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文檔簡介
第一章化學反應(yīng)的熱效應(yīng)
第一節(jié)反應(yīng)熱
第1課時反應(yīng)熱焰變
素養(yǎng)目標,
1.了解反應(yīng)熱的定義,知道化學反應(yīng)、熱效應(yīng)與反應(yīng)熔變之間的關(guān)系。
2.通過微觀探析,認識宏觀意義上的反應(yīng)熱與化學鍵的關(guān)系,以及反應(yīng)熱與反應(yīng)物、生成物總能量的關(guān)
系。
3.通過實驗探究學會測定中和反應(yīng)的反應(yīng)熱,初步學會測定化學反應(yīng)反應(yīng)熱的實驗方法,會分析測定反應(yīng)
熱時誤差產(chǎn)生的原因,并能采取適當措施減小實驗誤差,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識。
知識點一、反應(yīng)熱及其測定
1.反應(yīng)熱:在條件下,化學反應(yīng)體系向環(huán)境釋放或從環(huán)境吸收的,稱為化學反應(yīng)的
簡稱反應(yīng)熱。
2.反應(yīng)熱測定
(1)儀器:O
(2)原理:根據(jù)體系的和有關(guān)物質(zhì)的來計算反應(yīng)熱。
3.中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測定
(1)實驗裝置
(2)實驗測量數(shù)據(jù)
①反應(yīng)物溫度&)的測量:用一個量筒量取50mL0.50molLi鹽酸,打開杯蓋,倒入量熱計的內(nèi)筒中,蓋上
杯蓋,插入溫度計,測量并記錄鹽酸的溫度。用水把溫度計上的酸沖洗干凈,擦干備用;用另一個量筒量
取50mL0.55mol-L-iNaOH溶液,用溫度計測量并記錄NaOH溶液的溫度,取兩溫度平均值為
②反應(yīng)后體系溫度區(qū))的測量
打開杯蓋,將量筒中的NaOH溶液迅速倒入量熱計的內(nèi)筒中,立即蓋上杯蓋,插入溫度計,用攪拌器勻速
攪拌。
并準確讀取混合溶液的,并記錄為餐
③重復(fù)實驗操作,記錄每次的實驗數(shù)據(jù),取其平均值作為計算依據(jù)
④實驗數(shù)據(jù)處理
鹽酸、氫氧化鈉溶液為稀溶液,其密度近似地認為都是lg-cm-3,反應(yīng)后生成的溶液的比熱容
c=4.18J/(g-℃)o
該實驗中鹽酸和NaOH溶液反應(yīng)放出的熱量是,中和熱為o
4.25C和lOlkPa下,強酸的稀溶液與強堿稀溶液發(fā)生中和反應(yīng)生成ImolJO時,放出的熱量。
知識點二、反應(yīng)熱與熔變
1.化學反應(yīng)產(chǎn)生反應(yīng)熱的原因:化學反應(yīng)前后體系的內(nèi)能發(fā)生了變化。內(nèi)能受、和物質(zhì)
的等影響。
2.熔變:條件下進行的化學反應(yīng),其反應(yīng)熱等于焰變。符號為,單位是。
3.A8的正、負規(guī)定
(1)放熱反應(yīng)焰值,AH為,即AH0。
(2)吸熱反應(yīng)熔值,△”為,即0?
