高中化學 1.2熱化學方程式 學案 新人教版選修4

1、第2課時熱化學方程式學習目標1.了解熱化學方程式的含義并能正確書寫熱化學方程式。2.通過中和反應反應熱的測定，初步學習測定化學反應反應熱的實驗方法。3.能正確分析測定反應熱時誤差產(chǎn)生的原因，并能采取適當措施減小誤差。重點·難點1.熱化學方程式的書寫 2.中和熱的測定。1熱化學方程式(1)概念能表示參加反應物質的量和反應熱的關系的化學方程式。(2)特點(與化學方程式比較)指明了反應時的溫度和壓強，若在25時進行的反應，可不注明。在化學方程式右邊注明H的“”、“”和單位。所有反應物和生成物都用括號注明了它們在反應時的狀態(tài)。常用s、l、g分別表示固體、液體和氣體。(3)意義熱化學方程式不僅

2、表示化學反應中的物質變化，也表明了能量變化。2H2(g)O2(g)=H2O(l)H285.8 kJ·mol1表示在25、101kPa下，1mol H2與mol O2完全反應生1mol液態(tài)水時放出的熱量是285.8 kJ。3寫出下列反應的熱化學方程式(1)1 mol N2(g)與適量O2(g)起反應生成NO2(g)，吸收68 kJ熱量。N2(g)2O2(g)=2NO2(g)H68 kJ·mol1。(2)1 mol Cu(s)與適量O2(g)起反應生成CuO(s)，放出157 kJ的熱量。2Cu(s)O2(g)=2CuO(s)H314 kJ·mol1或Cu(s)O2(

3、g)CuO(s)H157 kJ·mol1。4在稀溶液中，強酸與強堿發(fā)生中和反應生成1_mol_H2O(l)時的反應熱(即放出的熱量)稱為中和熱。一、熱化學方程式的書寫1熱化學方程式與普通化學方程式的區(qū)別普通化學方程式熱化學方程式化學計量數(shù)的形式及表示意義是整數(shù)，既表示微粒個數(shù)又表示該物質的物質的量既可以是整數(shù)也可以是分數(shù)，只表示物質的物質的量是否注明物質狀態(tài)不注明必須在化學式后面注明狀態(tài)是否注明H及其單位不注明必須注明H的正負號及單位表示意義表示化學反應中的物質變化不僅表示化學反應中的物質變化，也表示化學反應中的能量變化2.書寫熱化學方程式注意的問題(1)注意H的符號H只能寫在熱化學

4、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·mol1(或kJ/mol)。(2)注意測定條件反應熱H與測定條件(溫度、壓強等)有關，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、101 kPa下測定的，可不注明溫度和壓強。(3)注意物質的聚集狀態(tài)反應物和生成物的聚集狀態(tài)不同，反應熱H也不同。因此，書寫熱化學方程式時必須注明物質的聚集狀態(tài)。氣體用“g”，液體用“l(fā)”，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)化學計量數(shù)只表示物質的物質的量，因此可以為整數(shù)或分數(shù)。由于H與反應物的物質

5、的量有關，所以熱化學方程式中化學式前面的化學計算數(shù)必須與H相對應：a化學計量數(shù)和反應熱數(shù)值可以同時增大或減小相同的倍數(shù)。b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。例如：已知H2(g)O2(g)=H2O(l) H285.8 kJ·mol1，則：H2O(l)=H2(g)O2(g) H285.8_kJ·mol1。2H2(g)O2(g)=2H2O(l) H571.6_kJ·mol1。(5)注意H的單位H的單位“kJ·mol1”并不是指每摩爾具體物質反應時伴隨的能量變化，而是指給定形式的具體反應以各物質的化學計量數(shù)來計量其物質的量時伴隨的能量

6、變化。(6)熱化學方程式一般不寫反應條件。【典例1】已知充分燃燒a g乙炔氣體時生成1 mol二氧化碳氣體和液態(tài)水，并放出熱量b kJ，則乙炔燃燒的熱化學方程式正確的是()A2C2H2(g)5O2(g)=4CO2(g)2H2O(l) H4b kJ·mol1BC2H2(g)O2(g)=2CO2(g)H2O(l) H2b kJ·mol1C2C2H2(g)5O2(g)=4CO2(g)2H2O(l) H2b kJ·mol1D2C2H2(g)5O2(g)=4CO2(g)2H2O(l) Hb kJ·mol1解析乙炔燃燒是放熱反應，H0，則排除B、D兩選項；又因反應生

