高中化学 专题1 第1单元 第2课时 反应热的测量与计算 能源的充分利用同步导学课件 苏教版选修4.ppt

第2课时反应热的测量与计算能源的充分利用 反应热的测量 1 原理 中和反应的反应热 h cm t c 为体系的比热容 指单位质量的物质温度升高 所需吸收的能量 t 反应后与反应前的 2 仪器 量热计 反应热的测量 1 温度差 测定反应前后溶液的温度 使反应充分进行 体系的温度均匀 保温作用 反应容器 1 内容一个化学反应 无论是一步完成 还是分几步完成 其总的热效应 即化学反应的焓变只与反应的 和 有关 而与反应的 无关 盖斯定律 完全相同 始态 终态 途径 2 理解途径角度 始态 终态 反应热 放热 吸热 1 概念 时 纯物质 燃烧生成 的氧化物时所放出的热量 2 表达形式 1 符号 h为 填 或 或 h 0 2 单位 标准燃烧热 101kpa 1mol 完全 稳定 kj mol 1 3 解释完全燃烧生成稳定的氧化物是指 c h2 n 4 意义例如 c的标准燃烧热为393 5kj mol 1 表示在 时 c完全燃烧生成 时放出393 5kj的热量 co2 g h2o l n2 g 101kpa 1mol co2 慎思2 相同质量的h2分别与o2完全反应时生成液态水和气态水 哪一个放出的热量多 答案 设h2o g h2o l 放出的热量为 q 比较两者放出热量多少时可根据盖斯定律设计成如下图过程 因为q1 q2 q 所以q1 q2 因此 生成液态水放出的热量多 则氢气的标准燃烧热 h是 a 483 6kj mol 1b 241 8kj mol 1c 571 6kj mol 1d 285 8kj mol 1 答案 d 中和热及其测定注意事项中和热 3 理解时应注意 稀溶液是指溶液浓度小 酸或碱都完全电离的状态 中和热不包括离子在水溶液中的生成热 物质的溶解热 电解质电离的吸热所伴随的热效应 中和反应的实质是h 和oh 结合生成h2o 若反应过程中有其他物质生成 这部分反应热也不在中和热内 例1 某实验小组设计用50ml1 0mol l 1盐酸跟50ml1 1mol l 1naoh溶液在如右图装置中进行中和反应以测定中和热 请回答下列问题 1 若因反应中有放热现象而造成少量盐酸在反应中挥发 则测得的中和热数值 填 偏大 偏小 或 不变 2 实验中若改用60ml0 50mol l 1盐酸与50ml0 55mol l 1氢氧化钠溶液进行反应 与上述实验相比 所放出的热量 填 相等 或 不相等 下同 所求的中和热 理由是 3 该实验小组做了三次实验 每次取溶液50ml 并记录原始数据如下 已知盐酸 naoh溶液的密度近似为1g cm 3 中和后混合液的比热容c 4 18j g 1 则该反应的中和热 h 解析中和热测定实验主要注意如何防止或减少热量的散失 还要注意中和热的定义及中和热的计算 答案 1 偏小 2 不相等相等60ml0 50mol l 1盐酸和50ml0 55mol l 1naoh溶液反应能生成0 0275molh2o 而50ml0 50mol l 1盐酸与50ml0 55mol l 1naoh溶液反应只能生成0 025molh2o 因此所放出的热量不同 但中和热是指酸与碱发生中和反应生成1molh2o时所放出的热量 与酸 碱的用量无关 因此所求中和热相等 3 56 01kj mol 1 中和热的测定应注意以下几点 1 酸碱溶液应当用强酸 强碱的稀溶液 0 1 0 5mol l 测定中和热不能用浓酸或浓碱 因浓酸或浓碱溶于水一般都要放热 测定中和热时不能用弱酸或弱碱 因弱酸或弱碱在水溶液中不能完全电离 若改用弱酸或弱碱 它们电离时要吸收一部分热量 2 要使用同一温度计 分别先后测量酸 碱及混合液的温度时 测定一种溶液后必须用水冲洗干净并用滤纸擦干 温度计的水银球部分要完全浸入溶液中 且要稳定一段时间再记下读数 3 实验中所用的盐酸和氢氧化钠溶液配好后要充分冷却至室温 才能使用 4 操作时动作要快 尽量减少热量的散失 5 实验时可使一种反应物稍过量 以保证另一反应物完全反应 生成1molh2o 但在计算时 应取二者中量小的一种 因为过量的酸或碱并不参与中和反应 6 重复实验三次 取其平均值 以减小误差 体验1 实验室利用如右图装置进行中和热的测定 请回答下列问题 1 该图中有两处的仪器未画出 它们是 2 在操作正确的前提下 提高中和热测定准确性的关键是 3 做一次完整的中和热测定实验 温度计需使用 次 4 把温度为13 浓度为1 0mol l 1的酸溶液和1 1mol l 1的碱溶液各50ml混合 溶液密度均为1g ml 1 生成溶液的比热容c 4 184j g 1 