反應(yīng)熱測(cè)量與計(jì)算

1、關(guān)于反應(yīng)熱的測(cè)量與計(jì)算第1頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)53分，星期四例：25時(shí)，1克甲烷氣體完全燃燒生成CO2氣體和液態(tài)水，放出55.64kJ熱量，寫(xiě)出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式。練習(xí)2：N2(g)與H2(g)反應(yīng)生成17gNH3(g)，放出46.1kJ熱量，寫(xiě)出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式練習(xí)3：發(fā)射衛(wèi)星時(shí)可用肼（N2H4）作燃料，已知在298K時(shí)1克肼氣體燃燒生成N2和水蒸氣，放出16.7KJ的能量。能量的數(shù)據(jù)如何得到？第2頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)53分，星期四 1. 在最初，一些基本的、容易控制的反應(yīng)的焓變是通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定的； 2. 后來(lái)，一些難以控制的反應(yīng)的焓變是在此基

2、礎(chǔ)上，通過(guò)間接計(jì)算獲得的。第3頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)53分，星期四一、反應(yīng)熱的測(cè)量 幾個(gè)相關(guān)概念間的關(guān)系 反應(yīng)熱中和熱燃燒熱.第4頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)53分，星期四1.中和熱的定義： 在稀溶液中，強(qiáng)酸跟強(qiáng)堿發(fā)生中和反應(yīng)而生成1molH2O，這時(shí)的反應(yīng)熱叫做中和熱。第5頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)53分，星期四2.實(shí)驗(yàn)步驟：（1）. 在大燒杯底部墊泡沫塑料（或紙條），使放入的小燒杯杯口與大燒杯杯口相平。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）作蓋板，在板中間開(kāi)兩個(gè)小孔，正好使溫度計(jì)和環(huán)形玻璃攪拌棒通過(guò)

3、，如下圖所示。中和熱的測(cè)定問(wèn)題1： 大、小燒杯放置時(shí)，為何要使兩杯口相平？填碎紙條的作用是什么？對(duì)此裝置，你有何更好的建議？答案： 兩杯口相平，可使蓋板把杯口盡量蓋嚴(yán)，從而減少熱量損失；填碎紙條的作用是為了達(dá)到保溫隔熱、減少實(shí)驗(yàn)過(guò)程中熱量損失的目的。若換用隔熱、密封性能更好的裝置（如保溫杯）會(huì)使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更準(zhǔn)確。第6頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)53分，星期四（2）. 用一個(gè)量筒量取50 mL 0.50 mol/L鹽酸，倒入小燒杯中，并用溫度計(jì)測(cè)量鹽酸的溫度，記錄。然后把溫度計(jì)上的酸用水沖洗干凈。問(wèn)題2：溫度計(jì)上的酸為何要用水沖洗干凈？沖洗后的溶液能否倒入小燒杯？為什么？ 答案： 因

4、為該溫度計(jì)還要用來(lái)測(cè)堿液的溫度，若不沖洗，溫度計(jì)上的酸會(huì)和堿發(fā)生中和反應(yīng)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，會(huì)使總?cè)芤旱馁|(zhì)量增加，而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果誤差。2.實(shí)驗(yàn)步驟：第7頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)53分，星期四2.實(shí)驗(yàn)步驟：（3）.用另一個(gè)量筒量取50 mL 0.50 mol/L NaOH溶液，并用溫度計(jì)測(cè)量NaOH溶液的溫度，記錄。將量筒中的氫氧化鈉溶液迅速倒入盛有鹽酸的簡(jiǎn)易量熱計(jì)中(注意不要灑到外面），立即蓋上蓋板。問(wèn)題3： 酸、堿混合時(shí)，為何要把量筒中的NaOH溶液立即倒入小燒杯而不能緩緩倒入？ 因?yàn)楸緦?shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是測(cè)反應(yīng)的反應(yīng)熱，若動(dòng)作遲緩，將會(huì)

5、使熱量損失而使誤差增大。第8頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)53分，星期四2.實(shí)驗(yàn)步驟：（4）. 用環(huán)形玻璃攪拌棒輕輕攪動(dòng)溶液，并準(zhǔn)確讀取混合溶液的最高溫度，記為終止溫度，記入下表。問(wèn)題4： 實(shí)驗(yàn)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？答案： 不能。因?yàn)殂~絲易導(dǎo)熱，使熱量損失較大。第9頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)53分，星期四2.實(shí)驗(yàn)步驟：（5）.重復(fù)實(shí)驗(yàn)三次，取測(cè)量所得數(shù)據(jù)的平均值作為計(jì)算依據(jù)。 第10頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)53分，星期四（6）.數(shù)據(jù)處理2.實(shí)驗(yàn)步驟： a.取三次測(cè)量所得數(shù)據(jù)的平均值作為計(jì)算依據(jù). 如果某一次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)與另

