反应热的测量与计算

1、第一单元：化学反应中的热第一单元：化学反应中的热效应效应课题课题2：反应热的测量与：反应热的测量与计算计算桐乡高级中学桐乡高级中学 张锦松张锦松获得化学反应热的主要途径获得化学反应热的主要途径:1、实验直接测定、实验直接测定2、间接计算获得、间接计算获得（1）根据盖斯定律计算）根据盖斯定律计算（2）根据公式）根据公式H=E反总键能反总键能-E生总键能生总键能 计算计算工作原理：工作原理：一定体积、一定浓度的强酸和强碱一定体积、一定浓度的强酸和强碱稀溶液混合，稀溶液混合，H+和和OH-结合生成水，结合生成水，并放出中和热，使得反应后混合溶并放出中和热，使得反应后混合溶液温度升高。实验根据反应后溶

2、液液温度升高。实验根据反应后溶液的温度与反应前的温度差，利用公的温度与反应前的温度差，利用公式式Q=CmT算得热量，再与反算得热量，再与反应生成的水的物质的量相除即得中应生成的水的物质的量相除即得中和热。和热。一、反应热的测定一、反应热的测定1、量热计直接测定的是体系的温度变化、量热计直接测定的是体系的温度变化2、HCl与与NaOH反应的反应热测定原理：反应的反应热测定原理：HCl(aq)+ NaOH (aq) NaCl (aq) +H2O (l) H=-akJmol-11mol 1mol -akJ0.025mol 0.025mol -bkJ由实验可以测定出由实验可以测定出b值，然后便值，然后

3、便可换算出可换算出a中和热：在稀溶液中，酸和碱发生中和反应生中和热：在稀溶液中，酸和碱发生中和反应生 成成1mol水时所放出的热量水时所放出的热量强酸与强碱的反应中和热都是强酸与强碱的反应中和热都是57.3 kJmol-1H+(aq)+ OH- (aq) H2O (l) H=-57.3 kJmol-1由于电离过程是吸热的由于电离过程是吸热的,而弱酸、弱碱都较难电离，而弱酸、弱碱都较难电离，所以，所以，强酸与弱碱、强碱与弱酸、弱酸与弱碱反强酸与弱碱、强碱与弱酸、弱酸与弱碱反应生成应生成1mol水时所放出的热量都小于水时所放出的热量都小于57.3 kJ。3、测定反应热时一定要采取较好的绝热措施，、

4、测定反应热时一定要采取较好的绝热措施， 动作要快，以减小实验误差。动作要快，以减小实验误差。1、测定酸碱中和热为什么要用稀溶液？、测定酸碱中和热为什么要用稀溶液？答：中和热是酸碱在稀溶液中发生中和反应答：中和热是酸碱在稀溶液中发生中和反应生成生成 lmollmol水时所放出的热量，为什么要指明水时所放出的热量，为什么要指明在稀溶液中呢？在稀溶液中呢？因为如果在浓溶液中，即使是强酸或强碱，因为如果在浓溶液中，即使是强酸或强碱，由于得不到足够的水分子，因此也不能完全由于得不到足够的水分子，因此也不能完全电离为自由移动的离子。在中和反应过程中电离为自由移动的离子。在中和反应过程中会伴随着酸或碱的电离

5、及离子的水化，电离会伴随着酸或碱的电离及离子的水化，电离要吸收热量，离子的水化要放出热量，不同要吸收热量，离子的水化要放出热量，不同浓度时这个热量就不同，所以中和热的值就浓度时这个热量就不同，所以中和热的值就不同，这样就没有一个统一标准了。不同，这样就没有一个统一标准了。2 2、为什么强酸强碱的中和热是相同的？、为什么强酸强碱的中和热是相同的？答：在稀溶液中，强酸和强碱完全答：在稀溶液中，强酸和强碱完全电离，所以它们的反应就是电离，所以它们的反应就是H H+ +与与OHOH- -结合成结合成H H2 2O O的反应，每生成的反应，每生成lmollmol水放水放出的热量（中和热）是相同的，均出的