1 轻轻搅拌 测得酸碱混合液的温度变化数据如下 试计算上述两组实验测出的中和热 h1 h2 两组实验结果差异的原因是 答案 1 环形玻璃搅拌棒烧杯上方的泡沫塑料盖 2 提高装置的保温效果 3 3 4 56 9kj mol 152 7kj mol 1 nh3 h2o是弱碱 一部分电离 发生电离时要吸热 中和时放热较少 解释 本题重点考查中和热测定基本步骤和数据处理 1 虚拟路径法如c s o2 g co2 g 可设置如下 h1 h2 h3 运用盖斯定律解题常用的方法 2 加合法 即运用所给方程式通过加减的方法得到新化学方程式 1 热化学方程式同乘以某一个数时 反应热数值也必须乘上该数 2 热化学方程式相加减时 同种物质之间可相加减 反应热也随之相加减 3 将一个热化学方程式颠倒时 h的 或 号必须随之改变 4 解题的一般步骤是 首先确定待求的方程式 然后观察待求方程式中的各物质在已知方程式中的位置 最后根据未知方程式中各物质的化学计量数和位置的需要对已知方程式进行处理 包括调整化学计量数或调整反应方向 然后把各方程式叠加并检验 解析第三个方程式可由第二个方程式乘以2与第一个方程式相加得到 由盖斯定律可知 h3 h1 2 h2 答案a 应用盖斯定律进行热化学方程式相加 或减 时 做到 1 左侧 即反应物 加 或减 左侧 2 右侧 即生成物 加 或减 右侧 3 在此过程中已知化学方程式要扩大或缩小相应的倍数以消去中间产物 4 据化学方程式的变化确定反应热的变化 体验2 已知金刚石和石墨分别在氧气中完全燃烧的热化学方程式为c 金刚石 s o2 g co2 g h1 395 41kj mol 1 c 石墨 s o2 g co2 g h2 393 51kj mol 1 则金刚石转化为石墨时的热化学方程式为 由此看来更稳定的碳的同素异形体为 答案 c 金刚石 s c 石墨 s h 1 90kj mol 1石墨 解释 由盖斯定律知 要得到金刚石和石墨的转化关系 可将两个热化学方程式相减 c 金刚石 s c 石墨 s h h1 h2 395 41kj mol 1 393 51kj mol 1 1 90kj mol 1 即c 金刚石 s c 石墨 s h 1 90kj mol 1 可见金刚石转化为石墨放出热量 说明石墨的能量更低 比金刚石稳定 1 标准燃烧热是反应热的一种 其 h的符号为 或 h 0 2 25 101kpa时 可燃物完全燃烧 生成稳定的氧化物 如c完全燃烧应生成co2 g 而生成co g 属于不完全燃烧 又如h2燃烧生成液态h2o 而不是水蒸气 3 标准燃烧热通常是由实验测得的 可燃物以1mol纯物质作为标准进行测量 在理解标准燃烧热时应注意的问题 例3 已知 2co g o2 g 2co2 g h 566kj mol 1 下列说法正确的是 a co的燃烧热为 283kj mol 1b co的燃烧热为566kj mol 1c co的燃烧热 h 283kj mol 1d 下图可表示由co生成co2的反应过程和能量关系 解析co的燃烧热为283kj mol 1 d项图中的量标示有错误 应标为2molco和2molco2 答案c 燃烧热的叙述有两种形式 一是用文字表示 此时只能用相应的数值和单位 不能用 号 如乙炔的燃烧热为1300kj mol 1 二是用 h表示 此时需用负号表示 如乙炔的燃烧热 h 1300kj mol 1 答案 a 解释 标准燃烧热是指在25 101kpa时 1mol纯物质完全燃烧生成稳定氧化物时所放出的热量 因此正丁烷完全燃烧产物应为co2 g 和h2o l 所以正丁烷的标准燃烧热为 h 2878kj mol 1 实验探究二盖斯定律在解决实际问题中的应用 2 比较反应热数据可知 1molco g 和1molh2 g 完全燃烧放出的热量之和比1molc s 完全燃烧放出的热量多 甲同学据此认为 煤转化为水煤气可以使煤燃烧放出更多的热量 乙同学根据盖斯定律作出下列循环图 并据此认为 煤转化为水煤气再燃烧放出的热量与煤直接燃烧放出的热量相等 请分析 甲 乙两同学观点正确的是 填 甲 或 乙 判断的理由是 3 将煤转化为水煤气作为燃料和煤直接燃烧相比有很多优点 请列举其中的两个优点 4 水煤气不仅是优良的气体燃料 也是重要的有机化工原料 co和h2在一定条件下可以合成 甲醇 甲醛 甲酸 乙酸 试分析当co和h2按1 1的体积比混合反应 合成上述 填序号 物质时 理论上可以满足 绿色化学 的要求 完全利用原料中的原子 实现零排放 答案 1 c s h2o g co g h2 g h 131 5kj mol 1 2 乙甲同学忽略了煤转化为水煤气要吸收热量 或 h1 h2