6、外兩次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)差異明顯，怎么辦？ 次數(shù)123起始溫度t1/c終止溫度溫度差t2/ct/c鹽酸氫氧化鈉平均值24.525.022.022.425.025.424.7522.225.226.525.428.21.753.23.0第11頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)53分，星期四1.量取溶液的體積有誤差（測(cè)量結(jié)果是按50 mL的酸、堿進(jìn)行計(jì)算，若實(shí)際量取時(shí)，多于50 mL或小于50 mL都會(huì)造成誤差）2.溫度計(jì)的讀數(shù)有誤。3.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中有液體灑在外面。4.混合酸、堿溶液時(shí)，動(dòng)作緩慢，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)誤差。5.隔熱操作不到位，致使實(shí)驗(yàn)過(guò)程中熱量損失而導(dǎo)致誤差。6.測(cè)了酸后的溫度計(jì)未用水清洗而便立

7、即去測(cè)堿的溫度，致使熱量損失而引起誤差。 分析可能產(chǎn)生的誤差。第12頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)53分，星期四b.計(jì)算反應(yīng)熱：HQ/ncmt/n n0.50mol L10.050L0.025molc4.18J/(g)t(t2t1)=3.1 H 4.1810-3kJ/(g)100gt0.50mol L10.050L0.0250.418tH kJ.mol-1mm1m2100g第13頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)53分，星期四3.實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵防止熱量的散失. 為了達(dá)到此目的，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中采取了哪些措施？ 雙層燒杯、碎泡沫塑料、蓋板 .第14頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20

8、日，2點(diǎn)53分，星期四4.實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng) a.為了保證0.50mol L1的鹽酸完全被NaOH中和，可以采用0.55molL1NaOH溶液，使堿稍稍過(guò)量，因?yàn)檫^(guò)量的堿并不參加中和反應(yīng). b.實(shí)驗(yàn)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 . c.要使用同一支溫度計(jì).分別先后測(cè)量酸、堿及混合液的溫度時(shí)，測(cè)定一種溶液后必須用水沖洗干凈并用濾紙擦干.溫度計(jì)的水銀球部分要完全浸入溶液中，且要穩(wěn)定一段時(shí)間再記下讀數(shù).第15頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)53分，星期四d.操作時(shí)動(dòng)作要快，盡量減少熱量的散失. e.實(shí)驗(yàn)中若用弱酸代替強(qiáng)酸，或用弱堿代替強(qiáng)堿，因中和過(guò)程中電離吸熱，會(huì)使

9、測(cè)得中和熱的數(shù)值偏低.第16頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)53分，星期四H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l); H= 57.3kJ.moL-1表示強(qiáng)酸與強(qiáng)堿在稀溶液中發(fā)生中和反應(yīng)的熱化學(xué)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= 57.3kJ.moL-12NaOH(aq)+H2SO4(aq)=Na2SO4(aq)+2H2O(l) H=

10、 114.6kJ.moL-1【觀察與思考】：第17頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)53分，星期四若實(shí)驗(yàn)中改用100 mL 0.50 mol/L的鹽酸和100 mL 0.50 mol/L的NaOH溶液，所測(cè)中和熱的數(shù)值是否約為本實(shí)驗(yàn)結(jié)果的二倍（假定各步操作沒(méi)有失誤）？否。 因中和熱是指酸與堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1 mol H2O時(shí)放出的熱量，其數(shù)值與反應(yīng)物的量的多少無(wú)關(guān)，故所測(cè)結(jié)果應(yīng)基本和本次實(shí)驗(yàn)結(jié)果相同（若所有操作都準(zhǔn)確無(wú)誤，且無(wú)熱量損失，則二者結(jié)果相同）。第18頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)53分，星期四二、反應(yīng)熱的計(jì)算【交流與討論】 如何測(cè)定C(s)+1/2O2(g)=C

11、O(g)的反應(yīng)熱H？能直接測(cè)定嗎？如何測(cè)？若不能直接測(cè)，怎么辦？不能直接測(cè)定第19頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)53分，星期四蓋斯定律 一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，不論是一步完成，還是分幾步完成，其總的熱效應(yīng)是完全相同的。 即：化學(xué)反應(yīng)的焓變（H）只與反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，而與反應(yīng)的途徑無(wú)關(guān)。第20頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)53分，星期四HH1+H2蓋斯定律直觀化第21頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)53分，星期四已知 C(s)+O2(g)=CO2(g) H1=-393.5 kJ/mol CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) H2= -283.0kJ/mol求