6、热量（中和热）是相同的，均为为 57573 3 kJkJmolmol。 3、为什么弱酸、弱碱参加的中和反应、为什么弱酸、弱碱参加的中和反应的中和热小于的中和热小于 573 kJmol？答：弱酸、弱碱在水溶液中不能完全电答：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，此热量就要由程要吸收热量，此热量就要由H+与与OH-结合成水分子放出的热量来抵偿，所以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总的来说中和热小于 573 kJ/mol。 4、是什么原因使

7、中和热测定结果往往偏低？、是什么原因使中和热测定结果往往偏低？答：按照课本中所示装置进行中和热测定，往往所测答：按照课本中所示装置进行中和热测定，往往所测结果偏低，造成如此现象的主要原因有：结果偏低，造成如此现象的主要原因有：（1 1）仪器保温性能差。课本中用大小烧杯间的碎纸）仪器保温性能差。课本中用大小烧杯间的碎纸片来隔热保温，其效果当然不好，免不了热量散失，片来隔热保温，其效果当然不好，免不了热量散失，所以结果偏低，这是主要原因；所以结果偏低，这是主要原因；（2 2）实验中忽略了小烧杯、温度计所吸收的热量，）实验中忽略了小烧杯、温度计所吸收的热量，因此也使结果偏低；因此也使结果偏低；（3

8、3）计算中假定溶液比热容为）计算中假定溶液比热容为4 418 18 J J（g g），），密度为密度为 1 1g gcmcm3 3，实际上这是水的比热容和密度，酸，实际上这是水的比热容和密度，酸碱溶液的比热容、密度均较此数大，所以也使结果偏碱溶液的比热容、密度均较此数大，所以也使结果偏低。低。5、为何说保温效果差是造成中和热测、为何说保温效果差是造成中和热测定值偏低的主要原因？定值偏低的主要原因？答：实验中温度升高得不多，所以烧杯、答：实验中温度升高得不多，所以烧杯、玻璃棒吸收的热量甚小，影响不大；而酸、玻璃棒吸收的热量甚小，影响不大；而酸、碱溶液是稀溶液，实际密度对比热容与水碱溶液是稀溶液，

9、实际密度对比热容与水相差甚微；所以此影响更微弱。因此说，相差甚微；所以此影响更微弱。因此说，结果偏低的主要原因是保温性能差，若能结果偏低的主要原因是保温性能差，若能改进装置，比如用保温杯代替烧杯，使保改进装置，比如用保温杯代替烧杯，使保温性能良好，就更能接近理论值。温性能良好，就更能接近理论值。6、离子方程式、离子方程式H+OH-=H2O代表了代表了酸碱中和反应的实质，能否用此代表酸碱中和反应的实质，能否用此代表所有中和反应的离子方程式？所有中和反应的离子方程式？答：离子方程式书写要求答：离子方程式书写要求“将难电离或难溶的将难电离或难溶的物质以及气体等用化学式表示物质以及气体等用化学式表示”

10、，所以弱酸、，所以弱酸、弱碱参与中和反应时应以分子的形式保留。例弱碱参与中和反应时应以分子的形式保留。例如，醋酸和氢氧化钠的离子方程式就应当写为：如，醋酸和氢氧化钠的离子方程式就应当写为：HAC+OHHAC+OH- -=Ac=Ac- -+H+H2 2O O只有可溶性强酸强碱的离子方程式才只有可溶性强酸强碱的离子方程式才可能如此表示。可能如此表示。 7、为什么中和热测定中要用稍过、为什么中和热测定中要用稍过量的碱？能不能用过量的酸？量的碱？能不能用过量的酸？答：这是为了保证碱（或酸）能够完全被中和。答：这是为了保证碱（或酸）能够完全被中和。H H+ +与与OHOH- -相互接触碰撞才能发生反应，

11、如果用等相互接触碰撞才能发生反应，如果用等量的酸、碱，随着反应的进行，量的酸、碱，随着反应的进行， H H+ +与与OHOH- -相互碰相互碰撞接触的机会越来越少，越来越困难，可能有撞接触的机会越来越少，越来越困难，可能有一部分一部分 H H+ +与与OHOH- -就不能反应，而在一种微粒过量就不能反应，而在一种微粒过量的情况下，则大大增加了另一种微粒完全反应的情况下，则大大增加了另一种微粒完全反应的机会。不能用过量的酸，因为碱中含有杂的机会。不能用过量的酸，因为碱中含有杂质碳酸钠，酸过量就会有酸与碳酸盐反应导致质碳酸钠，酸过量就会有酸与碳酸盐反应导致中和热测定不准中和热测定不准 8 为什么要