4.微觀角度認識反應(yīng)熱實質(zhì)
(1)實例
(l)以H2(g)+C12(g)=2HCl(g)(25℃,101kPa下)的能量變化為例,填寫下表中的空白。
4…36kJI,molI0/-0~晶i4-0o
儂想的中
值H'同物質(zhì)
O~O晨?9O
243kJ/mol,
能量)鍵
形形
成成,
o-Oo-O
431kj/mol1?431kj/mol
化學鍵反應(yīng)中能量變化
ImolA-B化學鍵反應(yīng)中能量變化
H-H吸收—_kJ共吸收__kJ
Cl-Cl吸收—_kJ
H-Cl放出—_kJ共放出__kJ
結(jié)論H2(g)+C12(g)=2HCl(g)的反應(yīng)熱△止____kJ/mol
(2)結(jié)論:時的能量變化是化學反應(yīng)中能量變化的主要原因。
任務(wù)探究
探究任務(wù)一從宏觀和微觀的角度理解反應(yīng)熱產(chǎn)生的原因探究任務(wù)
1.從反應(yīng)物和生成物熔(H)的變化角度分析
焙變與反應(yīng)物、生成物能量的關(guān)系:岫=生成物的總能量-反應(yīng)物的總能量。
2.焙變與化學鍵的關(guān)系
3.根據(jù)化學鍵斷裂和形成時的能量變化計算反應(yīng)熱
化學鍵的斷裂要吸收能量,形成新化學鍵要釋放能量,若反應(yīng)物斷鍵所吸收的總能量大于生成物成鍵所釋
放的總能量,則為吸熱反應(yīng),反之,則為放熱反應(yīng)。
即E*(斷鍵)>£.(成鍵),為吸熱反應(yīng);£.(斷鍵)</(成鍵),為放熱反應(yīng)。&〃=£*(斷鍵)-£.(成鍵)。
利用化學鍵斷裂和形成時的能量變化計算反應(yīng)熱,要準確判斷化學鍵斷裂或生成的數(shù)量。
【典例1】已知斷裂1molH—H需吸收的能量為436kJ,形成1molN—H放出的能量為391kJ,根據(jù)化
學方程式N2+3H22NH3,1molN2完全反應(yīng)放出92.4kJ能量。則斷裂1molN三N所需吸收的
能量為()
A.431kJB.945.6kJ
C.649kJD.896kJ
【變式訓練】某些化學鍵的鍵能(kJ.moU)如下表:
化學鍵H—HBr—BrI—ICl—ClHY1H—IH—Br
鍵能436193151243431299366
(1)1mol與在2moicU中燃燒,放出的熱量為kJ。
(2)在一定條件下,ImolH2分別與足量的Cl?、Brr匕反應(yīng),放出熱量由多到少的順序是(填字
母)。
A.Cl2>Br2>I2B.I2>Br2>Cl2
探究任務(wù)二中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測定
1.中和反應(yīng)反應(yīng)熱測定原理的理解
(1)中和反應(yīng)的對象為酸、堿的稀溶液。這是因為濃酸和濃堿相互混合時因稀釋會放出熱量。
⑵強酸與強堿發(fā)生中和反應(yīng)生成可溶性鹽的熱化學方程式為H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l)AH=-57.3
kJ-mol-1;中和熱與參加反應(yīng)的強酸、強堿的種類、用量無關(guān)。
(3)弱酸或弱堿在溶液中不能完全電離,隨著反應(yīng)的進行,繼續(xù)電離并吸收熱量,所以它們的中和熱數(shù)值小
于57.3kJ-mol-io例如:利用同樣的方法測定氨水與鹽酸、NaOH溶液與醋酸的反應(yīng)熱,則所測△”>—
57.3kJ-mol-i,即中和熱數(shù)值小于57.3kJmol-u
⑷若測定硫酸與BalOH%溶液的反應(yīng)熱,則所測偏小,即中和熱數(shù)值大于57.3kJ-mol-i,這主要是因
為Ba2+和SO廠生成難溶物BaSC>4也會放出熱量。
2.測定中和反應(yīng)反應(yīng)熱的實驗中需要注意的問題
(1)所用裝置要盡可能做到保溫、隔熱;實驗操作時動作要快,盡量減少熱量的損失。
(2)所用溶液的配制必須準確,且濃度要小;為保證鹽酸完全被氫氧化鈉中和,要使氫氧化鈉稍過量。
(3)實驗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)要使用同一支溫度計,溫度計讀數(shù)要盡可能準確;水銀球部位一定要完全浸沒在溶液中,且要穩(wěn)定一段
時間后再讀數(shù),以提高測量的精度;兩次讀數(shù)的時間間隔要短,這樣才能讀到最高溫度,即最終溫度。
