时反应热及其测定

《2021-2022学年高二化学同步精品学案（新人教版选择性必修1）》第1章化学反应的热效应第1节反应热第1课时一、反应热焓变（一）反应热及其测定1、体系与环境（1）体系：被研究的物质系统，称为体系，又称系统。（2）环境：与体系相互影响的其他部分，称为环境。以研究盐酸和氢氧化钠溶液之间的反应为例：体系：盐酸、NaOH溶液及发生的反应等看作一个反应体系；环境：盛溶液的的试管和溶液之外的空气。2、体系与环境的热量交换——反应热环境体系（1）热量：因温度不同而在体系与环境之间环境体系eq\o(←→,\s\up7(温度不同,存在热量交换))（2）反应热：在等温条件下，化学反应体系向环境释放或从环境吸收的热量，称为化学反应的热效应，简称反应热。【深刻理解】反应热概念中的“等温条件”是指化学反应发生后，使反应后体系的温度恢复到反应前体系的温度，即反应前后体系的温度相等。【实验探究】中和反应反应热的测定（1）测定原理：在反应前后，如果环境温度没有变化，则反应放出的热量就会使体系的温度升高，根据测得的体系的温度变化和有关物质的比热容等来计算反应热。（2）计算公式：即通过测定一定量的酸、碱溶液在反应前后温度的变化，计算反应放出的热量，由此求得反应热。利用热量公式Q＝cmΔt进行计算。①c：比热容，近似认为4.18J/(g·℃)；②m：盐酸和氢氧化钠的总质量（密度近似为1g/cm3)；③Δt：前后两次的温度差Δt=t2-t1。（3）实验装置：①装置名称：（简易）量热计。②各部分仪器的作用ⅰ．玻璃搅拌器的作用是使反应物混合均匀充分接触。ⅱ．隔热层的作用是减少热量的散失。ⅲ．温度计的作用是测定反应前后反应体系的温度。（4）实验测量①反应物温度(t1)的测量：用一个量筒量取50mL0.50mol·L－1盐酸，打开杯盖，倒入量热计的内筒，盖上杯盖，插入温度计，测量并记录盐酸的温度。用水把温度计上的酸冲洗干净，擦干备用；用另一个量筒量取50mL0.55mol·L－1NaOH溶液，用温度计测量并记录NaOH溶液的温度，取两温度平均值为t1。②反应后体系温度(t2)的测量打开杯盖，将量筒中的NaOH溶液迅速倒入量热计的内筒，立即盖上杯盖，插入温度计，用搅拌器匀速搅拌。并准确读取混合溶液的最高温度，并记录为t2。③重复实验操作三次，记录每次的实验数据，取其平均值作为计算依据。（5）实验数据处理：温度实验次数起始温度t1/℃终止温度t2/℃温度差平均值(t2－t1)/℃盐酸NaOH平均值温差平均值125.025.225.128.53.43.4224.925.125.028.33.3325.625.425.529.03.5根据实验数据计算出该反应放出的热量：①计算实验中盐酸与NaOH溶液完全反应放出的热量(保留三位有效数字，下同)。Q＝cmΔt＝100g×4.18J·g－1·℃－1×(t2—t1)℃＝0.418(t2—t1)kJ≈1.42kJ；②计算生成1molH2O时的放出的热量。EQ\f(Q,1mol)＝EQ\f(1.42kJ,0.025mol)，Q=56.8kJ。（6）实验结论：大量实验测得，在25℃和101kPa下，强酸的稀溶液与强碱的稀溶液，发生中和反应生成1molH2O时，放出57.3kJ的热量。【问题与讨论】在上述过程中，提高测定反应热准确度的措施有哪些？提示：①实验中用温度计先后测量酸溶液、碱溶液及混合溶液的温度时,使用同一支温度计可减小实验误差，且测量完一种溶液后，温度计必须用水冲洗干净并用滤纸擦干。温度计的水银球要完全浸入溶液中，且要稳定一段时间后再记下读数。②反应物应一次性迅速加入，且避免有液体溅出。③实验操作时动作要快，尽量减少热量的损失。④重复实验3次，取3次实验数据的平均值。【深度思考】根据上述测定中和反应反应热的实验，思考回答下列问题：（1）0.55mol·L－1NaOH0.50mol·L－10.50mol·L－1NaOH溶液？〔答案〕碱过量的目的是保证盐酸完全反应。么？〔答案〕无影响。