化學(xué)選修四1.1中和熱的測(cè)定

§1.1化學(xué)反應(yīng)與能量的變化第2課時(shí)中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測(cè)定1.通過(guò)中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測(cè)定，初步學(xué)習(xí)測(cè)定化學(xué)反應(yīng)反應(yīng)熱的實(shí)驗(yàn)方法。2.能正確分析測(cè)定反應(yīng)熱時(shí)的誤差產(chǎn)生的原因，并能采取適當(dāng)措施減小實(shí)驗(yàn)誤差。教學(xué)目標(biāo)要點(diǎn)中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測(cè)定1．反應(yīng)原理H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)

ΔH＝－57.3kJ/mol。在稀溶液中，強(qiáng)酸跟強(qiáng)堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1molH2O，這時(shí)的反應(yīng)熱叫做中和熱。2．測(cè)定方法本實(shí)驗(yàn)通過(guò)測(cè)定酸堿中和反應(yīng)前后溶液溫度的變化，計(jì)算反應(yīng)過(guò)程中所放出的熱量，并由此求得中和熱。3．實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)時(shí)，先測(cè)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(yīng)后，讀取混合液溫度t2。為了使計(jì)算簡(jiǎn)便，可以近似地認(rèn)為：(1)0.5mol/L鹽酸和0.55mol/L氫氧化鈉的密度都是1g/cm3，則：50mL鹽酸質(zhì)量m1＝50g,50mL氫氧化鈉質(zhì)量m2＝50g。近似認(rèn)為混合溶液的比熱容c＝4.18J/(g·℃)，所以中和反應(yīng)放出的熱量是：Q＝(m1＋m2)×C×(t2－t1)＝0.418(t2－t1)kJ。(2)又因50mL0.5mol/L鹽酸中含有0.025mol的H＋，所以跟0.025mol的OH－發(fā)生中和反應(yīng)，生成0.025mol的水，放出熱量為Q(ΔH＝－Q)，所以：中和熱ΔH＝－＝－4．實(shí)驗(yàn)用品(以鹽酸和NaOH溶液的反應(yīng)為例)(1)儀器：量筒(50mL兩個(gè))、大燒杯(500mL)、小燒杯(100mL)、泡沫塑料或紙條、泡沫塑料板或硬紙板(中心有兩個(gè)孔)、環(huán)形玻璃攪拌棒。(2)藥品：0.50mol/L鹽酸、0.55mol/LNaOH溶液。(2)用一個(gè)量筒量取50mL0.50mol/L鹽酸，倒入小燒杯中，并用溫度計(jì)測(cè)量鹽酸的溫度，記入數(shù)據(jù)記錄表中。將溫度計(jì)上的酸用水沖洗干凈。(3)用另一個(gè)量筒量取50mL0.55mol/LNaOH溶液，并用溫度計(jì)測(cè)量NaOH溶液的溫度，記入下表。(4)把套有蓋板的________和________放入小燒杯的鹽酸中，并把量筒中的NaOH溶液一次倒入小燒杯(注意不要灑到外面)，蓋好蓋板，用________輕輕攪動(dòng)溶液，測(cè)量混合溶液的________，記入下表。(5)重復(fù)步驟(2)～(4)三次。溫度計(jì)環(huán)形玻璃攪拌棒環(huán)形玻璃攪拌棒最高溫度5．實(shí)驗(yàn)步驟(1)設(shè)計(jì)裝置如下圖所示。6．?dāng)?shù)據(jù)記錄及處理數(shù)據(jù)記錄表

溫度實(shí)驗(yàn)次數(shù)起始溫度t1/°C終止溫度t2/°C溫度差(t2－t1)/°CHClNaOH平均值1

237.計(jì)算反應(yīng)熱(1)以三次測(cè)量所得數(shù)據(jù)的________為計(jì)算依據(jù)。(2)實(shí)驗(yàn)中反應(yīng)放出的熱量為_(kāi)__________________________生成1molH2O時(shí)的反應(yīng)熱為：ΔH＝____________________。平均值8．中和熱的測(cè)定實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意問(wèn)題(1)酸堿溶液應(yīng)當(dāng)用強(qiáng)酸、強(qiáng)堿的稀溶液(0.1～0.5mol/L)。①測(cè)定中和熱不能用濃酸或濃堿，因濃酸或濃堿溶于水一般都要放熱，使所得中和熱數(shù)值偏大。②測(cè)定中和熱時(shí)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(shí)要吸收一部分熱量，使所得中和熱數(shù)值偏小。(2)要使用同一支溫度計(jì)。先后測(cè)量酸、堿及混合液的溫度時(shí)，要使用同一支溫度計(jì)，減小實(shí)驗(yàn)誤差且測(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)。