7、成1 mol二氧化碳氣體時，放出熱量為b kJ，則生成4 mol CO2(g)應放出熱量4b kJ，故A正確，C不正確。答案A【變式訓練1】已知：1 mol H2分子中化學鍵斷裂時需要吸收436 kJ的能量，1 mol I2蒸氣中化學鍵斷裂時需要吸收151 kJ的能量，由H原子和I原子形成1 mol HI分子時釋放299 kJ的能量。下列熱化學方程式正確的是()A2HI(g)=H2(g)I2(g) H11 kJ·mol1B.H2(g)I2(g)=HI(g) H11 kJ·mol1CH2(g)I2(g)=2HI(g) H288 kJ·mol1D.H2(g)I2(g)

8、=HI(g) H144 kJ·mol1答案A二、中和反應反應熱的測定實驗用品儀器：大燒杯(500 mL)、小燒杯(100 mL)、量筒(50 mL)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)、溫度計、環(huán)形玻璃攪拌棒。試劑：0.50 mol·L1鹽酸、0.55 mol·L1 NaOH溶液。實驗方案1實驗步驟(1)設計裝置如圖。(2)用一個量筒量取50 mL 0.50 mol·L1鹽酸，倒入小燒杯中，并用溫度計測量鹽酸的溫度，記入下表。并將溫度計上的酸用水沖洗干凈。(3)用另一個量筒量取50 mL 0.55 mol·L1的NaOH溶

9、液，并用溫度計測量NaOH溶液的溫度，記入下表。(4)把套有蓋板的溫度計和環(huán)形玻璃攪拌棒放入小燒杯中的鹽酸中，并把量筒中的NaOH溶液一次倒入小燒杯，蓋好蓋板，用環(huán)形玻璃攪拌棒輕輕攪動，測量混合溶液的最高溫度，記入下表。(5)重復步驟(2)(4)三次。2數(shù)據(jù)記錄及處理數(shù)據(jù)記錄表溫度實驗次數(shù)起始溫度t1/終止溫度t2/溫度差(t2t1 )/HClNaOH平均值1233.計算反應熱(1)以三次測量所得數(shù)據(jù)的平均值為計算依據(jù)。(2)取鹽酸和NaOH溶液的密度為1 g·cm3。忽略實驗裝置的比熱容。(3)取鹽酸質量為m1、NaOH溶液質量為m2，反應后溶液比熱容c4.18 J·g1

10、·1，則實驗中反應放出的熱量為(m1m2)·c·(t2t1)0.418(t2t1)kJ，生成1 mol H2O時放出的熱量為H kJ·mol1問題探究1實驗中為何使用0.55 mol·L1 NaOH溶液而不用0.50 mol·L1的NaOH溶液？答案保證0.50 mol·L1的鹽酸全部反應，提高實驗的精確度。2在中和熱測定實驗中能否用金屬(不與酸反應)質環(huán)形攪拌棒代替環(huán)形玻璃攪拌棒？答案不能，因為金屬易導熱，會造成熱量損失，增大實驗誤差。3組裝簡易量熱器時，減少熱量損失的措施有哪些？答案(1)其保溫隔熱的效果一定要好，在兩燒

11、杯縫隙處一定要塞滿泡沫塑料(或紙條)；(2)小燒杯杯口與大燒杯杯口相平；(3)作蓋板的大燒杯上的泡沫塑料板上的兩個小孔，要恰好使溫度計和環(huán)形玻璃攪拌棒通過；(4)可改用保溫杯來制作，也可用塊狀聚苯乙烯泡沫塑料制成與小燒杯外徑相近的絕緣外套來制作。(5)不能用導熱性良好或與酸反應的金屬絲代替玻璃棒?！镜淅?】在800 mL的大燒杯中放入碎紙屑，把盛有50 mL 0.50 mol·L1鹽酸的200 mL燒杯放到大燒杯中，兩只燒杯間填滿碎紙屑。用泡沫塑料板做成大燒杯蓋，通過蓋子插入一根玻璃攪拌棒(末端呈半圓環(huán)的玻璃棒)和一只溫度計，測定溶液的溫度。迅速往鹽酸溶液中加入50 mL 0.55

