化學(xué)反應(yīng)原理專題反應(yīng)熱的測量與計算

化學(xué)反應(yīng)原理專題反應(yīng)熱的測量與計算第1頁/共38頁思考：我們?nèi)∫欢康柠}酸和氫氧化鈉溶液發(fā)生中和反應(yīng)，哪些數(shù)據(jù)可以幫助我們測出它們的反應(yīng)熱呢？HCl(aq)+NaOH(aq)=NaCl(aq)+H2O(l);△H=?kJ/moL第2頁/共38頁大燒杯（500mL）、小燒杯（100mL）、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）、環(huán)形玻璃攪拌棒。觀察簡易量熱計的構(gòu)造泡沫塑料板第3頁/共38頁思考: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(yīng)吸收或放出的熱量Q=mcΔt泡沫塑料板第4頁/共38頁Q=mcΔt

Q:反應(yīng)放出的熱量。m:反應(yīng)混合液的質(zhì)量。c：反應(yīng)混合液的比熱容。Δt：反應(yīng)前后溶液溫度的差值。（通常情況下，一定量的物質(zhì)溫度升高1℃所需吸收發(fā)熱量稱為熱容）第5頁/共38頁測定鹽酸與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的反應(yīng)熱:（1）用量筒量取50mL0.50mol/L鹽酸，倒入簡易量熱計中，測量并記錄鹽酸的溫度（t1）（2）用另一量筒量取50mL0.50mol/L氫氧化鈉溶液，測量并記錄氫氧化鈉溶液的溫度（t2）（3）將量筒中的氫氧化鈉溶液迅速倒入盛有鹽酸的簡易量熱計中，立即蓋上蓋板，用環(huán)形玻璃攪拌棒不斷攪拌，觀察溫度計的溫度變化，準(zhǔn)確讀出并記錄反應(yīng)體系的最高溫度（t3

）。（4）假設(shè)溶液的比熱與水的比熱相等，溶液的密度與水的密度相等，忽略量熱計的比熱，根據(jù)溶液溫度升高的數(shù)值，計算中和反應(yīng)的反應(yīng)熱（5）重復(fù)實驗3次，取平均值并寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式?；顒优c探究第6頁/共38頁所需儀器與試劑:大燒杯（500mL）、小燒杯（100mL）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）、環(huán)形玻璃攪拌棒。量筒（50mL）兩個、

0.50mol/L

鹽酸、0.50mol/LNaOH溶液泡沫塑料板第7頁/共38頁Q=mcΔt①Q(mào):中和反應(yīng)放出的熱量。m：反應(yīng)混合液的質(zhì)量。c：反應(yīng)混合液的比熱容。Δt：反應(yīng)前后溶液溫度的差值。［問］酸、堿反應(yīng)時，我們用的是它的稀溶液，它們的質(zhì)量應(yīng)怎樣得到？Δt=

t3—2t2+t1Q=（V酸ρ酸＋V堿ρ堿）·c·(t3-)②2t2+t1m=（V酸ρ酸＋V堿ρ堿）［問］反應(yīng)前酸堿的溫度有可能不同，如何求得反應(yīng)前后的溫度差？第8頁/共38頁

本實驗中，我們所用一元酸、一元堿的體積均為50mL,它們的濃度均為0.50mol/L。由于是稀溶液，且為了計算簡便，我們近似地認為，所用酸、堿溶液的密度均為1g/cm3，且中和后所得溶液的比熱容為4.18J/（g·℃)已知

V酸=V堿=50mL。

c酸=c堿=0.50mol/L。

ρ酸=ρ堿=1g/cm3c=4.18J/（g·℃）請把以上數(shù)據(jù)代入式②,得出Q的表示式。其中熱量的單位用kJ。得出結(jié)果。思考：③式表示的是不是該反應(yīng)的反應(yīng)熱？為什么？

Q

=0.418(t3-)kJ③2t2+t1Q=（V酸ρ酸＋V堿ρ堿）·c·(t3-)②2t2+t1第9頁/共38頁③式不是該反應(yīng)的反應(yīng)熱，因為反應(yīng)熱是有正負的，中和反應(yīng)放熱，故其ΔH為“－”，另外本實驗中得出的數(shù)值也不是生成1molH2O時的熱量。ΔH=

－

0.418(t3-0.025kJ/mol2t2+t1第10頁/共38頁重復(fù)實驗3次，取測量所得數(shù)據(jù)的平均值作為計算依據(jù)。第11頁/共38頁次數(shù)123起始溫度t/oc終止溫度溫度差t/oct/oc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12頁/共38頁1、酸、堿混合時，為何要把量筒中的NaOH溶液一次倒入小燒杯而不能緩緩倒入？因為本實驗的關(guān)鍵是測反應(yīng)的反應(yīng)熱，若動作遲緩，將會使熱量損失而使誤差增大。2、如果用同樣的方法測定氫氧化鉀溶液與鹽酸反應(yīng)、氫氧化鈉溶液與硝酸反應(yīng)的反應(yīng)熱，請預(yù)測其反應(yīng)熱是否相同。

