高中化學 第1章 化學反應與能量 第1節(jié) 化學反應與能量的變化（第2課時）熱化學方程式 中和熱的測定課件 新人教版選修4.ppt

成才之路 化學 路漫漫其修遠兮吾將上下而求索 人教版 選修 化學反應與能量 第一章 第一節(jié)化學反應與能量的變化 第一章 第2課時熱化學方程式中和熱的測定 阿基米德曾說過 給我一個足夠長的杠桿 我可以撬動地球 而化學能量就是推動人類進步的 杠桿 能量使人類脫離了 茹毛飲血 的野蠻 進入繁華多姿的文明 化學反應所釋放的能量是現(xiàn)代能量的主要來源之一 化學反應同時存在著物質(zhì)變化和能量變化 化學反應中的物質(zhì)變化可用化學方程式表示 那么用什么方法可以既表示物質(zhì)變化也表示其能量變化呢 如何建立物質(zhì)變化和能量變化的定量關(guān)系呢 新知導學 物質(zhì)的量 反應熱 物質(zhì) 能量 25 101 1 液 放出 物質(zhì)的量 分子 數(shù) 整 小數(shù) 分數(shù) 不同 也不同 大燒杯 500ml 環(huán)形玻璃攪拌棒 小燒杯 100ml 量筒 50ml 兩個 溫度計 泡沫塑料或紙條 泡沫塑料板或硬紙板 中心有兩個小孔 鹽酸 0 50mol l 氫氧化鈉溶液 0 55mol l 1 實驗原理 實驗時 先測出鹽酸和氫氧化鈉溶液的起始溫度 求其平均溫度t1 兩溶液混合充分反應后 讀取混合液溫度t2 為了使計算簡便 可以近似地認為 1 鹽酸和 氫氧化鈉溶液的密度都是 則 鹽酸質(zhì)量m1 50g 氫氧化鈉溶液的質(zhì)量m2 50g 近似認為混合溶液的比熱容c 所以中和反應放出的熱量是 q m1 m2 c t2 t1 kj 0 50mol l 1 0 55mol l 1 1g cm 3 j g 1 4 18 0 418 t2 t1 1 熱化學方程式與普通化學方程式有何區(qū)別 提示 自主探究 2 同一個化學反應 是否只有一種形式的熱化學方程式 提示 熱化學方程式表示參加反應的物質(zhì)的量和反應熱的關(guān)系 而 h的值與參加反應的物質(zhì)的物質(zhì)的量有關(guān) 故熱化學方程式中化學計量數(shù)不同時 h亦不同 一個化學反應 可有多種形式的熱化學方程式 1 書寫步驟 1 寫出反應物 生成物的化學式 標明各物質(zhì)的狀態(tài) 2 依據(jù)已知確定各物質(zhì)的化學計量數(shù) 在生成物右側(cè)寫出 h 焓變 的數(shù)值 單位及正 負號 熱化學方程式 教材點撥 2 注意事項 1 注意 h的數(shù)值 單位及正 負號 h只能寫在熱化學方程式的右邊 且中間留空格 若為放熱反應 h為 若為吸熱反應 h為 h的單位一般為kj mol或kj mol 1 關(guān)于 h的單位 kj mol 1 并不是指每摩爾具體物質(zhì)反應時伴隨的能量變化是多少千焦 而是指給定形式的具體反應以各物質(zhì)的化學計量數(shù)來計量其物質(zhì)的量時伴隨的能量變化 2 注意測定條件反應熱 h與測定條件 溫度 壓強等 有關(guān) 因此書寫熱化學方程式時應注意 h的測定條件 絕大多數(shù) h是在25 101kpa下測定的 可不注明溫度和壓強 3 注意物質(zhì)的聚集狀態(tài)反應物和產(chǎn)物的聚集狀態(tài)不同 反應熱 h也不同 因此 書寫熱化學方程式必須注明物質(zhì)的聚集狀態(tài) 氣體用 g 液體用 l 固體用 s 溶液用 aq 熱化學方程式中不用標 和 4 