反應熱的測量與計算

1、反應熱的測量與計算反應熱的測量與計算專題專題1 1 化學反應與能量變化化學反應與能量變化第一單元第一單元 化學反應的熱效應化學反應的熱效應例：例：25時，時，1克甲烷氣體完全燃燒生成克甲烷氣體完全燃燒生成CO2氣體和液態(tài)水，放出氣體和液態(tài)水，放出55.64kJ熱量，寫出該熱量，寫出該反應的熱化學方程式。反應的熱化學方程式。練習練習2：N2(g)與與H2(g)反應生成反應生成17gNH3(g)，放，放出出46.1kJ熱量，寫出該反應的熱化學方程式熱量，寫出該反應的熱化學方程式練習練習3：發(fā)射衛(wèi)星時可用肼（：發(fā)射衛(wèi)星時可用肼（N2H4）作燃料，）作燃料，已知在已知在298K時時1克肼氣體燃燒生成克

2、肼氣體燃燒生成N2和水蒸氣，和水蒸氣，放出放出16.7KJ的能量。的能量。能量的數(shù)據(jù)如何得到？能量的數(shù)據(jù)如何得到？一、反應熱的測量一、反應熱的測量【活動與探究】閱讀課本【活動與探究】閱讀課本p6p6實驗，了解實驗原理和步驟實驗，了解實驗原理和步驟. .最直接的方法是通過實驗測得。最直接的方法是通過實驗測得。（1）實驗藥品：）實驗藥品： 50 mL、0.50 mol/L的的鹽酸鹽酸和和50 mL、0.50 mol/L氫氧化鈉氫氧化鈉溶液溶液（2）實驗儀器：）實驗儀器：在大燒杯底部墊泡沫塑料（或紙條），在大燒杯底部墊泡沫塑料（或紙條），使放入的小燒杯杯使放入的小燒杯杯口與大燒杯杯口相平口與大燒杯杯

3、口相平。然后再在大、小燒杯之間填滿碎泡然后再在大、小燒杯之間填滿碎泡沫塑料（或紙條），大燒杯上用泡沫塑料板（或硬紙板）沫塑料（或紙條），大燒杯上用泡沫塑料板（或硬紙板）作蓋板，在板中間開兩個小孔，正好使溫度計和環(huán)形玻璃作蓋板，在板中間開兩個小孔，正好使溫度計和環(huán)形玻璃攪拌棒通過攪拌棒通過用量筒量取用量筒量取50 mL 0.50 mol/L鹽酸，倒入小燒杯中，鹽酸，倒入小燒杯中，并用溫度計測量鹽酸的溫度，記錄并用溫度計測量鹽酸的溫度，記錄,然后把溫度計上的酸然后把溫度計上的酸用水沖洗干凈用水沖洗干凈。溫度計上的酸為何要用水沖洗干凈？沖洗后的溶液能溫度計上的酸為何要用水沖洗干凈？沖洗后的溶液能否倒

4、入小燒杯？為什么？否倒入小燒杯？為什么？ 因為該溫度計還要用來測堿液的溫度，若不沖洗，溫因為該溫度計還要用來測堿液的溫度，若不沖洗，溫度計上的酸會和堿發(fā)生中和反應而使熱量散失，故要度計上的酸會和堿發(fā)生中和反應而使熱量散失，故要沖洗干凈；沖洗后的溶液不能倒入小燒杯，若倒入，沖洗干凈；沖洗后的溶液不能倒入小燒杯，若倒入，會使總溶液的質量增加，而導致實驗結果誤差。會使總溶液的質量增加，而導致實驗結果誤差。（3 3）. .實驗步驟：實驗步驟：用用另一個量筒另一個量筒量取量取50 mL 0.50 mol/L NaOH溶液，并溶液，并用溫度計測量用溫度計測量NaOH溶液的溫度，記錄。把溫度計和環(huán)形溶液的溫

5、度，記錄。把溫度計和環(huán)形玻璃攪拌棒放入小燒杯的鹽酸中，并把量筒中的玻璃攪拌棒放入小燒杯的鹽酸中，并把量筒中的NaOH溶溶液一次倒入小燒杯。液一次倒入小燒杯。.酸、堿混合時，為何要把量筒中的酸、堿混合時，為何要把量筒中的NaOHNaOH溶液一次溶液一次倒入小燒杯而不能緩緩倒入？倒入小燒杯而不能緩緩倒入？.因為本實驗的關鍵是測反應的反應熱，若動作遲因為本實驗的關鍵是測反應的反應熱，若動作遲緩，將會使熱量損失而使誤差增大。緩，將會使熱量損失而使誤差增大。用環(huán)形玻璃攪拌棒輕輕攪動溶液，并準確讀用環(huán)形玻璃攪拌棒輕輕攪動溶液，并準確讀取混合溶液的取混合溶液的最高溫度最高溫度，記為終止溫度，記入，記為終止溫