12、用环形玻璃棒搅拌？若用为什么要用环形玻璃棒搅拌？若用铁丝取代环行玻璃棒会不会有影响？铁丝取代环行玻璃棒会不会有影响？答答: : 为了使反应充分若用铁为了使反应充分若用铁丝取代环行玻璃棒会使铁与酸丝取代环行玻璃棒会使铁与酸反应放出热量而且铁丝传热快，反应放出热量而且铁丝传热快，使测量值偏低使测量值偏低 例：例：50 mL 0.50 mol/L盐酸与盐酸与50 mL 0.55 mol/L1NaOH溶液在图示的装置中进行中溶液在图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：量可计算中和热。回答下列问题：（1 1）从实验装置上看

13、，）从实验装置上看，图中尚缺少的一种玻璃图中尚缺少的一种玻璃用品是用品是 。（2 2）烧杯间填满碎纸条）烧杯间填满碎纸条的作用是的作用是 。 环形玻璃搅拌棒；环形玻璃搅拌棒；减少实验过程中的热量损失；减少实验过程中的热量损失；（3）大烧杯上如不盖硬纸板，求得的中和热数）大烧杯上如不盖硬纸板，求得的中和热数值值 （填（填“偏大偏大”“”“偏小偏小”“”“无影响无影响”）。）。（4）实验中改用）实验中改用60 mL 0.50 mol/L盐酸跟盐酸跟50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液进行反应，与上述实验相溶液进行反应，与上述实验相比，所放出的热量比，所放出的热量 （填（填“相相等等”“”

14、“不相等不相等”），所求中和热），所求中和热 （填（填“相相等等”“”“不相等不相等”），简述理），简述理由由： 。（5）用相同浓度和体积的氨水代替）用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液溶液进行上述实验，测得的中和热的数值会进行上述实验，测得的中和热的数值会 ；用用50 mL 0.50mol/L NaOH溶液进行上述实验，溶液进行上述实验，测得的中和热的数值会测得的中和热的数值会 。（均填。（均填“偏大偏大”“”“偏小偏小”“”“无影响无影响”） 偏小偏小不等不等 相等相等因为中和热是指酸跟碱发生中和反应生成因为中和热是指酸跟碱发生中和反应生成1 1 mol mol H H2 2O O所放出

15、的能量，与酸碱的用量无关所放出的能量，与酸碱的用量无关 偏小偏小 偏小偏小 二、盖斯定律二、盖斯定律1、概念：一个化学反应，不论是一步、概念：一个化学反应，不论是一步完成，还是分步完成，其总的热效应完成，还是分步完成，其总的热效应是完全相同的。是完全相同的。盖斯定律表明：一个化学反应的焓变仅与盖斯定律表明：一个化学反应的焓变仅与反应的起始状态和反应的最终状态有关，反应的起始状态和反应的最终状态有关，而与反应的途径无关。而与反应的途径无关。第第7页例题页例题不易直接测量的反应热可通过运用不易直接测量的反应热可通过运用盖斯定律计算获得；盖斯定律计算获得； HH1+H22.盖斯定律直观化2、计算、计

16、算（1）若一个反应的焓变）若一个反应的焓变H=a kJkJmolmol 1 1，则其逆反应的焓变，则其逆反应的焓变H=-a kJkJmolmol 1 1（2 2）若一个化学反应方程式可由另外）若一个化学反应方程式可由另外几个反应的化学方程式相加减而得到，几个反应的化学方程式相加减而得到，则该反应的焓变亦可以由这几个反应则该反应的焓变亦可以由这几个反应的焓变相加减而得到。的焓变相加减而得到。第第8页的问题解决页的问题解决 有些化学反应进行很慢或不易直接发生，有些化学反应进行很慢或不易直接发生，很难直接测得这些反应的反应热，可通过盖很难直接测得这些反应的反应热，可通过盖斯定律获得它们的反应热数据。