注意化學計量數(shù)熱化學方程式中的化學計量數(shù)只代表物質(zhì)的量 不表示分子數(shù) 因此 可為整數(shù) 也可為分數(shù) 由于 h與反應完成的物質(zhì)的量有關(guān) 所以方程式中化學式前面的化學計量數(shù)必須與 h相對應 如果化學計量數(shù)加倍 則 h也要加倍 當反應逆向進行時 其反應熱與正反應的反應熱數(shù)值相等 符號相反 5 熱化學方程式是表示反應已完成的量 而不管反應是否真正完成 例如 300 時 氫氣和碘蒸氣反應的熱化學方程式為h2 g i2 g 2hi g h 12 84kj mol 1 上式并不代表300 時 將1mol氫氣和1mol碘蒸氣放在一起 就有12 84kj熱量放出 而是代表有2molhi g 生成時 才有12 84kj熱量放出 6 物質(zhì)的狀態(tài)不同 自身具有的能量也不同 一般說來 氣態(tài)時能量最高 液態(tài)次之 固態(tài)最小 3 熱化學方程式書寫中的常見錯誤 物質(zhì)聚集狀態(tài)的標注錯誤 h的正負及單位書寫錯誤 熱量數(shù)值與化學方程式中化學計量數(shù)不對應等 2015 江西八校聯(lián)考 已知在25 101kpa下 1gc8h18 辛烷 燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水時放出48 40kj的熱量 表示上述反應的熱化學方程式正確的是 典例透析 答案 b 點評 書寫熱化學方程式必須注意以下幾點 1 要注明反應物和生成物的狀態(tài) 2 放熱反應 h為 吸熱反應 h為 3 h的單位為kj mol 寫出下列反應的熱化學方程式 1 1molc2h5oh l 完全燃燒生成co2 g 和h2o l 放出1366 8kj熱量 2 1molc 石墨 與適量h2o g 反應生成co g 和h2 g 吸收131 3kj能量 1 氫氣是人類最理想的能源 已知在25 101kpa下 1g氫氣完全燃燒生成液態(tài)水時放出熱量142 9kj 則下列熱化學方程式書寫正確的是 a 2h2 o2 2h2o h 142 9kj molb 2h2 g o2 g 2h2o l h 142 9kj molc 2h2 g o2 g 2h2o l h 571 6kj mold 2h2 g o2 g 2h2o l h 571 6kj mol 變式訓練 答案 c 2 熱化學方程式c s h2o g co g h2 g h 131 3kj mol 1表示 a 碳和水反應吸收131 3kj能量b 1mol碳和1mol水反應生成一氧化碳和氫氣并吸收131 3kj熱量c 1mol固態(tài)碳和1mol水蒸氣反應生成一氧化碳氣體和氫氣 吸熱131 3kjd 1個固態(tài)碳原子和1分子水蒸氣反應吸熱131 3kj 解析 該熱化學方程式表示 1mol固態(tài)碳和1mol水蒸氣反應生成1mol一氧化碳氣體和1mol氫氣 吸收131 3kj的熱量 特別要指明水的狀態(tài) 答案 c 1 中和反應 1 定義酸和堿反應生成鹽和水的反應 2 實質(zhì)酸電離產(chǎn)生的h 和堿電離產(chǎn)生的oh 反應生成h2o 強酸和強堿生成可溶性鹽和水的離子反應方程式為 h oh h2o 中和熱及其測定 教材點撥 2 中和熱 1 定義在稀溶液中 強酸和強堿發(fā)生中和反應生成1molh2o時所釋放的熱量 稱為中和反應的反應熱 即中和熱 2 注意 酸 堿的稀溶液 指酸 堿的物質(zhì)的量濃度均小于或等于1mol l 1的溶液 生成1molh2o 