2025版高中化学第1章化学反应与能量第1节化学反应与能量的变化课时2热化学方程式中和反应反应热的测定导学案新人教版选修4

PAGEPAGE1课时2热化学方程式中和反应反应热的测定目标与素养：1.相识热化学方程式的意义并能正确书写热化学方程式。(模型认知与变更观念)2.了解中和热的测定原理及留意事项。(科学探究与创新意识)一、热化学方程式1．概念能表示参与反应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白化学反应中的物质变更，也表明白化学反应中的能量变更。如：H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH＝－285.8kJ/mol，表示在25℃、101kPa,1molH2与eq\f(1,2)molO2完全反应生成1mol液态水时放出的热量是285.8kJ。3．书写氢气与碘蒸气化合反应的能量(或热量)变更，可用以下方程式表示：H2(g)＋I2(g)eq\o(,\s\up10(200℃),\s\do10(101kPa))2HI(g)ΔH＝－14.9kJ·mol－1，它与化学方程式H2＋I2eq\o(,\s\up10(△))2HI相比较而言，其特点为(1)指明白反应的温度和压强，若在25℃、101kPa时进行的反应，可不注明。(2)注明白各物质的状态：s(固体)、l(液体)或g(气体)、aq(溶液)。(3)在方程式的右边注明白ΔH的“＋”或“－”及数值单位。(4)化学计量数只表示物质的量，可以用分数。二、中和反应热的测定1．中和热稀溶液中，酸与碱发生中和反应生成1_molH2O时所释放的热量称为中和热。表示为H＋(aq)＋OH－(aq)=H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1。2．试验原理通过肯定量的酸、碱溶液在反应前后温度的变更，计算反应放出的热量，由此求得中和热。热量计算公式为Q＝cmΔt(c为比热容，m为溶液质量，Δt为前后温度差)。3．试验仪器装置(1)将下列试验装置中各仪器(或物品)的名称填在横线上。(2)试验过程中，还须要的其他仪器有50mL量筒(2个)。4．试验步骤与数据测量(1)初始温度(t1)测量方法是用一量筒量取50mL0.50mol·L－1盐酸，倒入小烧杯中并测量其温度；用另一量筒量取50mL0.55mol·L－1NaOH溶液并用用蒸馏水洗净的温度计测量其温度，取两温度平均值为t1。(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，并精确读取混合溶液的最高温度，记录终止温度为t2。(3)重复试验操作，记录每次的试验数据，取其平均值作为计算依据。(4)试验数据处理盐酸、氢氧化钠溶液为稀溶液，其密度近似地认为都是1g·cm－3，反应后溶液的比热容c＝4.18J/(g·℃)。该试验中盐酸和NaOH溶液反应放出的热量是0.418(t2－t1)_kJ，中和热为eq\f(0.418t2－t1,0.025)kJ·mol－1。若将环形玻璃棒改为环形铜丝，所测中和热有什么误差？[答案]偏小。1．推断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)热化学方程式既体现了物质变更又体现了能量变更。()(2)H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)ΔH＝－183kJ·mol－1表示1molH2(g)和1molCl2(g)生成2molHCl(g)放出的热量为183kJ。()(3)中和热测定装置中碎泡沫塑料的作用是固定装置。()(4)将试验中50mL盐酸改为60mL盐酸，所测中和热变大。()[答案](1)√(2)√(3)×(4)×2．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．全部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[答案]A3．写出下列反应的热化学方程式(1)1molCO完全转化为CO2放出283kJ的热量。_____________________________________________________(2)24gC(s)与足量H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g)，汲取262.6kJ热量。