因为强酸、强碱的稀溶液反应生成1molH2O(l)时放出的热量是相同的，与用KOH溶液还是NaOH溶液以及酸碱的用量无关。（3）①用浓硫酸代替盐酸对结果会产生什么影响？〔答案〕浓硫酸溶于水时放热，所测反应热的数值偏大；②用醋酸代替盐酸对结果会产生什么影响？〔答案〕弱酸、弱碱电离吸热，所测反应热的数值偏小。（4）完整地做一次这样的实验，需测定多次温度，某同学为了省去清洗温度计的麻烦，建议实验时使用两支温度计分别测量酸和碱的温度，你是否同意该同学的观点，为什么？〔答案〕不同意，因为不同温度计误差不同。【预习检验】1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)（1）中和热测定实验中，为保证反应完全，可以使酸或碱适当过量(√)（2）测定中和反应反应热的实验中，混合溶液的温度不再变化时，该温度为终止温度(×)〔提示〕中和热的测定实验中，读取混合溶液的最高温度，记为终止温度。（3）准确测量中和反应反应热的实验过程中，至少需测定温度4次(×)〔提示〕在测定中和热的实验中，每一组需要记录3次温度。（4）使用玻璃搅拌器是为了使反应物混合均匀，减小实验误差(√)（5）浓硫酸与NaOH溶液反应生成1molH2O(l)，放出的热量为57.3kJ(×)〔提示〕浓硫酸溶于水时放热，所测反应热的数值大于57.3。（6）用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行实验，测得的中和热数值会偏大(×)〔提示〕氨水为弱电解质，电离过程要吸热，所以用氨水代替NaOH溶液进行实验，测得的中和热数值会偏小。（7）若用含1molH2SO4和1molCa(OH)2的稀溶液反应，放出的热量是114.6kJ(×)〔提示〕1molH2SO4和1molCa(OH)2反应生成2mol水，放出的热量是114.6kJ，同时生成CaSO4沉淀还会多放出一部分热量（想想为什么），所测反应热的数值偏大。2．50mL0.50mol·L-1盐酸与50mL0.55mol·L-1NaOH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反应反应热。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玻璃搅拌器。（2）在操作正确的前提下提高中和热测定的准确性的关键是保温隔热。（3）倒入NaOH溶液的正确操作是③(填序号)。①沿玻璃棒缓慢倒入②分三次少量倒入③一次迅速倒入（4）如果不盖杯盖，所求得的中和反应反应热的绝对值将会偏小(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。（5）实验中改用60mL0.50mol·L-1盐酸跟50mL0.55mol·L-1NaOH溶液进行反应，调整反应物用量后所放出的热量与原实验不相等(填“相等”或“不相等”，下同)；所求中和反应反应热（以生成1molH2O为标准）与原实验相等，简述理由：中和反应反应热是指强酸与强碱的稀溶液发生中和反应生成1mol水时的反应热，与酸碱的用量无关。（6）若计算生成1molH2O时的放出的热量小于57.3kJ，产生偏差的原因可能是acdef(填字母)。a．实验装置保温、隔热效果差b．量取盐酸的体积时仰视读数c．分多次把NaOH溶液倒入盛有盐酸的小烧杯中d．用温度计测定盐酸起始温度后直接测定NaOH溶液的温度e．使用玻璃搅拌器搅拌不均匀f．实验中用铜丝搅拌器代替玻璃搅拌器〔解析〕b．仰视读数时，实际量取的溶液体积多于应该量取的溶液体积，会导致放出的热量变多。d．实验中用温度计先后测量酸溶液、碱溶液及混合溶液的温度时,使用同一支温度计可减小实验误差，且测量完一种溶液后，温度计必须用水冲洗干净并用滤纸擦干。测完酸溶液的温度计表面附着酸，未冲洗就直接测定碱溶液的温度，导致测定的碱溶液温度偏高，从而使测定的温度差值偏小，测得的中和热数值偏小。f．铜容易导热，使热量损失，所以测量的