注意以生成1molh2o為標準來配平其余物質(zhì)的化學計量數(shù) 3 中和熱的表示 強酸和強堿在稀溶液中發(fā)生中和反應時 1molh 和1moloh 反應生成1molh2o 放出57 3kj的熱量 表示為 h aq oh aq h2o l h 57 3kj mol 1 3 反應熱的測量某些化學反應的反應熱可以用實驗方法測定 用來測定反應熱的儀器稱為 量熱器 測量操作是 將反應器置于充滿水的絕熱容器中 當反應放熱時 其熱量即傳入水中 根據(jù)水的質(zhì)量 比熱和水溫的變化求出反應所放出的熱量 下面具體研究課本關(guān)于中和熱的測定 實驗用品儀器 大燒杯 500ml 小燒杯 100ml 溫度計 量筒 50ml 兩個 泡沫塑料或紙條 泡沫塑料板或硬紙板 中心有兩個小孔 環(huán)形玻璃攪拌棒 試劑 0 50mol l 1鹽酸 0 55mol l 1naoh溶液 實驗方案 1 組裝量熱裝置 大 小燒杯杯口相平 大 小燒杯間填滿碎泡沫塑料 確保裝置保溫 隔熱 減少熱量散失 2 測量初始溫度t1 用一量筒量取50ml0 50mol l 1鹽酸 倒入小燒杯中并測量其溫度 用另一量筒量取50ml0 55mol l 1naoh溶液并測量其溫度 求兩溫度平均值作為t1 3 測量終止溫度t2 把溫度計和環(huán)形玻璃攪拌棒放入小燒杯的鹽酸中 把量筒中的naoh溶液一次性倒入小燒杯 用環(huán)形玻璃拌棒輕輕攪動溶液并測出終止溫度t2 溫馨提示 1 試劑方面 從酸堿的強弱 濃度及量的多少方面考慮 酸堿溶液應當用強酸 強堿的稀溶液 測定中和熱時不能用弱酸或弱堿 因弱酸或弱堿在水溶液中不能完全電離 若改用弱酸或弱堿 它們電離時要吸收一部分熱量 使所得中和熱數(shù)值偏小 測定中和熱不能用濃酸或濃堿 因濃酸或濃堿溶于水時一般都要放熱 使所得中和熱數(shù)值偏大 為保證0 5mol l 1鹽酸全部反應 實驗中使用0 55mol l 1的naoh溶液 稍過量 2 儀器方面 從環(huán)形玻璃攪拌棒及溫度計方面考慮 不能用鐵絲代替環(huán)形玻璃攪拌棒 因為鐵絲能消耗酸且易傳熱 會引起實驗誤差 實驗中用溫度計先后測量酸 堿及混合液的溫度時 要使用同一支溫度計 可減小實驗誤差 且測定一種溶液后必須用水沖洗干凈并用濾紙擦干 溫度計的水銀球部分要完全浸入溶液中 且要穩(wěn)定一段時間再記下讀數(shù) 3 操作方面 從配好的酸堿溶液及操作方面考慮 實驗中所用的鹽酸和氫氧化鈉溶液配好后要充分冷卻至室溫 才能使用 操作時動作要快 盡量減少熱量的散失 4 實驗產(chǎn)生誤差的原因 量取溶液的體積有誤差 測量結(jié)果是按50ml的酸 堿進行計算 若實際量取時 多于50ml或小于50ml都會造成誤差 溫度計的讀數(shù)有誤 實驗過程中有液體灑在外面 混合酸 堿溶液時 動作緩慢 導致實驗誤差 隔熱操作不到位 致使實驗過程中熱量損失而導致誤差 測酸后的溫度計未用水清洗便立即去測堿的溫度 致使熱量損失而引起誤差 2015 貴州銅仁一中模擬 50ml0 50mol l鹽酸與50ml0 55mol lnaoh溶液在如右圖所示的裝置中進行中和反應 通過測定反應過程中所放出的熱量可計算中和熱 回答下列問題 典例透析 3 大燒杯上如不蓋硬紙板 求得的中和熱數(shù)值將 填 偏大 偏小 或 無影響 4 實驗中改用60ml0 50mol l鹽酸跟50ml0 55mol lnaoh溶液進行反應 與上述實驗相比 所放出的熱量 填 相等 或 不相等 所求得的中和熱 填 相等 或 不相等 簡述理由 5 實驗中改用6 94ml15mol l硫酸溶液跟60ml0 