选项d错误。3下列化学反应的h的绝对值最大的是(d)anaoh(aq)hcl(aq)=nacl(aq)h2o(l)h1bnaoh(aq)h2so4(aq)=na2so4(aq)h2o(l)h2cch3cooh(aq)naoh(aq)=ch3coona(aq)h2o(l)h3dnaoh(aq)h2so4(浓)=na2so4(aq)h2o(l)h4解析：浓硫酸溶于水放出大量热，ch3cooh是弱电解质，电离过程吸热，所以绝对值大小关系是h4>h1h2>h

23、3。4强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热效应：h(aq)oh(aq)=h2o(l)h57.3 kj·mol1，分别向1 l 0.5 mol·l1的naoh溶液中加入：稀醋酸；浓h2so4；稀硝酸，恰好完全反应时的热效应分别为h1、h2、h3，它们的关系表示正确的是(b)ah1>h2>h3 bh2<h3<h1ch1h2h3 dh2>h3>h1解析：题中浓h2so4稀释放热，稀醋酸、稀硝酸符合中和热测定浓度要求，但醋酸是弱酸，电离时要吸热。所以放出热量大小顺序：浓h2so4>稀硝酸>稀醋酸。对于放热反应，h<0，即h为负值，放热越多，h反而越小。5下列酸与碱中和反应热化学方程式可用：h(aq)oh(aq)=h2o(l)h57.3 kj·mol1来表示的是(q1，q2，q3，q4都大于0)(c)ach3cooh(aq)naoh(aq)=ch3coona(aq)h2o(l)hq1 kj·mol1b.h2so4(浓)naoh