因為酸、堿混合反應(yīng)的實質(zhì)是酸電離出來的氫離子與堿電離出來的氫氧根離子反應(yīng)生成水，因此測得的數(shù)據(jù)基本相同。強酸、強堿反應(yīng): H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l);△H=—57.3kJ/moL［議一議］為何所測得的數(shù)據(jù)不是57.3kJ/mol，分析產(chǎn)生誤差的原因。思考與討論第13頁/共38頁可能的原因有：1.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）2.溫度計的讀數(shù)有誤。3.實驗過程中有液體灑在外面。4.混合酸、堿溶液時，動作緩慢，導(dǎo)致實驗誤差。5.隔熱操作不到位，致使實驗過程中熱量損失而導(dǎo)致誤差。6.測了酸后的溫度計未用水清洗而便立即去測堿的溫度，致使熱量損失而引起誤差。誤差分析:第14頁/共38頁討論已知：①

C(s)+1/2O2(g)==CO(g)；ΔH=ΔH1

②CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)ΔH=ΔH2

③C(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH=ΔH3

有相同質(zhì)量的碳分別燃燒，第一種情況先產(chǎn)生CO，CO再完全燃燒生成CO2，第二種情況直接燃燒生成CO2，則兩種情況所產(chǎn)生的反應(yīng)熱是否相等，ΔH1

ΔH2

ΔH3

三者有什么樣的關(guān)系答：兩者相等ΔH3=ΔH1+ΔH2第15頁/共38頁蓋斯定律

不管化學(xué)反應(yīng)是一步完成或分幾步完成，其反應(yīng)熱是相同的?；瘜W(xué)反應(yīng)的焓變（ΔH）只與反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，而與反應(yīng)的途徑無關(guān)。第16頁/共38頁如何理解蓋斯定律？ΔH、ΔH1、ΔH2之間有何關(guān)系？ΔH=ΔH1+ΔH2BΔHACΔH1ΔH2第17頁/共38頁已知在298K時，C（石墨）、CO（g）燃燒的熱化學(xué)方程式如下①C(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH1=—393.5kJ/mol②CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)ΔH2=-283.0kJ/mol③C(s)+1/2O2(g)==CO(g)；ΔH3=?①=②+③

則ΔH1=ΔH2+ΔH3

ΔH3=ΔH1-ΔH2

=-393.5kJ/mol—（—283.0kJ/mol）

=-110.5kJ/mol第18頁/共38頁閱讀課本P8，總結(jié)用蓋斯定律進行計算的過程，并仿照課本的計算過程做以下練習(xí)：已知：

H2O(g)==H2O(l)△H1=-44kJ/molH2(g)+1/2O2(g)==H2O(g)△H2=-241.8kJ/mol

那么，H2的燃燒熱△H是多少？H2(g)+1/2O2(g)==H2O(l)△H=？kJ/mol蓋斯定律的應(yīng)用△H=△H1+△H2=-285.8kJ/mol第19頁/共38頁根據(jù)下列反應(yīng)的焓變,計算C(石墨)與H2(g)反應(yīng)生成1molC2H2(g)的焓變:C(石墨)+O2(g)=CO2(g)△H=-393.5KJ/mol2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H=-571.6KJ/mol2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l)△H=-2599.2KJ/mol問題解決第20頁/共38頁根據(jù)下列反應(yīng)的焓變,計算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/mol①2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H2=-571.6KJ/mol②2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l)△H3=-2599.2KJ/mol③2C(石墨)+H2(g)

=C2H2(g)△H4

④④=①×2+②/2—③/2△H4=△H1×2+△H2/2—△H3/22C(石墨)+H2(g)

=C2H2(g)△H4=+226.8KJ/mol第21頁/共38頁4．在同溫同壓下，下列各組熱化學(xué)方程式中Q2>Q1(Q1

Q2均大于零)的是（）A.H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)△H=-Q11/2H2(g)+1/2Cl2(g)=HCl(g)△H=-Q2B.C(s)+1/2O2(g)=CO(g)△H=-Q1

C(s)+O2(g)=CO2(g)△H=-Q2C.2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H=-Q12H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H=-Q2D.S(g)+O2(g)=SO2(g)△H=-Q1S(s)+O2(g)=SO2(g)△H=-Q2B第22頁/共38頁6、已知（1）H2(g)＋1/2O2(g)

＝H2O(g)

ΔH1

=

akJ/mol（2）2H2(g)＋O2(g)