6、度，記入下表。下表。 實驗中能否用環(huán)形銅絲攪拌棒代替環(huán)形玻璃攪拌棒？實驗中能否用環(huán)形銅絲攪拌棒代替環(huán)形玻璃攪拌棒？為什么？為什么？不能。因為銅絲易導熱，使熱量損失較大不能。因為銅絲易導熱，使熱量損失較大重復實驗三次，取測量所得數(shù)據(jù)的平均值作重復實驗三次，取測量所得數(shù)據(jù)的平均值作為計算依據(jù)。為計算依據(jù)。 思考:1、量熱計直接測得的數(shù)據(jù)是什么？是焓變的數(shù)值嗎？是體系溫度的變化是體系溫度的變化2、根據(jù)體系溫度變化可以求得什么物理量？可以求得反應吸收或放出的熱量可以求得反應吸收或放出的熱量Q = c m t4、問題與討論、問題與討論1 1）有人建議用）有人建議用50mL0.55mol/LNaOH50m

7、L0.55mol/LNaOH進行上述實驗，測進行上述實驗，測得的中和熱數(shù)值會更加準確。為什么？得的中和熱數(shù)值會更加準確。為什么？ 可以保證鹽酸完全反應。使測得的熱量更準確?？梢员ＷC鹽酸完全反應。使測得的熱量更準確。2 2）如果用同樣的方法測定氫氧化鉀與鹽酸反應、氫）如果用同樣的方法測定氫氧化鉀與鹽酸反應、氫氧化鈉與硝酸反應的反應熱，請預測其反應熱是否相氧化鈉與硝酸反應的反應熱，請預測其反應熱是否相同，并設計實驗方案加以驗證。同，并設計實驗方案加以驗證。實驗的結果相同，因為三個反應的本實驗的結果相同，因為三個反應的本質一樣，都是質一樣，都是H+OH- =H2O。中和熱中和熱 概念概念: 在在稀稀

8、溶液中溶液中, ,酸與堿中和反應生成酸與堿中和反應生成1molH1molH2 2O O, ,這時的反應熱叫中和熱這時的反應熱叫中和熱.H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l); H= 57.3kJ.moL-1表示強酸與強堿在稀溶液中發(fā)生中和反應的熱化學方程式表示強酸與強堿在稀溶液中發(fā)生中和反應的熱化學方程式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.

9、3kJ.moL-12NaOH(aq)+H2SO4(aq)=Na2SO4(aq)+2H2O(l) H= 114.6kJ.moL-1問題探究問題探究 判斷下列實驗操作對判斷下列實驗操作對中和熱中和熱測定的數(shù)測定的數(shù)值有如何影響？填變大變小或者不變。值有如何影響？填變大變小或者不變。用相同濃度和體積的氨水代替用相同濃度和體積的氨水代替NaOHNaOH溶液進行實驗溶液進行實驗用相同濃度和體積的醋酸代替稀鹽酸溶液進行實驗用相同濃度和體積的醋酸代替稀鹽酸溶液進行實驗 變變 小小;因為一水合氨為弱電解質，其電離時要吸因為一水合氨為弱電解質，其電離時要吸熱，故將使測得結果偏小。熱，故將使測得結果偏小。若實驗中

10、改用若實驗中改用100 mL 0.50 mol/L100 mL 0.50 mol/L的鹽酸和的鹽酸和100 100 mL 0.50 mol/LmL 0.50 mol/L的的NaOHNaOH溶液，所測中和熱的數(shù)值是溶液，所測中和熱的數(shù)值是否約為本實驗結果的二倍（假定各步操作沒有失否約為本實驗結果的二倍（假定各步操作沒有失誤）？誤）？否。因中和熱是指酸與堿發(fā)生中和反應生成否。因中和熱是指酸與堿發(fā)生中和反應生成1 mol H2O時放出的熱量，其數(shù)值與反應物的量的多少無關，時放出的熱量，其數(shù)值與反應物的量的多少無關，故所測結果應基本和本次實驗結果相同（若所有操作故所測結果應基本和本次實驗結果相同（若所

11、有操作都準確無誤，且無熱量損失，則二者結果相同）。都準確無誤，且無熱量損失，則二者結果相同）。例、在量熱計中例、在量熱計中(如圖如圖)將將100 mL 0.50 mol/L的的CH3COOH溶液與溶液與100 mL 0.55 mol/L NaOH溶液混合，溫度從溶液混合，溫度從298.0 K升高到升高到300.7 K。已知量熱計的熱容常數(shù)。已知量熱計的熱容常數(shù)(量熱計各部件每升高量熱計各部件每升高1 K所所需要的熱量需要的熱量)是是150.5 J/K，溶液密度均為，溶液密度均為1 g/mL，生成溶液的比熱容生成溶液的比熱容c4.18 J/(gK)。 (1)CH3COOH的中和熱的中和熱H_。

