化学反应原理.ppt

选修四化学反应原理 专题一化学反应与能量变化 第一单元化学反应中的热效应 反应热的测量与计算 问题讨论 前面我们已经学习了热化学方程式的有关知识 在热化学方程式中提供了反应热的数据 那么 这些数据是通过什么途径获得的呢 1 实验直接测定2 计算获得根据公式 H 计算 反应热的测定与计算 几个相关概念间的关系 反应热 中和热 燃烧热 三 反应热 中和热 的测量 1 实验原理和步骤 1 中和热的定义 在稀溶液中 强酸跟强碱发生中和反应而生成1molH20 这时的反应热叫做中和热 Q 中和反应放出的热量 m 反应混合液的质量 c 反应混合液的比热容 比热容 单位质量的物质升高1 所需吸收的热量 t 反应前后溶液温度的差值 2 实验原理 Q V酸 酸 V碱 碱 c t2 t1 Q mc t 酸 碱反应时 我们用的是它的稀溶液 它们的质量应怎样得到 量出它们的体积 再乘以它们的密度即可 Q V酸 酸 V碱 碱 c t2 t1 Q mc t 已知V酸 V碱 50mL c酸 c碱 0 50mol L 酸 碱 1g cm3c 4 18J g 请把以上数据代入式 得出Q的表示式 Q 0 418 t2 t1 kJ 本实验中 我们所用一元酸 一元碱的体积均为50mL 它们的浓度均为0 50mol L 由于是稀溶液 且为了计算简便 我们近似地认为 所用酸 碱溶液的密度均为1g cm3 且中和后所得溶液的比热容为4 18J g 思考 式表示的是中和热吗 为什么 3 实验步骤 1 在大烧杯底部垫泡沫塑料 或纸条 使放入的小烧杯杯口与大烧杯杯口相平 然后再在大 小烧杯之间填满碎泡沫塑料 或纸条 大烧杯上用泡沫塑料板 或硬纸板 作盖板 在板中间开两个小孔 正好使温度计和环形玻璃搅拌棒通过 如下图所示 中和热的测定 a 两杯口相平 可使盖板把杯口尽量盖严 从而减少热量损失 b 填碎纸条的作用是为了达到保温隔热 减少实验过程中热量损失的目的 若换用隔热 密封性能更好的装置 如保温杯 会使实验结果更准确 2 用一个量筒最取50mL0 50mol L盐酸 倒入小烧杯中 并用温度计测量盐酸的温度 记录 然后把温度计上的酸用水冲洗干净 温度计上的酸为何要用水冲洗干净 冲洗后的溶液能否倒入小烧杯 为什么 因为该温度计还要用来测碱液的温度 若不冲洗 温度计上的酸会和碱发生中和反应而使热量散失 故要冲洗干净 冲洗后的溶液不能倒入小烧杯 若倒入 会使总溶液的质量增加 而导致实验结果误差 3 用另一个量筒量取50mL0 50mol LNaOH溶液 并用温度计测量NaOH溶液的温度 记录 把温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯的盐酸中 并把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯 酸 碱混合时 为何要把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯而不能缓缓倒入 因为本实验的关键是测反应的反应热 若动作迟缓 将会使热量损失而使误差增大 4 用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动溶液 并准确读取混合溶液的最高温度 记为终止温度 记入下表 实验中能否用环形铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒 为什么 不能 因为铜丝易导热 使热量损失较大 24 50 22 00 25 00 25 00 22 40 25 20 26 50 25 60 28 45 24 75 22 20 25 10 1 75 3 40 3 35 请算出中和热 H 5 重复实验三次 取测量所得数据的平均值作为计算依据 注 强酸与弱碱反应 强碱与弱酸 弱酸和弱碱反应生成1molH2O放出的热小于57 3KJ mol 注意标明状态 因弱酸弱碱电离吸热 会使测得中和热的数值偏低 问题探究 有人建议用50mL0 55mol LNaOH进行上述实验 测得的中和热数值会更加准确 为什么 可以保证盐酸完全反应 使测得的热量更加准确 讨论 1 本实验中若把50mL0 50mol L的盐酸改为50mL0 50mol L醋酸 所测结果是否会有所变化 为什么 2 若改用100mL0 50mol L的盐酸和100mL0 55mol L的NaOH溶液 所测中和热的数值是否约为本实验结果的二倍 假定各步操作没有失误 答案 1 会有所变化 因为醋酸为弱电解质 其电离时要吸热 故将使测得结果偏小 2 否 因中和热是指酸与碱发生中和反应生成1molH2O时放出的热量 其数值与反应物的量的多少无关 故所测结果应基本和本次实验结果相同 若所有操作都准确无误 且无热量损失 则二者结果相同 概念辨析 若将1L1mol LNaOH溶液中加入稀醋酸 浓硫酸 稀硝酸 恰好完全反应时的热效应分别为 H1 H2 H3 则三者的大小关系为 H1 H3 H2 C s 1 2O2 g CO g H1 CO g 1 2O2 g CO2 g H2 283 0kJ mol C s O2 g CO2 g H3 393 5kJ mol 化学反应的焓变 H 只与反应体系的始态和终态有关 而与反应的途径无关 问题讨论 C s 1 2O2 g CO g H1 CO g 1 2O2 g CO2 g H2 283 0kJ mol C s O2 g CO2 g H3 393 5kJ mol H1 H2 H3 H1 H3 H2 393 5kJ mol 283 0kJ mol 110 5kJ mol 问题讨论 四 盖斯定律 1 盖斯定律的内容 不管化学反应是一步完成或分几步完成 其反应热是相同 换句话说 化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关 而与反应的途径无关 势能的变化与上山的途径无关 H H1 H2 2 盖斯定律直观化 CO g C s CO2 g 实例1 若多步化学反应相加可得到新的化学反应 则新反应的反应热即为上述多步反应的反应热之和 总结规律 有些化学反应进行很慢或不易直接发生 很难直接测得这些反应的反应热 可通过盖斯定律获得它们的反应热数据 2 盖斯定律的应用 关键 目标方程式的 四则运算式 的导出 方法 写出目标方程式确定 过渡物质 要消去的物质 然后用消元法逐一消去 过渡物质 导出 四则运算式 例1 已知 H2O g H2O l H2 44kJ molH2 g 1 2O2 g H2O g H1 241 8kJ mol那么 H2的燃烧热 H是多少 H2 g 1 2O2 g H2O l H kJ mol H H1 H2 285 8kJ mol 2Zn s O2 g 2ZnO s H1 702 2kJ mol2Hg l O2 g 2HgO s H2 181 4kJ mol由此可知Zn s HgO s ZnO s Hg l 的 H值是 H 0 5