55mol lnaoh溶液進行反應 與上述實驗 4 相比 所求中和熱 填 相等 或 不相等 簡述理由 6 若三次平行操作測得數(shù)據(jù)中起始時鹽酸與燒堿溶液平均溫度相同 而終止溫度與起始溫度差 t2 t1 分別為 2 3 2 4 2 9 則最終代入計算式的溫度差的平均值為 解析 測定過程中要充分攪拌以使naoh與hcl充分反應 在測定溶液溫度時要有保溫措施 否則會造成較大的誤差 放出的熱量與參加反應的naoh hcl的量有關(guān) 參加反應的物質(zhì)用量越多 放出的熱量越多 但酸堿中和反應的中和熱指生成1molh2o時放出的熱量 所以為定值 第 6 問涉及定量實驗中數(shù)據(jù)處理的常識 一般來說 定量實驗總要平行操作多次 取測量值的平均值代入計算以減小誤差 但還應注意如果某個測量值與其他值相差較大 則可能在取得該值的操作中存在較嚴重的失誤 應舍去 故此問所給的 2 9 應舍去 答案 1 環(huán)形玻璃攪拌棒 2 減少實驗過程中的熱量損失 3 偏小 4 不相等相等因為中和熱是指稀的強酸跟強堿發(fā)生中和反應生成1molh2o所放出的能量 與酸堿的用量無關(guān) 5 不相等濃硫酸稀釋時會放出熱量 6 2 35 3 某學習小組進行了測定稀硫酸和稀氫氧化鈉中和熱的實驗 1 寫出該反應的熱化學方程式 中和熱為57 3kj mol 2 取50mlnaoh溶液和30ml硫酸溶液進行實驗 實驗數(shù)據(jù)如下表 變式訓練 請?zhí)顚懴卤碇械目瞻?近似認為0 50mol lnaoh溶液和0 50mol l硫酸溶液的密度都是1g cm3 中和后生成溶液的比熱容c 4 18j g 則中和熱 h 取小數(shù)點后一位 3 上述實驗數(shù)值結(jié)果與 57 3kj mol有偏差 產(chǎn)生偏差的原因可能是 填字母 a 實驗裝置保溫 隔熱效果差b 量取naoh溶液的體積時仰視讀數(shù)c 分多次把naoh溶液倒入盛有硫酸的小燒杯中d 用溫度計測定naoh溶液起始溫度后直接測定h2so4溶液的溫度 解析 1 表示中和熱的化學方程式時要注意生成水的物質(zhì)的量是1mol 2 先計算生成水的物質(zhì)的量為0 025mol 第2次實驗 t2 t1 值較其他實驗誤差較大 舍去 用其他三組實組數(shù)據(jù)計算 t2 t1 的平均值為4 0 計算得 h 53 5kj mol 3 分析偏差原因即分析 偏低 的原因 a c直接造成了熱量損失 符合要求 b的結(jié)果是量取的naoh溶液偏多 是造成 偏高 的原因 不符合要求 d使t1偏高 則 t2 t1 偏低 符合要求 1 2015 經(jīng)典習題選萃 下列說法正確的是 a 書寫熱化學方程式時 只要在化學方程式的右端寫上熱量的符號和數(shù)值即可b 凡是在加熱或點燃條件下進行的反應都是吸熱反應c 表明反應放出或吸收熱量的化學方程式叫做熱化學方程式d 氫氣在氧氣中燃燒的熱化學方程式為2h2 g o2 g 2h2o l h 483 6kj 解析 書寫熱化學方程式時還應注明各物質(zhì)的聚集狀態(tài) a不正確 有的放熱反應在點燃或加熱時才能發(fā)生 b不正確 d中 h的數(shù)值和單位均錯誤 答案 c 解析 由題意知 1moln2h4 g 完全燃燒生成氮氣和氣態(tài)水時放出熱量為534kj 答案 d 答案 c 解析 根據(jù)題意放出161 9kj熱量時生成的co2的物質(zhì)的量為5mol l 1 0 1l 2 0 25mol 所以 h 161 9kj mol 1 16