12、mol·L1燒堿溶液，蓋好，攪拌溶液，觀察溫度的變化。當溫度保持穩(wěn)定時，記錄讀數(shù)，取出裝反應液的燒杯，倒出溶液，清洗干凈，保持內外杯壁干燥。重復進行三次實驗。用這一實驗可以粗略測定中和熱。(1)燒杯間填滿碎紙屑的作用是_。(2)要重復進行三次實驗的目的是_。(3)燒杯如果不蓋泡沫塑料板，所求得的中和熱數(shù)值將_(填“偏大”、“偏小”或“無影響”)。(4)實驗中若改用60 mL 0.50 mol·L1鹽酸和50 mL 0.55 mol·L1燒堿溶液進行上述反應，與上述實驗相比，所放出的熱量_(填“相等”或“不相等”)，所求中和熱_(填“相等”或“不相等”)，理由是_。

13、(5)三次平行操作測得數(shù)據(jù)中，起始時鹽酸與燒堿溶液溫度相同，而終止溫度與起始溫度之差(t2t1)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_。解析解答本題，首先要明確實驗的原理，“量熱器”的組成以及造成實驗誤差的原因，然后按實驗步驟進行分析和判斷。(1)碎紙屑的作用為減少實驗過程中的熱量損失。(2)重復實驗的目的是減小實驗誤差。(3)不蓋泡沫塑料板會損失部分熱量，故所測結果偏小。(4)由中和熱概念可知，中和熱是以生成1 mol液態(tài)水為標準的，而與過量部分的酸、堿無關。(5)中所測溫度2.9顯然是錯誤的，代入計算式的溫度應是與的平均值。答案(1)保溫、隔熱，減少實驗過程中熱

14、量的損失(2)減小實驗過程中的誤差(3)偏小(4)不相等相等因為60 mL 0.50 mol·L1鹽酸和50 mL 0.55 mol·L1燒堿溶液反應能生成0.027 5 mol H2O，而50 mL 0.50 mol·L1鹽酸與50 mL 0.55 mol·L1燒堿溶液反應只能生成0.025 mol H2O，因此所放出的熱量不同。但中和熱是指酸與堿發(fā)生中和反應生成1 mol H2O(l)時所放出的熱量，與酸、堿的用量無關，因此所求中和熱相等(5)2.35【典例3】強酸與強堿的稀溶液發(fā)生中和反應的熱化學方程式為H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.

15、3 kJ·mol1。分別向1 L 0.5 mol·L1的NaOH溶液中加入：稀鹽酸，濃硫酸，稀硝酸。恰好完全反應的反應熱分別為H1、H2、H3，它們之間的關系正確的是()AH1>H2>H3 BH2<H1<H3CH1H2H3 DH1H3>H2答案D【變式訓練2】實驗室進行中和熱的測定實驗時除需要大燒杯(500 mL)、小燒杯(100 mL)外，所用的其他儀器和試劑均正確的一組是()A0.50 mol·L1鹽酸，0.50 mol·L1 NaOH溶液，100 mL量筒1個B0.50 mol·L1鹽酸，0.55 mol&#

16、183;L1 NaOH溶液，100 mL量筒2個C0.50 mol·L1鹽酸，0.55 mol·L1 NaOH溶液，50 mL量筒1個D0.50 mol·L1鹽酸，0.55 mol·L1 NaOH溶液，50 mL量筒2個答案D解析本實驗中為了保證0.50 mol·L1的鹽酸完全被中和，采用0.55 mol·L1 NaOH溶液，使堿稍過量，故A項不符合；所需酸、堿量均為50 mL，故B項不符合；酸、堿分別用不同的量筒量取，故C項不符合?！咀兪接柧?】含有11.2 g KOH的稀溶液與1 L 0.1 mol·L1的H2SO4溶液

17、反應，放出11.46 kJ的熱量，表示該反應的中和熱的化學方程式為()AKOH(aq)H2SO4(aq)=K2SO4(aq)H2O(l) H11.46 kJ·mol1B2KOH(aq)H2SO4(aq)=K2SO4(aq)2H2O(l) H11.46 kJ·mol1C2KOH(aq)H2SO4(aq)=K2SO4(aq)2H2O(l) H114.6 kJ·mol1DKOH(aq)H2SO4(aq)=K2SO4(aq)H2O(l) H57.3 kJ·mol1答案D解析中和熱是以生成1 mol H2O(l)所放出的熱量來定義的，故書寫中和熱的熱化學方程式時，

