09年广东地区高中化学《化学反应原理》专题一第一单元资料课件苏教版选修四.ppt

反应热的测量与计算 获得化学反应热的主要途径 1 实验直接测定2 间接计算获得 1 根据盖斯定律计算 2 根据公式 h e反总键能 e生总键能计算 量热计 根据第6页中的 活动与探究 思考 1 测定反应热时 量热计直接测定的数据是焓变吗 如果不是 直接测定的是什么 2 实验中的反应原理是什么 1 量热计直接测定的是体系的温度变化 2 hcl与naoh反应的反应热测定原理 1mol1mol akj0 025mol0 025mol bkj 由实验可以测定体系的温度变化 即可求出b值 然后便可换算出a值 实验原理 公式一 q cm t公式二 h q nc为比热容 为定值 m为质量 可以测定 n为物质的量 概念 在稀溶液中 酸和碱发生中和反应生成1mol水时所放出的热量 由于电离过程是吸热的 而弱酸 弱碱都较难电离 所以 强酸与弱碱 强碱与弱酸 弱酸与弱碱反应生成1mol水时所放出的热量都小于57 3kj 一 中和热 酸和碱的浓溶液或固体在溶解和稀释时会放出热量 使所测定的中和热的数值偏大 二 中和热的测定 实验药品 50ml0 50mol l的盐酸50ml0 50mol l的氢氧化钠溶液 实验仪器 简易量热计 我们取一定量的盐酸和氢氧化钠溶液发生中和反应 哪些数据可以帮助我们测出它们的反应热呢 请大家讨论回答 q mc t 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 t 反应前后溶液温度的差值 我们如何得到上述数据呢 m的质量为所用酸 碱的质量和 测出参加反应的酸 碱质量相加即可 c需要查阅 t可用温度计测出反应前后的温度相减得到 问 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 由于是稀溶液 则将溶液的比热容 密度都近似地取水的比热容和密度 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 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 已知v酸 v碱 50ml 酸 碱 1g cm3c 4 18j g 请把以上数据代入式 得出q的表示式 其中热量的单位用kj 得出结果 q 0 418 t2 t1 kj 思考 式表示的是不是该反应的反应热 是中和热吗 为什么 式不是该反应的反应热 因为反应热是有正负的 中和反应放热 故其 h为 中和热是稀的酸 碱中和生成1mol水的反应热 而50ml0 50mol l的盐酸与50ml0 50mol l氢氧化钠反应后生成的水只有0 025mol 故 式表示的也不是中和热 问题 该反应的中和热应怎样表示呢 问题 如果用同样的方法测定koh与hcl反应 naoh与hno3反应的反应热 则其反应热是否相同 反应的实质相同 反应热相同 实验原理 4 实验步骤 1 组装量热器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 如上图所示 用一个量筒量取50ml0 50mol l盐酸 倒入小烧杯中 并用温度计测量盐酸的温度 记入下表 然后把温度计上的酸用水冲洗干净 2 药品取用 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 记入下表 把量筒中的naoh溶液迅速倒入量热计 注意不要洒到外面 立即盖上盖板 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 3 酸碱混合 4 数据处理 5 重复以上实验两次 6 数据分析 议一议 这样测得的数据普遍低于57 3kj mol 分析产生误差的原因 1 量取溶液的体积有误差 2 药品的选用不当引起的误差 3 实验过程中有液体洒在外面 4 混合酸 碱溶液时 动作缓慢 导致实验误差 5 隔热操作不到位 致使实验过程中热量损失而导致误差 6 测了酸后的温度计未用水清洗而便立即去测碱的温度 致使热量损失而引起误差 1 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 问题探究 不能 因为铜丝易导热 使热量损失较大 问题探究 2 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 问题探究 3 判断下列实验操作对中和热测定的数值有如何影响 填变大 变小或者不变 大烧杯上没有盖硬纸板 用相同浓度和体积的氨水代替naoh溶液进行实验 用相同浓度和体积的醋酸代替稀盐酸溶液进行实验 实验中改用100ml0 50mol l盐酸跟100ml0 50mol lnaoh溶液进行实验 变小 变小 变小 不变 强酸和强碱在稀溶液中的中和热可表示为 h aq oh aq h2o l h 57 3kkj mol 1 又知道溶液中的反应有 ch3cooh aq naoh aq ch3coona aq h2o l h q1kj mol1 2h2so4 浓 naoh aq 1 2na2so4 aq h2o l h q2kj molhno3 aq koh aq kno3 aq h2o l h q3kj mol则q1 q2 q3的关系正确的是 q1 q2 q3b q2 q1 q3c q2 q3 