______________________________________________________[解析](1)CO转化为CO2的化学方程式为2CO＋O2=2CO2,2molCO生成CO2放出热量为2×283kJ＝566kJ，则反应的热化学方程式为2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g)ΔH＝－566kJ·mol－1。(2)1molC(s)与足量H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g)汲取的热量为eq\f(262.6kJ,2)＝131.3kJ。[答案](1)2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g)ΔH＝－566kJ·mol－1(2)C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g)ΔH＝＋131.3kJ·mol－1热化学方程式的书写或推断方法1．留意标明物质的聚集状态：方程式中每种物质的化学式后面用括号注明物质的聚集状态(g、l、s)，不用标“↑”或“↓”，水溶液用aq表示。2．留意注明必要的反应条件：焓变与温度和压强等测定条件有关，所以书写时必需在ΔH后指明反应的温度和压强(298K、101kPa时，可不注明)。3．留意明确化学计量数的含义：化学计量数只表示该物质的物质的量，不表示分子个数或原子个数，因此热化学方程式中化学计量数也可以是分数。4．留意ΔH的单位及符号：ΔH的单位是kJ/mol或kJ·mol－1，ΔH只能写在化学方程式的右边，表示正向反应的焓变。ΔH<0表示为放热反应；ΔH>0则表示为吸热反应。5．留意同一反应中化学计量数与ΔH数值的对应关系：化学方程式中各物质的化学计量数加倍，则ΔH的数值也加倍；若反应逆向进行，则ΔH变更符号，但肯定值不变。【典例1】写出下列反应的热化学方程式：(1)16gCH4(g)与适量O2(g)反应生成CO2(g)和H2O(l)，放出890.3kJ热量______________________________________。(2)已知拆开1molH—H键，1molN—H键，1molN≡N键分别须要的能量是436kJ、391kJ、946kJ，则N2(g)与H2(g)反应生成NH3(g)的热化学方程式为________________________________。(3)0.3mol的气态高能燃料乙硼烷(B2H6)在氧气中燃烧，生成固态的三氧化二硼和液态水，放出649.5kJ热量，其热化学方程式为______________________________________。[解析](1)由化学方程式CH4＋2O2=CO2＋2H2O可得热化学方程式。(2)化学方程式为N2＋3H22NH3，ΔH＝(946＋436×3－391×6)kJ·mol－1。(3)化学方程式为B2H6＋3O2=B2O3＋3H2O，则1molB2H6(g)完全燃烧放出2165kJ热量。[答案](1)CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－890.3kJ·mol－1(2)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92kJ·mol－1(3)B2H6(g)＋3O2(g)=B2O3(s)＋3H2O(l)ΔH＝－2165kJ·mol－11．写出下列反应的热化学方程式：(1)1molC2H5OH(l)完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)，放出1366.8kJ热量：__________________________________________________________________________________________________________。(2)1molC(石墨)与适量H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g)，汲取131.3kJ热量：______________________________________________________________________________________________________。(3)1.7gNH3(g)发生催化氧化反应生成气态产物，放出22.67kJ的热量：___________________________________________________________________________________________________________。