18、應以生成1 mol H2O(l)為標準來配平其余物質的化學計量數(shù)，故答案為D。1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表明反應所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是：2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H483.6 kJ答案C解析A項，熱化學方程式還應注明各物質的聚集狀態(tài)；B項，放熱反應有時在點燃或加熱時才能發(fā)生；D項，H單位錯誤。2已知：H2(g)F2(g)=2HF(g)H270 kJ·mol1，下列說法正確的是()A2 L氟化氫氣體分解成1

19、L氫氣與1 L氟氣吸收270 kJ熱量B1 mol氫氣與1 mol氟氣反應生成2 mol液態(tài)氟化氫放出的熱量小于270 kJC在相同條件下，1 mol氫氣與1 mol氟氣的能量總和大于2 mol氟化氫氣體的能量D1個氫氣分子與1個氟氣分子反應生成2個氟化氫氣體分子放出270 kJ熱量答案C解析A項中用L做單位是錯誤的，因為熱化學方程式的化學計量數(shù)表示物質的量；B項中放出的熱量小于270 kJ是錯誤的，應大于270 kJ；D項中說幾個分子間反應是錯誤的；C項正確。3強酸和強堿在稀溶液里反應的熱化學方程式可表示為：H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJ·mol1已知：CH3

20、COOH(aq)NaOH(aq)=CH3COONa(aq)H2O(l)HQ1 kJ·mol1 HNO3(aq)NaOH(aq)=NaNO3(aq)H2O(l) HQ2 kJ·mol1上述均是在溶液中進行的反應，Q1、Q2的關系正確的是()AQ1Q257.3 BQ1>Q2>57.3CQ1<Q257.3 D無法確定答案C4在同溫同壓下，下列各組熱化學方程式中，H1>H2的是()A2H2(g)O2(l)=2H2O(l) H12H2(g)O2(g)=2H2O(g) H2BS(g)O2(g)=SO2(g) H1S(s)O2(g)=SO2(g) H2CC(s)O

21、2(g)=CO(g) H1C(s)O2(g)=CO2(g) H2DH2(g)Cl2(g)=2HCl(g) H1H2(g)Cl2(g)=HCl(g) H2答案C解析A選項，H2O(g)H2O(l)還要放熱，故H1<H2；B選項，反應物S(s)S(g)需吸熱，故H1<H2；C選項，COO2CO2的反應放熱，故H1>H2；D選項，后一反應的化學計量數(shù)為前一反應對應物質的一半，故H1<H2。5在進行中和熱的測定中，下列操作錯誤的是()A反應前酸、堿溶液的溫度要相同B測量溶液的溫度計要一直插在溶液中C為了使反應均勻進行，可以向酸(堿)中分次加入堿(酸)D為了使反應更完全，可以使酸

22、或堿適當過量答案C解析分次加入混合時，容易造成熱量損失，使測試結果不準確。6根據(jù)熱化學方程式：S(l)O2(g)=SO2(g)H293.23 kJ·mol1，分析下列說法正確的是()AS(s)O2(g)=SO2(g)，反應放出的熱量大于293.23 kJ·mol1BS(g)O2(g)=SO2(g)，反應放出的熱量小于293.23 kJ·mol1C1 mol SO2的化學鍵斷裂吸收的能量總和大于1 mol 硫和1 mol氧氣的化學鍵斷裂吸收的能量之和D1 mol SO2的化學鍵斷裂吸收的能量總和小于1 mol硫和1 mol氧氣的化學鍵斷裂吸收的能量之和答案C7如圖所

23、示是101 kPa時氫氣在氯氣中燃燒生成氯化氫氣體的能量變化，則A說法中不正確的是()A1 mol H2中的化學鍵斷裂時需要吸收436 kJ能量B2 mol HCl分子中的化學鍵形成時要釋放862 kJ能量C此反應的熱化學方程式為：H2(g)Cl2(g)=2HCl(g) H183 kJ·mol1D此反應的熱化學方程式為：H2(g)Cl2(g)=HCl(g) H91.5 kJ·mol1答案C解析圖示表示每摩爾HH鍵斷開需要吸收436 kJ的能量，每摩爾ClCl鍵斷開需要吸收243 kJ能量，每摩爾HCl鍵形成會放出431 kJ的能量，由此可知A、B說法正確；同時根據(jù)熱化學方程式的書寫要求，每摩爾反應的熱效應為436 kJ·mol1243 kJ·mol1431 kJ·mol1×2183 kJ·mol1，則每摩爾反應的熱效應為91.5 kJ·mol1，該反應為放熱