12、(2)CH3COOH的中和熱的文獻值為的中和熱的文獻值為56.1 kJmol1，你認為你認為(1)中測得的實驗值偏差可能的原因是中測得的實驗值偏差可能的原因是_。53.28 kJmol1量熱計的保溫瓶絕熱效果不好；量熱計的保溫瓶絕熱效果不好；酸堿混合不迅速；酸堿混合不迅速；溫度計不夠精確溫度計不夠精確 (3)實驗中實驗中NaOH過量的目的是過量的目的是_。 (4)你認為你認為CH3COOH的中和熱與的中和熱與HCl的中和熱數(shù)值相比，的中和熱數(shù)值相比，_較大，其原因是較大，其原因是_。保證保證CH3COOH完全被中和，從而提高實驗準確度完全被中和，從而提高實驗準確度HClCH3COOH是弱酸，電

13、離吸熱是弱酸，電離吸熱定義：定義： l mol可燃可燃物質物質完全燃燒完全燃燒生成生成穩(wěn)定的物質穩(wěn)定的物質時放出的時放出的熱量，叫做該物質的燃燒熱。在熱量，叫做該物質的燃燒熱。在101kPa，25 的條件的條件下的燃燒熱又叫做標準燃燒熱。下的燃燒熱又叫做標準燃燒熱。衡量燃料燃燒放出熱量大小的物理量衡量燃料燃燒放出熱量大小的物理量定義：在定義：在101kPa時，時，l g物質物質完全燃燒完全燃燒的反應熱。的反應熱。二、標準燃燒熱與熱值二、標準燃燒熱與熱值關于燃燒熱的理解：關于燃燒熱的理解：研究條件：研究條件： 25 ,101 kPa反應程度：完全燃燒反應程度：完全燃燒燃燒物的物質的量：燃燒物的物

14、質的量：1 mol研究內容：放出的熱量。（研究內容：放出的熱量。（H0，單位，單位kJ/mol）在未有特別說明的情況下，外界壓強一般指在未有特別說明的情況下，外界壓強一般指25，101 kPa。所謂完全燃燒也是完全氧化，它是指物質中的下。所謂完全燃燒也是完全氧化，它是指物質中的下列元素完全轉變成對應的穩(wěn)定物：列元素完全轉變成對應的穩(wěn)定物：如：如：CCO2(g)； HH2O(l)； SSO2(g)； ClHCl(g)； NN2(g)概念辨析概念辨析1.1.下列各組物質的標準燃燒熱相等的是下列各組物質的標準燃燒熱相等的是：（：（ ）A. A. 碳和一氧化碳碳和一氧化碳 B. 1molB. 1mol

15、碳和碳和2mol2mol碳碳C. 1molC. 1mol乙炔和乙炔和2mol2mol碳碳 D. D. 淀粉和纖維素淀粉和纖維素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/molH2.2.已知熱化學方程式：已知熱化學方程式：則氫氣的則氫氣的標準標準燃燒熱為：燃燒熱為：285.8 kJ/mol 3下列熱化學方程式書寫正確的是下列熱化學方程式書寫

16、正確的是(H的絕對值均正確的絕對值均正確)() AC2H5OH(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(g) H1 367.0 kJ/mol(燃燒熱燃燒熱) BNaOH(aq)HCl(aq)=NaCl(aq)H2O(l) H57.3 kJ/mol(中和熱中和熱) CS(s)O2(g)=SO2(g)H296.8 kJ/mol(反應熱反應熱) D2NO2=O22NOH116.2 kJ/mol(反應熱反應熱) 【答案】【答案】CD小結：標準燃燒熱和中和熱的區(qū)別與聯(lián)系小結：標準燃燒熱和中和熱的區(qū)別與聯(lián)系1mol反應物完全燃反應物完全燃燒時放出的熱量；燒時放出的熱量；不同反應物，標準不同反應物，標準燃

17、燒熱不同。燃燒熱不同。生成生成1mol水時放出水時放出的熱量；強酸與強的熱量；強酸與強堿的中和熱都約為堿的中和熱都約為57.3kJ/mol 。標準燃燒熱標準燃燒熱中和熱中和熱相同點相同點不同點不同點能量變化能量變化H標準標準含義含義放熱反應放熱反應H0；單位：；單位：kJ/mol 1mol可燃物可燃物生成生成1mol水水三、反應熱的計算三、反應熱的計算例例1 已知下列熱化學方程式：已知下列熱化學方程式：2H2(g)O2(g)=2H2O(g) H483.6 kJmol1，則，則的的H 241.8 kJmol1,2H2O(g)= 2H2(g)O2(g) 的的H483.6 kJmol1?！窘涣髋c討論

