反应热的测量及计算

反应热的测量与计算专题1化学反应与能量变化第一单元化学反应的热效应例：25℃时，1克甲烷气体完全燃烧生成CO2气体和液态水，放出55.64kJ热量，写出该反应的热化学方程式。练习2：N2(g)与H2(g)反应生成17gNH3(g)，放出46.1kJ热量，写出该反应的热化学方程式练习3：发射卫星时可用肼（N2H4）作燃料，已知在298K时1克肼气体燃烧生成N2和水蒸气，放出16.7KJ的能量。能量的数据如何得到？一、反应热的测量【活动与探究】阅读课本p6实验，了解实验原理和步骤.最直接的方法是通过实验测得。（1）实验药品：50mL、0.50mol/L的盐酸和50mL、0.50mol/L氢氧化钠溶液（2）实验仪器：在大烧杯底部垫泡沫塑料（或纸条），使放入的小烧杯杯口与大烧杯杯口相平。然后再在大、小烧杯之间填满碎泡沫塑料（或纸条），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①用量筒量取50mL0.50mol/L盐酸，倒入小烧杯中，并用温度计测量盐酸的温度，记录,然后把温度计上的酸用水冲洗干净。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？

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，而导致实验结果误差。（3）.实验步骤：②用另一个量筒量取50mL0.50mol/LNaOH溶液，并用温度计测量NaOH溶液的温度，记录。把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。.酸、碱混合时，为何要把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯而不能缓缓倒入？.因为本实验的关键是测反应的反应热，若动作迟缓，将会使热量损失而使误差增大。③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，记为终止温度，记入下表。

实验中能否用环形铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒？为什么？不能。因为铜丝易导热，使热量损失较大④重复实验三次，取测量所得数据的平均值作为计算依据。

思考:1、量热计直接测得的数据是什么？是焓变的数值吗？是体系温度的变化2、根据体系温度变化可以求得什么物理量？可以求得反应吸收或放出的热量Q=cmΔt4、问题与讨论1）有人建议用50mL0.55mol/LNaOH进行上述实验，测得的中和热数值会更加准确。为什么？可以保证盐酸完全反应。使测得的热量更准确。2）如果用同样的方法测定氢氧化钾与盐酸反应、氢氧化钠与硝酸反应的反应热，请预测其反应热是否相同，并设计实验方案加以验证。实验的结果相同，因为三个反应的本质一样，都是H++OH-=H2O。☆中和热