17、斯定律获得它们的反应热数据。盖斯定律的应用关键：关键：目标方程式的目标方程式的“四则运算式四则运算式”的导出。的导出。方法：写出目标方程式确定方法：写出目标方程式确定“过渡物质过渡物质”（要消去的物质）（要消去的物质）然后用然后用消元法消元法逐一消去逐一消去“过渡物质过渡物质”，导出，导出“四则运算式四则运算式”。【例题【例题1】已知】已知 CO(g) + 1/2 O2(g) =CO2(g) H1= 283.0 kJ/mol H2(g) + 1/2 O2(g) =H2O(l) H2= 285.8 kJ/molC2H5OH(l) + 3 O2(g) = 2 CO2(g) + 3 H2O(l) H

18、3=-1370 kJ/mol试计算试计算2CO(g) 4 H2(g)= H2O(l) C2H5OH(l) 的的H 【解】：根据盖斯定律，反应根据盖斯定律，反应不论是一步完成还是分几不论是一步完成还是分几步完成，其反应热效应都是相同的。下面就看看反应步完成，其反应热效应都是相同的。下面就看看反应能能不能由不能由三个反应通过加减乘除组合而成，也就是说，三个反应通过加减乘除组合而成，也就是说，看看反应看看反应能不能分成能不能分成几步完成。几步完成。2 + 4 - = 所以，所以，HH12 H24 H3 283.22 285.84 1370 339.2 kJ/mol1 1、已知、已知2525、101k

19、Pa101kPa下，石墨、金刚石燃烧的热化学方下，石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为：程式分别为：C(C(石墨石墨) + O) + O2 2(g)(g)COCO2 2(g)(g)；H=H=393.51kJ 393.51kJ mol-1mol-1C(C(金刚石金刚石) + O) + O2 2(g)(g) COCO2 2(g)(g)；H=H=395.41kJ 395.41kJ mol-1mol-1据此判断，下列说法中正确的是据此判断，下列说法中正确的是 （ ）A.A.由石墨制备金刚石是吸热反应；等质量时，石墨的能量由石墨制备金刚石是吸热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的低比金刚石的低B.B.由

20、石墨制备金刚石是吸热反应；等质量时，石墨的能量由石墨制备金刚石是吸热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的高比金刚石的高C.C.由石墨制备金刚石是放热反应；等质量时，石墨的能量由石墨制备金刚石是放热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的低比金刚石的低D.D.由石墨制备金刚石是放热反应；等质量时，石墨的能量由石墨制备金刚石是放热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的高比金刚石的高A2、已知胆矾溶于水时溶液温度降低、已知胆矾溶于水时溶液温度降低,室温下将室温下将1mol无水无水硫酸铜制成溶液时放出热量为硫酸铜制成溶液时放出热量为Q1kJ,又知胆矾分解的热又知胆矾分解的热化学方程式为化学方程式为CuSO4

21、5H2O(s) CuSO4(s)+5H2O(l)；H=+Q2 kJmol 1则则Q1、Q2的关系为的关系为 ( )A.Q1Q2 C.Q1=Q2 D.无法确定无法确定A例、同素异形体相互转化但反应热相当小而例、同素异形体相互转化但反应热相当小而且转化速率慢，有时还很不完全，测定反应且转化速率慢，有时还很不完全，测定反应热很困难。现在可根据盖斯提出的观点热很困难。现在可根据盖斯提出的观点“不不管化学反应是一步完成或分几步完成，这个管化学反应是一步完成或分几步完成，这个总过程的热效应是相同的总过程的热效应是相同的”。已知：。已知：P4(s、白磷白磷)+5O2(g)=P4O10(s)； = -2983