＝2H2O(g)

ΔH2

=

bkJ/mol（3）H2(g)＋1/2O2(g)

＝H2O(l)

ΔH3

=

ckJ/mol（4）2H2(g)＋O2(g)

＝2H2O(l)

ΔH4

=

dkJ/mol則a、b、c、d的關(guān)系正確的是

。A、a<c<0B、b>d>0C、2a=b<0D、2c=d>0

C第23頁/共38頁因為有些反應(yīng)進行得很慢,有些反應(yīng)不容易直接發(fā)生,有些反應(yīng)的產(chǎn)品不純(有副反應(yīng)發(fā)生),這給測定反應(yīng)熱造成了困難.此時如果應(yīng)用蓋斯定律,就可以間接地把它們的反應(yīng)熱計算出來.蓋斯定律用途第24頁/共38頁某次發(fā)射火箭，用N2H4（肼）在NO2中燃燒，生成N2、液態(tài)H2O。已知：N2(g)+2O2(g)==2NO2(g)△H1=+67.2kJ/molN2H4(g)+O2(g)==N2(g)+2H2O(l)△H2=-534kJ/mol假如都在相同狀態(tài)下，請寫出發(fā)射火箭反應(yīng)的熱化學(xué)方程式。2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(l)△H=-1135.2kJ/mol

第25頁/共38頁

若多步化學(xué)反應(yīng)相加可得到新的化學(xué)反應(yīng)，則新反應(yīng)的反應(yīng)熱即為上述多步反應(yīng)的反應(yīng)熱之和?？偨Y(jié)規(guī)律：注意：1、計量數(shù)的變化與反應(yīng)熱數(shù)值的變化要對應(yīng)2、反應(yīng)方向發(fā)生改變反應(yīng)熱的符號也要改變總結(jié)思考：在用方程式疊加計算反應(yīng)熱時要注意哪些問題？第26頁/共38頁0.3mol的氣態(tài)高能燃料乙硼烷（B2H6）在氧氣中完全燃燒，生成固態(tài)三氧化二硼和液態(tài)水，放出649.5kJ熱量，其熱化學(xué)方程式為___________________________

。B2H6(g)+3O2(g)=B2O3(s)+3H2O(l)=-2165kJ/molH又已知H2O(l)=H2O(g)；H＝+44kJ/mol，則11.2L標(biāo)準(zhǔn)狀況下的乙硼烷完全燃燒生成氣態(tài)水時放出的熱量是

kJ。1016.5課堂練習(xí)第27頁/共38頁同素異形體相互轉(zhuǎn)化但反應(yīng)熱相當(dāng)小而且轉(zhuǎn)化速率慢，有時還很不完全，測定反應(yīng)熱很困難?，F(xiàn)在可根據(jù)蓋斯提出的觀點“不管化學(xué)反應(yīng)是一步完成或分幾步完成，這個總過程的熱效應(yīng)是相同的”。已知：P4(s、白磷)+5O2(g)=P4O10(s)；=-2983.2

kJ/molH1P(s、紅磷)+5/4O2(g)=1/4P4O10(s)；=-738.5

kJ/molH2試寫出白磷轉(zhuǎn)化為紅磷的熱化學(xué)方程式

。

P4(s、白磷)=4P(s、紅磷)；=-29.2kJ/molH課堂練習(xí)第28頁/共38頁在一定條件下，氫氣和丙烷燃燒的化學(xué)方程式為：2H2(g)+O2(g)=2H2O(

l

)ΔH

=-571.6kJ/molC3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l)ΔH=—2220kJ/mol5mol氫氣和丙烷的混合氣完全燃燒時放熱3847kJ則氫氣和甲烷的體積比為()(A)1:3(B)3:1(C)1:4(D)1:1B課堂練習(xí)第29頁/共38頁

解1：設(shè)H2、C3H8的物質(zhì)的量分別為x，y

x+y=5(571.6/2)(x)+2220y=3847V(H2):V(C3H8)=n(H2):n(C3H8)=3.75:1.25=3:1

x=3.75moly=1.25mol第30頁/共38頁解2：1molH2燃燒放熱285.8kJ

1mol混合氣

燃燒放熱3847kJ/5=769.4kJH2285.8C3H42220769.41450.6483.631

=第31頁/共38頁解3：(巧解）5mol混合氣中，C3H8物質(zhì)的量必小于2mol，H2的物質(zhì)的量必大于3mol?！?molC3H8燃燒放熱4440kJ,

超過總放熱量3847kJn(H2):n(C3H8)必大于3:2選B第32頁/共38頁有關(guān)熱化學(xué)方程式的計算在一定條件下,CO和CH4燃燒的熱化學(xué)方程式分別為:2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)；△H=－566KJ/molCH4(g)+2O2