(5)實驗中若用弱酸代替強酸,或用弱堿代替強堿,因中和過程中弱酸或弱堿的電離吸熱,會使測得的反應(yīng)
熱數(shù)值的絕對值偏小。
(6)可采用多次測量取平均值的方法,減小實驗誤差。
【典例2]50mL0.50molLi鹽酸與50mL0.55moLL-iNaOH溶液在如圖所示的裝置中進行中和反應(yīng)。通
過測定反應(yīng)過程中所放出的熱量可計算中和熱(101kPa下,強酸稀溶液與強堿稀溶液反應(yīng)生成
時放出的熱量叫中和熱)?;卮鹣铝袉栴}:
(1)燒杯間填滿碎泡沫塑料的作用是_。
(2)大燒杯上如不蓋硬紙板,求得中和熱的絕對值(填“偏大”"偏小''或"無影響”)。
(3)實驗中改用60mLe).50molLi鹽酸與50mL0.55molLiNaOH溶液進行反應(yīng),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”),簡述理
由:O
【變式訓練2】在做中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測定實驗時,關(guān)鍵是要比較準確地配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液,
量熱計要盡量做到絕熱;在量熱的過程中要盡量避免熱量的散失,要求比較準確地測量出反應(yīng)前后溶液溫
度的變化?;卮鹣铝袉栴}:
(1)該實驗常用0.50mol-L-i鹽酸和0.55mol-Li的NaOH溶液各50mL。NaOH溶液的濃度大于鹽酸的濃度
的目的是。當室溫低于10℃時進行,對實驗結(jié)果會造成較大誤差的原因
是=
(2)若上述鹽酸、NaOH溶液的密度都近似為1g-cm-3,中和后生成的溶液的比熱容c=4.18J-g小℃-1,實驗
前后的溫度差為(54)則該中和反應(yīng)放出熱量為kJ(填表達式)。
達標演練
1.右圖是一個一次性加熱杯的示意圖。當水袋破裂時,水與固體碎塊混合,杯內(nèi)食物溫度逐漸上升。制造
此加熱杯可選用的固體碎塊是()
A.硝酸錠B.生石灰C.氯化鎂D.食鹽
2.下列說法正確的是()
A.反應(yīng)熱是1mol物質(zhì)參加反應(yīng)時的能量變化
B.A"越大,說明反應(yīng)放出的熱量越多
C.任何條件下,化學反應(yīng)的焰變都等于化學反應(yīng)的反應(yīng)熱
D.在一定條件下,某一化學反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng),由生成物與反應(yīng)物的熔的差值來決定
3.下列各組變化中,前者是放熱反應(yīng),后者是吸熱反應(yīng)的是()
A.生石灰溶于水;鋅粒和稀硫酸反應(yīng)
B.干冰升華;金屬或金屬氧化物熔化
C.氨水與醋酸反應(yīng);二氧化碳與碳反應(yīng)
D.工業(yè)燃燒石灰石;化石燃料燃燒
4.在進行中和熱的測定中,下列操作錯誤的是()
A.反應(yīng)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(yīng)均勻進行,可以向酸(堿)中分次加入堿(酸)
D.為了使反應(yīng)更完全,可以使酸或堿適當過量
5.已知某反應(yīng)A(g)+B(g)L*C(g)+D(g)過程中的能量變化如圖所示,回答問題。
該反應(yīng)是(填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng),該反應(yīng)的kJ.moH(用含紇、々的代
數(shù)式表示)。Imol氣體A和Imol氣體B具有的總能量(填“或"=")1mol氣體C和1mol氣體D
具有的總能量。
6.已知斷裂1molN三N、H—H需吸收的熱量分別為945.6kJ、436kJ,形成1molN—H放出的熱量為391
kJo計算可知1molN2完全反應(yīng)生成NH3的反應(yīng)熱為,1mol與完全反應(yīng)生成
NH3的反應(yīng)熱為O
1.(2023?山東棗莊八中月考)下列說法正確的是()
A.物質(zhì)發(fā)生化學反應(yīng)都伴隨著能量變化
B.伴有能量變化的物質(zhì)變化都是化學變化
C.在一個確定的化學反應(yīng)關(guān)系中,反應(yīng)物的總能量與生成物的總能量一定相同
D.在一個確定的化學反應(yīng)關(guān)系中,反應(yīng)物的總能量總是高于生成物的總能量
2.如圖是化學反應(yīng)中物質(zhì)變化和能量變化的示意圖。若片〉々,則下列反應(yīng)符合該示意圖的是()