22、.2 kJ/molP(s、红磷、红磷)+5/4O2(g)=1/4P4O10(s)； = -738.5 kJ/mol试写出白磷转化为红磷的热化学方程式试写出白磷转化为红磷的热化学方程式 。 P4(s、白磷白磷)=4 P(s、红磷红磷)； = -29.2 kJ/molHH1H21、你所了解的传统能源有哪些？新能源、你所了解的传统能源有哪些？新能源又有哪些？又有哪些？传统能源；煤、石油、天然气、热力、传统能源；煤、石油、天然气、热力、电力等电力等新能源：太阳能、核能、风能、生物新能源：太阳能、核能、风能、生物质能、地热能、海洋能、氢能、天然质能、地热能、海洋能、氢能、天然气水合物等气水合物等能能源源

23、2 2、能源又可以分为一次能源和二次能源。一次能源、能源又可以分为一次能源和二次能源。一次能源 是指直接取自自然界，没有加工转换的各种能量是指直接取自自然界，没有加工转换的各种能量 和资源；二次能源是指由一次能源经过加工转换和资源；二次能源是指由一次能源经过加工转换 后得到的能源。根据这种分类法，请将上面提到后得到的能源。根据这种分类法，请将上面提到 的能源重新分类？的能源重新分类？一次能源；煤、石油、天然气、太阳能、核能、一次能源；煤、石油、天然气、太阳能、核能、 风能、生物质能、地热能、海洋能风能、生物质能、地热能、海洋能二次能源：氢能、天然气水合物二次能源：氢能、天然气水合物 、热力、电

24、力、热力、电力能能源源思考：在许多场合将煤块直接燃烧，这种燃烧方式思考：在许多场合将煤块直接燃烧，这种燃烧方式 存在什么缺陷？存在什么缺陷？采用这种方式燃烧煤，煤与空气的接触面积不够，采用这种方式燃烧煤，煤与空气的接触面积不够，内部煤的燃烧效率偏低，浪费了能源。另外，直接内部煤的燃烧效率偏低，浪费了能源。另外，直接燃烧煤会使其中的硫转化为二氧化硫，引起大气的燃烧煤会使其中的硫转化为二氧化硫，引起大气的污染。污染。有哪些可以提高煤的燃烧效率的方法吗？有哪些可以提高煤的燃烧效率的方法吗？目前常用的方法主要有三种：目前常用的方法主要有三种：（1 1）将煤制成蜂窝状，以增加与空气的接）将煤制成蜂窝状，

25、以增加与空气的接触面积触面积（2 2）通过一定的方法将煤转化为液体燃料）通过一定的方法将煤转化为液体燃料（如甲醇）（如甲醇）（3 3）通过一定的方法将煤转化为气体燃料）通过一定的方法将煤转化为气体燃料（如煤气）（如煤气）完成第完成第9 9页的页的“交流与讨论交流与讨论”，提出你的观，提出你的观点。点。虽然将煤转化为水煤气再燃烧与直接虽然将煤转化为水煤气再燃烧与直接燃烧煤所获得的能量是一样的，而且燃烧煤所获得的能量是一样的，而且将煤转化为水煤气会增加消耗。但将将煤转化为水煤气会增加消耗。但将煤转化为水煤气至少有两个优点：煤转化为水煤气至少有两个优点：一是将固体煤转化为气体，极大地提一是将固体煤转

26、化为气体，极大地提高了燃烧效率；高了燃烧效率；二是通过转化除去了硫，避免了二是通过转化除去了硫，避免了SOSO2 2气体的产生。气体的产生。除了将煤制成蜂窝状外，日常生活中还常采用除了将煤制成蜂窝状外，日常生活中还常采用如下措施节能：如下措施节能：（1 1）在农村燃烧秸秆时，常使用鼓风机（或）在农村燃烧秸秆时，常使用鼓风机（或 风箱），通过鼓入足量的空气，使秸秆充分燃烧风箱），通过鼓入足量的空气，使秸秆充分燃烧（2 2）在使用煤气或天然气作燃料时，常通过调）在使用煤气或天然气作燃料时，常通过调节煤气的进风口，通入足量的空气，保证气体的节煤气的进风口，通入足量的空气，保证气体的充分燃烧充分燃烧思