[解析](3)1.7gNH3的物质的量为0.1mol，则4molNH3发生反应放出的热量为：22.67kJ×10×4＝906.8kJ,1molNH3完全反应放出的热量为226.7kJ。那么相应的热化学方程式为：4NH3(g)＋5O2(g)=4NO(g)＋6H2O(g)ΔH＝－906.8kJ·mol－1或NH3(g)＋eq\f(5,4)O2(g)=NO(g)＋eq\f(3,2)H2O(g)ΔH＝－226.7kJ·mol－1。[答案](1)C2H5OH(l)＋3O2(g)=2CO2(g)＋3H2O(l)ΔH＝－1366.8kJ·mol－1(2)C(石墨，s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g)ΔH＝＋131.3kJ·mol－1(3)NH3(g)＋eq\f(5,4)O2(g)=NO(g)＋eq\f(3,2)H2O(g)ΔH＝－226.7kJ·mol－12．在常温常压下，1gH2在足量Cl2中燃烧生成HCl气体，放出92.3kJ的热量。下列热化学方程式中正确的是()A．H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)ΔH＝－92.3kJ·mol－1B．H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)ΔH＝＋92.3kJ·mol－1C．H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)ΔH＝＋184.6kJ·mol－1D．2HCl(g)=H2(g)＋Cl2(g)ΔH＝＋184.6kJ·mol－1D[A项，化学计量数与ΔH不一样；B项，ΔH<0且数值不对；C项，ΔH<0。]“五看”法判热化学方程式正误一看“配平”→二看“状态”→三看“正负”→四看“单位”→五看“数值”。中和反应热测定试验探究[试验探讨]1．试验装置中在大、小烧杯之间填满碎泡沫塑料的目的是什么？提示：目的是保温、隔热，削减试验过程中热量的损失。2．装置中的环形玻璃搅拌棒能否用金属(不与酸、碱反应)质环形搅拌棒代替？为什么？提示：不能。缘由是金属质环形搅拌棒易导热，造成试验过程中热量损失。3．试验中为何运用0.55mol/LKOH溶液与0.50mol/L盐酸反应，而不是选用0.50mol/LKOH溶液？提示：碱过量的目的是保证盐酸完全反应。4．能否用浓硫酸代替盐酸？对结果会产生什么影响？提示：不能。浓硫酸溶解于水时放热，所测ΔH偏小，即ΔH<－57.3kJ·mol－1。5．能否用醋酸代替盐酸或用氨水代替KOH溶液？对结果会产生什么影响？提示：不能。弱酸、弱碱电离吸热，所测ΔH偏大，即ΔH>－57.3kJ·mol－1。科学探究：中和反应热测定(1)中和热的测定项目内容试验关键①快速反应，防止热量散失。②在测量反应混合液的温度时要随时读取温度值，记录下最高温度值。留意事项①温度计不要靠在容器壁上或插入容器底部；②不行将温度计当搅拌棒运用；环形玻璃搅拌棒应上下移动；③为保证盐酸被完全中和，碱的浓度稍大。(2)中和反应反应热测定试验中产生误差的缘由①装置方面：装置的隔热保温效果不好，造成试验过程中热量损失而引起误差。②操作方面eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(a.试验过程中液体洒落到桌面上,b.混合酸、碱溶液时，动作缓慢,c.用温度计测量酸的温度后,未清洗而干脆去测量碱的温度))③读数方面eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(a.温度计的读数有误差,b.量取溶液体积时，读数有,误差俯视、仰视的问题))(3)中和热ΔH计算ΔH＝－eq\f(m酸＋m碱c·Δt,nH2O)[c＝4.18J·(g·℃)－1]【典例2】在量热计中(如图所示)将100mL0.50mol·L－1的CH3COOH溶液与100mL0.55mol·L－1NaOH溶液混合，温度从298.0K上升到300.7K，已知量热计的热容常数(量热计各部件温度每上升1K所须要的热量)是150.5J/K，溶液密度均为1g/mL，充分混合后溶液的比热容c＝4.184J/(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)中测得的试验值出现偏差可能的缘由是___________________________________________________________________________________。