q1d q2 q3 q1 c 练习 化学反应中的热效应 反应热的计算盖斯定律 1 有关热化学方程式的计算 例1 在一定条件下 co和ch4燃烧的热化学方程式分别为 2co g o2 g 2co2 g h 566kj molch4 g 2o2 g co2 g 2h2o l h 890kj mol由1molco和3molch4组成的混合气在上述条件下完全燃烧时 释放的热量为 a 2912kjb 2953kjc 3236kjd 3867kj b 如何测定c s 1 2o2 g co g 的反应热 h1 能直接测定吗 若不能直接测 怎么办 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 则 h1 h2 h3所以 h1 h3 h2 393 5kj mol 283 0kj mol 110 5kj mol 应用了什么规律 一 盖斯定律 1 概念 一个化学反应 不论是一步完成 还是分步完成 其总的热效应是完全相同的 盖斯定律表明 一个化学反应的焓变仅与反应的起始状态和反应的最终状态有关 而与反应的途径无关 h h1 h2 2 盖斯定律直观化 co g c s co2 g 实例1 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 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 3 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 例题1 已知 co g 1 2o2 g co2 g h1 283 0kj mol h2 g 1 2o2 g h2o l h2 285 8kj mol c2h5oh l 3o2 g 2co2 g 3h2o l h3 1370kj mol试计算 2co g 4h2 g h2o l c2h5oh l 的 h 解 根据盖斯定律 反应 不论是一步完成还是分几步完成 其反应热效应都是相同的 下面就看看反应 能不能由 三个反应通过加减乘除组合而成 也就是说 看看反应 能不能分成 几步完成 2 4 所以 h h1 2 h2 4 h3 283 2 2 285 8 4 1370 339 2kj mol 你知道神六的火箭燃料是什么吗 例 某次发射火箭 用n2h4 肼 在no2中燃烧 生成n2 液态h2o 已知 n2 g 2o2 g 2no2 g h1 67 2kj moln2h4 g o2 g n2 g 2h2o l h2 534kj mol假如都在相同状态下 请写出发射火箭反应的热化学方程式 2n2h4 g 2no2 g 3n2 g 4h2o l h 1135 2kj mol 例 同素异形体相互转化但反应热相当小而且转化速率慢 有时还很不完全 测定反应热很困难 现在可根据盖斯提出的观点 不管化学反应是一步完成或分几步完成 这个总过程的热效应是相同的 已知 p4 s 白磷 5o2 g p4o10 s 2983 2kj mol p s 红磷 5 4o2 g 1 4p4o10 s 738 5kj mol 试写出白磷转化为红磷的热化学方程式 298k 101kpa时 合成氨反应的热化学方程式n2 g 3h2 g 2nh3 g h 92 38kj mol 在该温度下 取1moln2 g 和3molh2 g 放在一密闭容器中 在催化剂存在下进行反应 测得反应放出的热量总是少于92 38kj 其原因是什么 该反应是可逆反应 在密闭容器中进行该反应将达到平衡状态 1moln2 g 和3molh2 g 不能完全反应生成2molnh3 g 因而放出的热量总小于92 38kj 学与思 1 已知25 101kpa下 石墨 金刚石燃烧的热化学方程式分别为 c 石墨 o2 g co2 g h 393 51kj molc 金刚石 o2 g co2 g h 395 41kj mol据此判断 下列说法中正确的是 a 由石墨制备金刚石是吸热反应 等质量时 石墨的能量比金刚石的低b 由石墨制备金刚石是吸热反应 等质量时 石墨的能量比金刚石的高c 由石墨制备金刚石是放热反应 等质量时 石墨的能量比金刚石的低d 由石墨制备金刚石是放热反应 等质量时 石墨的能量比金刚石的高 a 练习 2 已知 2c s o2 g 2co g h 221 0kj mol 2h2 g o2 g 2h2o g h 483 6kj mol则制备水煤气的反应c s h2o g co g h2 g 的 h为 a 262 6kj molb 131 3kj molc 352kj mold 131 3kj mol d 求混合物的组成 例4 在一定条件下 氢气和丙烷燃烧的热化学方程式为 2h2 g o2 g 2h2o l h 571 6kj molc3h8 g 5o2 g 3co2 g 4h2o l h 2220kj mol5mol氢气和丙烷的混合气完全燃烧时放热3847kj 则氢气和甲烷的体积比为 a 1 3 b 3 1 c 1 4 d 1 1 b 解1 设h2 c3h8的物质的量分别为x y x y 5 571 6 2 x 2220y 3847 v h2 v c3h8 n h2 n c3h8 3 75 1 25 3 1 x 3 75mol y 1 25mol 解2 1molh2燃烧放热285 8kj 1mol混合气燃烧放热3847kj 5 769 4kj h228