27、考：如果在燃料燃烧时通入过量的空气，对思考：如果在燃料燃烧时通入过量的空气，对 充分利用能源有没有影响？充分利用能源有没有影响？通入过量的空气，会导致空气带走过多的通入过量的空气，会导致空气带走过多的热量，使燃料的利用效率下降。热量，使燃料的利用效率下降。在生产和生活中，还需要充分利用燃料燃烧在生产和生活中，还需要充分利用燃料燃烧所放出的热量，例如：火力发电厂会产生大所放出的热量，例如：火力发电厂会产生大量的余热，电厂的附近常建有一些其他工厂量的余热，电厂的附近常建有一些其他工厂（如水泥厂）用电厂的余热进行生产。（如水泥厂）用电厂的余热进行生产。由于传统能源逐渐枯竭，因此，开发新能由于传统能源

28、逐渐枯竭，因此，开发新能源显得源显得十分重要。氢能是一种重要的新能源，请十分重要。氢能是一种重要的新能源，请讨论下列问题；讨论下列问题；1 1、根据第、根据第9 9页表页表1 13 3计算计算H H2 2、CHCH4 4及及C C2 2H H2 2的的热值热值2 2、讨论、讨论H H2 2作为能源有何优点，目前在利用作为能源有何优点，目前在利用氢能方面主要存在什么问题？氢能方面主要存在什么问题？1燃烧热：在燃烧热：在101Kpa（1atm）下，）下，1mol的物的物质完全燃烧的反应热叫做物质的标准燃烧热质完全燃烧的反应热叫做物质的标准燃烧热。单位是单位是KJ/mol。如何理解这个概念？首先只有

29、。如何理解这个概念？首先只有可燃物才有燃烧热，不能燃烧的物质是没有燃可燃物才有燃烧热，不能燃烧的物质是没有燃烧热的。这里就必须弄清楚燃烧的概念：发光烧热的。这里就必须弄清楚燃烧的概念：发光发热的剧烈的氧化还原反应。其次燃烧热限定发热的剧烈的氧化还原反应。其次燃烧热限定是在氧气中燃烧，而不是其他的氧化剂。再次，是在氧气中燃烧，而不是其他的氧化剂。再次，燃烧热要求完全燃烧，生成稳定的氧化物或其燃烧热要求完全燃烧，生成稳定的氧化物或其他稳定的物质。例如他稳定的物质。例如CCO2（g），），HH2O（l），），NN2（g），），ClHCl（g）。）。1克物质克物质完全燃烧的反应热叫做该物质的热值，单位

30、是完全燃烧的反应热叫做该物质的热值，单位是KJ/g。 1 1、H H2 2、CHCH4 4及及C C2 2H H2 2的热值分别为的热值分别为142.9kJ142.9kJg g-1-1、55.6kJ55.6kJg g-1-1、50kJ50kJg g-1-1。说明。说明H H2 2作为能源具作为能源具有热值高的特点。另外，用有热值高的特点。另外，用H H2 2作为能源还作为能源还具有无污染的特点。具有无污染的特点。2 2、目前在应用氢能方面最重要的问、目前在应用氢能方面最重要的问题是题是H H2 2的制取。的制取。点燃点燃天然气和液化石油气（主要成分为天然气和液化石油气（主要成分为C3C5的烷烃

31、）的烷烃）燃烧的化学方程式分别为：燃烧的化学方程式分别为： CH4+ 2O2 CO2+ 2H2O， C3H8+ 5O2 CO2+4H2O 现有一套以天然气为燃料的灶具，今改用液化石现有一套以天然气为燃料的灶具，今改用液化石油气，应采取的正确措施是油气，应采取的正确措施是 （ ）A.增大空气进入量或减小石油气进入量增大空气进入量或减小石油气进入量B.增大空气进入量或增大石油气进入量增大空气进入量或增大石油气进入量C.减小空气进入量或减小石油气进入量减小空气进入量或减小石油气进入量D.减小空气进入量或增大石油气进入量减小空气进入量或增大石油气进入量 点燃点燃A已知：已知：化学键化学键SiSiClClH HH HH HClClSiSiSiSi键能键能/ / kJkJmolmol 1 1360360436436431431176176工业上高纯硅可通过下列反应制取：工业上高纯硅可通过下列反应制取：SiCl4 (g) + 2H2(g) Si(s) + 4HCl(g) 该反应的反应热该反应的反应热H = _ k