[解析](1)依据题中所给信息可推算出酸和碱的物质的量，酸为0.050mol，碱为0.055mol，可知碱是过量的，应以酸的量计算，算诞生成0.050mol水时放出的热量，进而算诞生成1mol水时放出的热量，即可得出CH3COOH的中和热：ΔH＝－eq\f([150.5J/K＋4.184J/g·K×100g＋100g]×300.7K－298.0K,0.050mol)＝－5.33×104J/mol＝－53.3kJ·mol－1。(2)本试验方法测得的CH3COOH的中和热数值小于文献值，缘由可能有以下几个方面；①量热计的保温瓶绝热效果不好；②酸、碱溶液混合不快速；③温度计不够精确等。[答案](1)－53.3kJ·mol－1(2)①量热计的保温瓶绝热效果不好，②酸、碱溶液混合不快速，③温度计不够精确等若酸、碱混合时，动作缓慢，所测中和热ΔH有什么偏差？[答案]偏低。3．下列有关中和热的说法正确的是()A．中和热的热化学方程式：H＋(l)＋OH－(l)=H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1B．精确测量中和热的试验过程中，至少需测定温度4次C．环形玻璃搅拌棒材料若用铜代替，则测量出的中和热数值偏小D．若稀酸溶液中H＋与稀碱溶液中OH－的物质的量相等，则所测中和热数值更精确C[A项，H＋和OH－不能用l符号，应当用aq，错误；B项，每次试验中须要测量NaOH溶液的温度，盐酸的温度，和反应后的温度，一般试验要重复操作，所以至少6次，错误；C项，铜简单导热，使热量损失，所以测量的中和热数值偏小，正确；D项，当酸和碱中的H＋和OH－物质的量相等时，试验过程中稍有误差就不能确定产生水的量，一般都是有一种物质略微过量，错误。]中和热测定时的留意事项(1)试验中要用强酸、强碱的稀溶液(0.1～0.5mol·L－1)。(2)操作时动作要快，尽量削减热量的损失，运用绝热装置，避开热量散发到反应体系外。(3)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，避开酸、碱在温度计的表面反应放热而影响测量结果。(4)测定中和热不能用弱酸或弱碱，因弱酸、弱碱电离时汲取热量而使测量数值偏低。(5)中和热的数值是57.3kJ·mol－1，测定时与强酸、强碱的用量无关。1．下列热化学方程式书写正确的是()A．2SO2＋O2eq\o(,\s\up10(500℃),\s\do10(V2O5))2SO3ΔH＝－196.6kJ/molB．N2(g)＋2O2(g)=2NO2(g)ΔH＝＋67.7kJ/molC．C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH＝＋393.5kJ/molD．H2O(l)=H2(g)＋1/2O2(g)ΔH＝＋285.8kJ/molD[A项，未注明反应物，生成物的聚集状态，故错；B项，化学方程式书写错误，应为N2(g)＋O2(g)=2NO(g)，故错；C项，C与O2反应为放热反应，ΔH<0，故错。]2．已知在25℃、101kPa下，1g液体C8H18(辛烷)燃烧生成二氧化碳和液态水时放出48.40kJ的热量。表示上述反应的热化学方程式正确的是()A．C8H18(l)＋eq\f(25,2)O2(g)=8CO2(g)＋9H2O(g)ΔH＝－48.40kJ·mol－1B．C8H18(l)＋eq\f(25,2)O2(g)=8CO2(g)＋9H2O(l)ΔH＝－5517.6kJ·mol－1C．C8H18(l)＋eq\f(25,2)O2(g)=8CO2(g)＋9H2O(l)ΔH＝＋5517.6kJ·mol－1D．C8H18(l)＋eq\f(25,2)O2(g)=8CO2(g)＋9H2O(l)ΔH＝－48.40kJ·mol－1B[在25℃、101kPa下，1molC8H18燃烧生成CO2和液态水时放出的热量为eq\f(48.40kJ,1g)×114g＝5517.6kJ。]3．已知：H＋(aq)＋OH－(aq)=H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1。下列反应中能放出57.3kJ热量的是()A．1L1mol·L－1的稀H2SO4与足量NaOH溶液反应B．稀盐酸与氨水反应生成1molH2OC．稀盐酸与稀Ba(OH)2溶液反应生成1mol水D．稀NaOH溶液与95%浓硫酸反应生成1mol水C[A项，生成2molH2O(l)，放出114.6kJ热量；B项，氨水为弱碱溶液，NH3·H2O电离吸热，故放出热量小于57.3kJ；D项，浓H2SO4溶于水放热，故放出的热量大于57.3kJ。]4．依据要求，写出下列反应的热化学方程式：(1)1molC2H4(g)