(3)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。(4)操作時(shí)動(dòng)作要快，盡量減少熱量的散失。1.組裝簡(jiǎn)易量熱器時(shí)，減少熱量損失的措施有哪些？提示：(1)保溫隔熱的效果一定要好，在兩燒杯縫隙一定要塞滿泡沫塑料(或紙條)；小燒杯杯口與大燒杯杯口相平；作蓋板的大燒杯上的泡沫塑料板上的兩個(gè)小孔，要恰好使溫度計(jì)和環(huán)形玻璃攪拌棒通過(guò)；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(lái)制作；(2)不能用導(dǎo)熱性良好或與酸反應(yīng)的金屬攪拌器代替環(huán)形玻璃攪拌器。（3）確定快速倒入的NaOH能將HCL完全反應(yīng)。應(yīng)用思考2.若改用100mL0.50mol/L的鹽酸和100mL0.55mol/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)答案：否。因中和熱是指酸與堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1molH2O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)。應(yīng)用思考例1

50mL0.50mol·L－1鹽酸與50mL0.55mol·L－1NaOH溶液在圖示的裝置中進(jìn)行中和反應(yīng)。通過(guò)測(cè)定反應(yīng)過(guò)程中所放出的熱量可計(jì)算中和熱?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)從實(shí)驗(yàn)裝置上看，圖中尚缺少的一種玻璃用品是________。(2)燒杯間填滿碎紙條的作用是_____________________。(3)大燒杯上如不蓋硬紙板，求得的中和熱數(shù)值______(填“偏大”“偏小”“無(wú)影響”)。(4)實(shí)驗(yàn)中改用60mL0.50mol·L－1鹽酸跟50mL0.55mol·L－1NaOH溶液進(jìn)行反應(yīng)，與上述實(shí)驗(yàn)相比，所放出的熱量________(填“相等”“不相等”)，所求中和熱________(填“相等”“不相等”)，簡(jiǎn)述理由：_____________________________________。(5)用相同濃度和體積的氨水代替NaOH溶液進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)，測(cè)得的中和熱的數(shù)值會(huì)________。(均填“偏大”“偏小”“無(wú)影響”)用50mL0.50mol·L－1NaOH溶液進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)，測(cè)得的中和熱的數(shù)值會(huì)________。(均填“偏大”“偏小”“無(wú)影響”)應(yīng)用答案：(1)環(huán)形玻璃攪拌棒(2)減少實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的熱量損失(3)偏小(4)不相等相等因?yàn)橹泻蜔崾侵杆岣鷫A發(fā)生中和反應(yīng)生成1molH2O所放出的能量，與酸堿的用量無(wú)關(guān)(5)偏小偏小應(yīng)用例2．某實(shí)驗(yàn)小組用50mL0.50mol/L的鹽酸與50mL0.55mol/L的NaOH溶液在如下圖所示的裝置中進(jìn)行中和反應(yīng)。通過(guò)測(cè)定反應(yīng)過(guò)程中所放出的熱量計(jì)算反應(yīng)熱。下列說(shuō)法正確的是(

)A．如圖條件下實(shí)驗(yàn)過(guò)程中沒(méi)有熱量損失B．圖中實(shí)驗(yàn)裝置缺少環(huán)形玻璃攪拌棒C．燒杯間填碎紙條的主要作用是固定小燒杯D．若改用60mL0.50mol/L鹽酸跟50mL0.55mol/L的NaOH溶液進(jìn)行反應(yīng)，從理論上說(shuō)所求放出熱量相等解析：圖中小燒杯與大燒杯之間有很大空隙未填滿碎紙條，會(huì)有較多的熱量散失，A項(xiàng)錯(cuò)誤；燒杯間填碎紙條的主要作用是隔熱保溫，C項(xiàng)錯(cuò)誤；D項(xiàng)中所求中和熱相同，但反應(yīng)物的物質(zhì)的量不同，所以放熱不同，D項(xiàng)錯(cuò)誤；故選B項(xiàng)。答案：B中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測(cè)定例3含有11.2gKOH的稀溶液與1L0.1mol/L的H2SO4溶液反應(yīng)，放出11.46kJ的熱量，表示該反應(yīng)中和熱的化學(xué)方程式為(

)

A．KOH(aq)＋H2SO4(aq)===K2SO4(aq)＋H2O(l)B．2KOH(aq)＋H2SO4(aq)===K2SO4(aq)＋2H2O(l)ΔH＝－11.46kJ/molC．2KOH(aq)＋H2SO4(aq)===K2SO4(aq)＋2H2O(l)ΔH＝－114.6kJ/molD．KOH(aq)＋H2SO4(aq)===K2SO4(aq)＋H2O(l)ΔH＝－57.3kJ/mol解析：中和熱是以生成1molH2O(l)所放出的熱量來(lái)定義的，故書(shū)寫(xiě)中和熱的熱化學(xué)方程式時(shí)，應(yīng)以生成1molH2O(l)為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)配平其余物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)，故答案為D。答案：D中和反應(yīng)的熱化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)及判斷應(yīng)用例4．強(qiáng)酸和強(qiáng)堿在稀溶液里反應(yīng)的熱化學(xué)方程式可表示為：H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)

ΔH＝－57.3kJ/mol。分別向1L0.5mol/L的NaOH溶液中加