概念:在稀溶液中,酸与碱中和反应生成1molH2O,这时的反应热叫中和热.H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l);△H=—57.3kJ.moL-1表示强酸与强碱在稀溶液中发生中和反应的热化学方程式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问题探究判断下列实验操作对中和热测定的数值有如何影响？填变大变小或者不变。①用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行实验②用相同浓度和体积的醋酸代替稀盐酸溶液进行实验变小;因为一水合氨为弱电解质，其电离时要吸热，故将使测得结果偏小。③若实验中改用100mL0.50mol/L的盐酸和100mL0.50mol/L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）？否。因中和热是指酸与碱发生中和反应生成1molH2O时放出的热量，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、在量热计中(如图)将100mL0.50mol/L的CH3COOH溶液与100mL0.55mol/LNaOH溶液混合，温度从298.0K升高到300.7K。已知量热计的热容常数(量热计各部件每升高1K所需要的热量)是150.5J/K，溶液密度均为1g/mL，生成溶液的比热容c＝4.18J/(g·K)。(1)CH3COOH的中和热ΔH＝______________。(2)CH3COOH的中和热的文献值为－56.1kJ·mol－1，你认为(1)中测得的实验值偏差可能的原因是__________。－53.28kJ·mol－1①量热计的保温瓶绝热效果不好；②酸碱混合不迅速；③温度计不够精确(3)实验中NaOH过量的目的是_____________________。(4)你认为CH3COOH的中和热与HCl的中和热数值相比，________较大，其原因是______________________。保证CH3COOH完全被中和，从而提高实验准确度HClCH3COOH是弱酸，电离吸热1.标准燃烧热定义：lmol可燃物质完全燃烧生成稳定的物质时放出的热量，叫做该物质的燃烧热。在101kPa，25℃的条件下的燃烧热又叫做标准燃烧热。衡量燃料燃烧放出热量大小的物理量2.热值定义：在101kPa时，lg物质完全燃烧的反应热。二、标准燃烧热与热值关于燃烧热的理解：①研究条件：25℃,101kPa②反应程度：完全燃烧③燃烧物的物质的量：1mol④研究内容：放出的热量。（ΔH<0，单位kJ/mol）⑤在未有特别说明的情况下，外界压强一般指25℃，101kPa。所谓完全燃烧也是完全氧化，它是指物质中的下列元素完全转变成对应的稳定物：如：C→CO2(g)；H→H2O(l)；S→SO2(g)；Cl→HCl(g)；N→N2(g)概念辨析1.下列各组物质的标准燃烧热相等的是：（）A.碳和一氧化碳B.1mol碳和2mol碳C.1mol乙炔和2mol碳D.淀粉和纤维素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.已知热化学方程式：则氢气的标准燃烧热为：＿＿＿＿＿＿＿＿285.8kJ/mol3．下列热化学方程式书写正确的是(ΔH的绝对值均正确)()A．C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(g)ΔH＝－1367.0kJ/mol(燃烧热)B．NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)ΔH＝＋57.3kJ/mol(中和热)C．S(s)＋O2(g)===SO2(g)ΔH＝－296.8kJ/mol(反应热)D．2NO2===O2＋2NOΔH＝＋116.2kJ/mol(反应热)【答案】CD小结：标准燃烧热和中和热的区别与联系1mol反应物完全燃烧时放出的热量；不同反应物，标准燃烧热不同。生成1mol水时放出的热量；强酸与强碱的中和热都约为57.3kJ/mol。标准燃烧热中和热相同点不同点能量变化H标准含义放热反应H＜0；单位：kJ/mol1mol可燃物生成1mol水三、反应热的计算例1已知下列热化学方程式：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)ΔH＝－483.6kJ·mol－1，则的ΔH＝－241.8kJ·mol－1,2H2O(g)===2H2(g)＋O2(g)的ΔH＝483.6kJ·mol－1。【交流与讨论】如何测定C(s)+1/2O2(g)==CO(g)的反应热△H？①能直接测定吗？如何测？②若不能直接测，怎么办？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

你能从方程式叠加的角度分析这三个方程式存在的关系吗？反应热之间的数量关系呢？①=②+③ΔH1=ΔH2+ΔH3从方程式的意义着手分析，你想到了什么？－

110.5适时归纳：若一个化学反应由始态转化为终态可通过不同的途径(如图)，则ΔH与ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH4、ΔH5之间有何关系？ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝ΔH3＋ΔH4＋ΔH5盖斯定律

不管化学反应是一步完成或分几步完成，其总的热效应是完全相同的。化学反应的焓变（ΔH）只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关。盖斯定律应用（1）若一个反应的焓变△H=akJ·mol1，则其逆反应的焓变△H=-akJ·mol1（2）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，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。例3：根据下列反应的焓变，计算C（石墨）与H2(g)反应生成1molC2H2(g)的焓变。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、计量数的变化与反应热数值的变化要对应2、反应方向发生改变反应热的符号也要改变练习1：发射火箭，所用的能量来自于N2H4（肼）在NO2中燃烧，生成N2、液态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

请写出发射火箭反应的热化学方程式。2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(l)△H=－1135.2kJ.mol-1

练习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

计算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

练习3、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，测定反应热很困难。现在可根据盖斯提出的观点“不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”。已知：P4(s、白磷)+5O2(g)=P4O10(s)；=-2983.2

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

kJ.mol-1H2试写出白磷转化为红磷的热化学方程式

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