18、】【交流與討論】 如何測定如何測定C(s)+1/2OC(s)+1/2O2 2(g)=CO(g)(g)=CO(g)的反應熱的反應熱H H？能直接測定嗎？如何測？能直接測定嗎？如何測？若不能直接測，怎么辦？若不能直接測，怎么辦？例例2 已知：已知：C(s)O2(g)=CO2(g) H1 393.5 kJmol1C(s)+ 1/2O2(g)=CO(g) H2 ？ kJmol1 CO(g)1/2O2(g)=CO2(g) H3 283.0 kJmol1 你能從方程式疊加的角度分析這三個方程式存在你能從方程式疊加的角度分析這三個方程式存在的關系嗎？的關系嗎？反應熱之間的數(shù)量關系呢？反應熱之間的數(shù)量關系呢？

19、=+H1= H2+ H3從方程式的意義著手分析從方程式的意義著手分析 ，你想到了什么？，你想到了什么？ 110.5適時歸納：適時歸納：若一個化學反應由始態(tài)轉化為終態(tài)可通過不同若一個化學反應由始態(tài)轉化為終態(tài)可通過不同的的途徑途徑(如圖如圖)，則則H與與H1、H2、 H3、H4、H5 之間有之間有何關系？何關系？HH1H2 H3H4H5 不管化學反應是一步完成或分幾步完不管化學反應是一步完成或分幾步完成，其總的熱效應是完全相同的。成，其總的熱效應是完全相同的。 化學反應的焓變（化學反應的焓變（HH）只與反應體系）只與反應體系的始態(tài)和終態(tài)有關，而與反應的途徑無關。的始態(tài)和終態(tài)有關，而與反應的途徑無關

20、。 蓋斯定律應用蓋斯定律應用（1）若一個反應的焓變）若一個反應的焓變H=a kJmolkJmol 1 1，則其逆反，則其逆反 應的焓變應的焓變H=-a kJmolkJmol 1 1（2 2）若一個化學反應方程式可由另外幾個反應）若一個化學反應方程式可由另外幾個反應 的化學方程式相加減而得到，則該反應的的化學方程式相加減而得到，則該反應的 焓變亦可以由這幾個反應的焓變相加減而焓變亦可以由這幾個反應的焓變相加減而 得到。得到。例3：根據(jù)下列反應的焓變，計算C（石墨）與H2(g)反應生成1molC2H2(g)的焓變。C(石墨石墨)+O2(g)=CO2(g) H1 = 393.5kJ.mol-12H2

21、(g)+O2(g)=2H2O(l)H2=571.6kJ.mol-12C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l) H3=2599.2kJ.mol-1 2C(石墨石墨)+H2 (g)= C2H2(g) H = ？=2 + 1/2 1/2 H =2 H1 + 1/2 H2 1/2 H3 （393.5)+1/2 (571.6)1/2(2599.2)=+226.8kJ.mol-1 注意：注意：1、計量數(shù)的變化與反應熱數(shù)值的變化要對應、計量數(shù)的變化與反應熱數(shù)值的變化要對應2、反應方向發(fā)生改變反應熱的符號也要改變、反應方向發(fā)生改變反應熱的符號也要改變練習練習1：發(fā)射火箭，所用的能量來自于：

22、發(fā)射火箭，所用的能量來自于N2H4（肼）（肼）在在NO2中燃燒，生成中燃燒，生成N2、液態(tài)、液態(tài)H2O。已知：。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 請寫出發(fā)射火箭反應的熱化學方程式。請寫出發(fā)射火箭反應的熱化學方程式。2N2H4(g)+ 2NO2(g) = 3N2(g) + 4H2O(l) H=1135.2kJ.mol-1 練習練習2：已知：已知 CO(g) + 1/2 O2(g) = CO2(g) H1= 283.0 kJ.mol-1 H2(g) + 1/2

23、 O2(g) = H2O(l) H2= 285.8 kJ.mol-1C2H5OH(l) + 3 O2(g) = 2 CO2(g) + 3 H2O(l) H3= 1370 kJ.mol-1 計算計算2CO(g) 4 H2(g)= H2O(l) C2H5OH(l) 的的H 【解】：2 + 4 - = 所以，所以，HH12 H24 H3 283.22 285.84 1370 339.2 kJ.mol-1練習練習3、同素異形體相互轉化但反應熱相當、同素異形體相互轉化但反應熱相當小而且轉化速率慢，有時還很不完全，測定小而且轉化速率慢，有時還很不完全，測定反應熱很困難?，F(xiàn)在可根據(jù)蓋斯提出的觀點反應熱很困難?，F(xiàn)在可根據(jù)蓋斯提出的觀點“不管化學反應是