吸收能最g
t
后擊,舊化學區(qū)斷裳
反應(yīng)物新化學*形成.生成物
I
釋放能量與
A.NaOH溶液與稀鹽酸的反應(yīng)
B.鋅與稀鹽酸的反應(yīng)
C.氫氧化領(lǐng)與氯化核固體的反應(yīng)
D.一氧化碳在空氣中的燃燒反應(yīng)
3.已知:①能量越低的物質(zhì)就越穩(wěn)定;②白磷轉(zhuǎn)化成紅磷是放熱反應(yīng)。據(jù)此分析下列判斷或說法中正確的
是()
A.在相同的條件下,紅磷比白磷能量高
B.在相同的條件下,白磷比紅磷穩(wěn)定
C.紅磷和白磷的結(jié)構(gòu)不同
D.紅磷容易發(fā)生自燃而白磷則不會自燃
4.已知化學反應(yīng)2c(SHO??2co(g)和2co(gHOJg)2co2(g)都是放熱反應(yīng)。據(jù)此推斷在相同條件下
的下列說法不正確的是()
A.56gC0(g)和32gC)2(g)所具有的總能量大于88gCC^g)所具有的總能量
B.12gC所具有的能量一定大于28gCO所具有的能量
C.12gC⑸和32gC\(g)所具有的總能量大于44gCC)2(g)所具有的總能量
D.將兩份質(zhì)量相等的碳全部燃燒,生成CO?的反應(yīng)比生成CO的反應(yīng)放出的熱量多
5.由圖分析,有關(guān)敘述正確的是()
A.相同條件下,A==B+C和B+C==A兩個反應(yīng)吸收或放出的能量不等
B.A==B+C是放熱反應(yīng)
C.lmolA具有的能量高于ImolB和1molC具有的能量總和
D.A==B+C是吸熱反應(yīng),則B+C==A必然是放熱反應(yīng)
6.用50mL050mol?L-i鹽酸和50mL0.55mol?L-iNaOH溶液反應(yīng),實驗中測得起始溫度為20.1℃,終止
溫度為23.4℃,反應(yīng)后溶液的比熱容為4.18鹽酸和NaOH溶液的密度都近似認為是1g-cm-3,
則中和反應(yīng)生成1mol水時放熱()
A.55.2kJB.391kJ
C.336kJD.1.38kJ
7.根據(jù)圖中的能量關(guān)系,可求得C—H鍵的鍵能為()
C(g)—1―4H(g)
產(chǎn)1
+717kJ?mol!]AH2=+864kJ?mol"
CW—1—.—2Hz(g)
;A/7j=-75kJ?moE1
A.414kJ-mol-1
B.377kJ-mol-i
C.235kJmol-i
D.197kJ-mol-i
8.下圖所示是一個測量化學反應(yīng)是吸熱還是放熱的簡易實驗裝置,利用此裝置可以很方便地測得某反應(yīng)是
放熱反應(yīng)還是吸熱反應(yīng)。將鋁片加入小試管內(nèi),然后注入足量的鹽酸,請根據(jù)要求完成下列問題:
(1)有關(guān)反應(yīng)的離子方程式是,小試管中看到的現(xiàn)象是o
(2)S形導管中液面A(填“上升”或“下降)原因是;
說明此反應(yīng)是(填“放熱”或“吸熱”)反應(yīng)。
9.(2023?山東兗州高二上學期期中)某反應(yīng)由兩步反應(yīng)ABC構(gòu)成,它的反應(yīng)能量曲線如圖,下列敘
述正確的是()
能量
B
A
反應(yīng)進程
A.三種化合物中C最穩(wěn)定
B.兩步反應(yīng)均為吸熱反應(yīng)
C.A與C的能量差為與
D.AB反應(yīng),反應(yīng)條件一定要加熱
10.朋(H2NNHJ是一種高能燃料,有關(guān)化學反應(yīng)的能量變化如圖所示。已知斷裂11noi化學鍵所需的能量
(kJ):N三N為942、0==0為500、N—N為154,則斷裂1molN—H所需的能量(日)是()
A.194B.391
C.516D.658
11.(雙選)將匕mL1.00mol-L-iHC1溶液和匕mL未知濃度的NaOH溶液混合均勻后測量并記錄溶液溫
度,實驗結(jié)果如圖所示(實驗中始終保持匕+匕=50)。下列敘述正確的是()
A.做該實驗時環(huán)境溫度為22℃
B.該實驗表明化學能可以轉(zhuǎn)化為熱能
CNaOH溶液的濃度約為1.50moLL-i
D.該實驗表明有水生成的反應(yīng)都是放熱反應(yīng)
12.某化學興趣小組對生石灰與水反應(yīng)是顯著放熱反應(yīng)進行了實驗探究,在除了用手觸摸試管壁感覺發(fā)熱
外,還設(shè)計了下列幾
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