反應(yīng)熱的測(cè)量與計(jì)算

關(guān)于反應(yīng)熱的測(cè)量與計(jì)算例：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,共37頁，2024年2月25日，星期天

1.在最初，一些基本的、容易控制的反應(yīng)的焓變是通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定的；

2.后來，一些難以控制的反應(yīng)的焓變是在此基礎(chǔ)上，通過間接計(jì)算獲得的。第3頁,共37頁，2024年2月25日，星期天一、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,共37頁，2024年2月25日，星期天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,共37頁，2024年2月25日，星期天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，在板中間開兩個(gè)小孔，正好使溫度計(jì)和環(huán)形玻璃攪拌棒通過，如下圖所示。中和熱的測(cè)定問題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,共37頁，2024年2月25日，星期天（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，記錄。然后把溫度計(jì)上的酸用水沖洗干凈。問題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?yàn)樵摐囟扔?jì)還要用來測(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,共37頁，2024年2月25日，星期天2.實(shí)驗(yàn)步驟：（3）.用另一個(gè)量筒量取50mL0.50mol/LNaOH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)使熱量損失而使誤差增大。第8頁,共37頁，2024年2月25日，星期天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,共37頁，2024年2月25日，星期天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,共37頁，2024年2月25日，星期天（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/oc終止溫度溫度差t2/oct/oc鹽酸氫氧化鈉平均值24.525.022.022.425.025.424.7522.225.226.525.428.21.753.23.0Δ第11頁,共37頁，2024年2月25日，星期天1.量取溶液的體積有誤差（測(cè)量結(jié)果是按50mL的酸、堿進(jìn)行計(jì)算，若實(shí)際量取時(shí)，多于50mL或小于50mL都會(huì)造成誤差）2.溫度計(jì)的讀數(shù)有誤。3.實(shí)驗(yàn)過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,共37頁，2024年2月25日，星期天b.計(jì)算反應(yīng)熱：△H＝Q/n＝cm△t/nn＝0.50mol·L－1×0.050L＝0.025molc＝4.18J/(g·℃)△t＝(t2－t1)=3.1

℃△H＝－

4.18×10-3kJ/(g·℃)×100g×△t0.50mol·L－1×0.050L0.0250.418△t△H＝－

kJ.mol-1m＝m1＋m2＝100g第13頁,共37頁，2024年2月25日，星期天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)過程中采取了哪些措施？

雙層燒杯、碎泡沫塑料、蓋板.第14頁,共37頁，2024年2月25日，星期天4.實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)a.為了保證0.50mol·L－1的鹽酸完全被NaOH中和，可以采用0.55mol·L－1NaOH溶液，使堿稍稍過量，因?yàn)檫^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,共37頁，2024年2月25日，星期天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，因中和過程中電離吸熱，會(huì)使測(cè)得中和熱的數(shù)值偏低.第16頁,共37頁，2024年2月25日，星期天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=—114.6kJ.moL-1【觀察與思考】：第17頁,共37頁，2024年2月25日，星期天若實(shí)驗(yàn)中改用100mL0.50mol/L的鹽酸和100mL0.50mol/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（假定各步操作沒有失誤）？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)確無誤，且無熱量損失，則二者結(jié)果相同）。第18頁,共37頁，2024年2月25日，星期天二、反應(yīng)熱的計(jì)算【交流與討論】如何測(cè)定C(s)+1/2O2(g)==CO(g)的反應(yīng)熱△H？①能直接測(cè)定嗎？如何測(cè)？②若不能直接測(cè)，怎么辦？不能直接測(cè)定第19頁,共37頁，2024年2月25日，星期天蓋斯定律

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（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20頁,共37頁，2024年2月25日，星期天△H＝△H1+△H2蓋斯定律直觀化第21頁,共37頁，2024年2月25日，星期天已知C(s)+O2(g)==CO2(g)ΔH1=-393.5kJ/molCO(g)+1/2O2(g)==CO2(g)ΔH2=-283.0kJ/mol求C(s)+1/2O2(g)==CO(g)ΔH3=？CO(g)C(s)CO2(g)H3H1H2H2H1H3=

+第22頁,共37頁，2024年2月25日，星期天C(s)+1/2O2(g)==CO(g)△H1＝？CO(g)+1/2O2(g)==CO2(g)△H2＝-283.0kJ/molC(s)+O2(g)==CO2(g)△H3＝-393.5kJ/mol+)△H1+△H2=△H3

∴△H1=△H3

－△H2

=-393.5kJ/mol－(-283.0kJ/mol)=-110.5kJ/mol第23頁,共37頁，2024年2月25日，星期天蓋斯定律應(yīng)用（1）若一個(gè)反應(yīng)的焓變△H=akJ·mol

1，則其逆反應(yīng)的焓變△H=-akJ·mol

1（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,共37頁，2024年2月25日，星期天例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)=-184.6kJ.mol-1HΔH=-92.3kJ.mol-1ΔH=+184.6kJ.mol-1第25頁,共37頁，2024年2月25日，星期天例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。①C(石墨)+O2(g)=CO2(g)ΔH1=－393.5kJ.mol-1②2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H2=－571.6kJ.mol-1③2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l)△H3=－2599.2kJ.mol-1④2C(石墨)+H2

(g)=C2H2(g)ΔH=？④=2×①+1/2×②－1/2×

③ΔH

=2×ΔH1+1/2×△H2

－1/2×

△H3＝２×（－393.5)+1/2×(－571.6)－1/2×(－2599.2)=+226.8kJ.mol-1

第26頁,共37頁，2024年2月25日，星期天自主歸納：解題步驟①確定待求的反應(yīng)方程式；②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；③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；④實(shí)施疊加并檢驗(yàn)上述分析的正確與否。第27頁,共37頁，2024年2月25日，星期天練習(xí)：已知①CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)ΔH1=－283.0kJ.mol-1②H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)ΔH2=－285.8kJ.mol-1

③C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l)ΔH3=－

1370kJ.mol-1

計(jì)算④2CO(g)＋4H2(g)=H2O(l)＋C2H5OH(l)的ΔH

【解】：①×2+②×4-③=④

所以，ΔH＝ΔH1×2＋ΔH2×4－ΔH3

＝－283.2×2－285.8×4＋1370＝－339.2kJ.mol-1

第28頁,共37頁，2024年2月25日，星期天能源的充分利用第29頁,共37頁，2024年2月25日，星期天1.標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱定義：

lmol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。衡量燃料燃燒放出熱量大小的物理量2.熱值定義：在101kPa時(shí)，lg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,共37頁，2024年2月25日，星期天關(guān)于燃燒熱的理解：①研究條件：25℃,101kPa②反應(yīng)程度：完全燃燒③燃燒物的物質(zhì)的量：1mol④研究?jī)?nèi)容：放出的熱量。（ΔH<0，單位kJ/mol）⑤在未有特別說明的情況下，外界壓強(qiáng)一般指25℃，101kPa。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：C→CO2(g)；H→H2O(l)；S→SO2(g)；

Cl→HCl(g)；N→N2(g)第31頁,共37頁，2024年2月25日，星期天【思考】燃燒放出的熱量與標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱有什么不同？答：①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1mol的可燃物；②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,共37頁，2024年2月25日，星期天概念辨析：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/mol