12、 C(s)+1/2O2(g)=CO(g) H3= ？ CO(g)C(s)CO2(g)H3H1H2H2H1H3= +第22頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)53分，星期四C(s)+1/2O2(g)=CO(g) H1？CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) H2-283.0 kJ/molC(s)+O2(g)=CO2(g) H3-393.5 kJ/mol+)H1 + H2 = H3 H1 = H3 H2 = -393.5 kJ/mol (-283.0 kJ/mol) = -110.5 kJ/mol第23頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)53分，星期四 蓋斯定律應(yīng)用（1）若一個(gè)反應(yīng)

13、的焓變H=a kJmol1，則其逆反 應(yīng)的焓變H=-a kJmol1（2）若一個(gè)化學(xué)反應(yīng)方程式可由另外幾個(gè)反應(yīng) 的化學(xué)方程式相加減而得到，則該反應(yīng)的 焓變亦可以由這幾個(gè)反應(yīng)的焓變相加減而 得到。注意：1、計(jì)量數(shù)的變化與反應(yīng)熱數(shù)值的變化要對(duì)應(yīng)2、反應(yīng)方向發(fā)生改變反應(yīng)熱的符號(hào)也要改變第24頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)53分，星期四例1：已知：請(qǐng)計(jì)算下列反應(yīng)的焓變。（1）氫氣與氯氣反應(yīng)生成1mol氯化氫氣體(2)氯化氫氣體分解生成1mol氫氣和1mol氯氣H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) = -184.6 kJ.mol-1HH = - 92. 3kJ.mol-1H = + 18

14、4. 6kJ.mol-1第25頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)53分，星期四例2：根據(jù)下列反應(yīng)的焓變，計(jì)算C（石墨）與H2(g)反應(yīng)生成1molC2H2(g)的焓變。C(石墨)+O2(g)=CO2(g) H1 = 393.5kJ.mol-12H2(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)+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(2

15、599.2)=+226.8kJ.mol-1 第26頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)53分，星期四自主歸納： 解題步驟確定待求的反應(yīng)方程式；找出待求方程式中各物質(zhì)出現(xiàn)在已知方程式的什么位置；根據(jù)未知方程式中各物質(zhì)計(jì)量數(shù)和位置的需要對(duì)已知方程式進(jìn)行處理，或調(diào)整計(jì)量數(shù)，或調(diào)整反應(yīng)方向；實(shí)施疊加并檢驗(yàn)上述分析的正確與否。第27頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)53分，星期四練習(xí)：已知 CO(g) + 1/2 O2(g) = CO2(g) H1= 283.0 kJ.mol-1 H2(g) + 1/2 O2(g) = H2O(l) H2= 285.8 kJ.mol-1C2H5OH(l)

16、+ 3 O2(g) = 2 CO2(g) + 3 H2O(l) H3= 1370 kJ.mol-1 計(jì)算2CO(g) 4 H2(g)= H2O(l) C2H5OH(l) 的H【解】：2 + 4 - = 所以，HH12 H24 H3283.22 285.84 1370 339.2 kJ.mol-1第28頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)53分，星期四能源的充分利用第29頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)53分，星期四1. 標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱定義： l mol可燃物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的物質(zhì)時(shí)放出的熱量，叫做該物質(zhì)的燃燒熱。在101kPa，25 的條件下的燃燒熱又叫做標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱。衡量燃料燃燒

17、放出熱量大小的物理量2. 熱值定義：在101kPa時(shí)，l g物質(zhì)完全燃燒的反應(yīng)熱。一、標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱與熱值第30頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)53分，星期四關(guān)于燃燒熱的理解：研究條件： 25 ,101 kPa反應(yīng)程度：完全燃燒燃燒物的物質(zhì)的量：1 mol研究?jī)?nèi)容：放出的熱量。（H0，單位kJ/mol）在未有特別說(shuō)明的情況下，外界壓強(qiáng)一般指25，101 kPa。所謂完全燃燒也是完全氧化，它是指物質(zhì)中的下列元素完全轉(zhuǎn)變成對(duì)應(yīng)的穩(wěn)定物：如：CCO2(g)； HH2O(l)； SSO2(g)； ClHCl(g)； NN2(g)第31頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)53分，星期四【思考

18、】燃燒放出的熱量與標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱有什么不同？答： 燃燒放出的熱量與物質(zhì)的多少有關(guān)，燃燒的物質(zhì)越多，放出的熱量就越多。而標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱規(guī)定是1 mol的可燃物； 研究燃燒放出的熱量并未限定燃燒產(chǎn)物的形態(tài)，而研究標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱必須是生成穩(wěn)定的氧化物。所以，不同量的同一物質(zhì)完全燃燒，放出的熱量可能不同，但標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱是一定的。第32頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，2點(diǎn)53分，星期四概念辨析：1.下列各組物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱相等的是：（ ）A.碳和一氧化碳 B.1mol碳和2mol碳C.1mol乙炔和2mol碳 D.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/