高二化学选修4 化学反应原理专题1第一单元反应热的测量与计算苏教版 ppt.ppt

专题1 化学反应与能量变化 第一单元 化学反应中的热效应 江山实验中学琚洪芳2007 12 08 1 1 2反应热的测量与计算 大烧杯 500ml 小烧杯 100ml 温度计 泡沫塑料或纸条 泡沫塑料板或硬纸板 中心有两个小孔 环形玻璃搅拌棒 观察简易量热计的构造 思考 1 量热计直接测得的数据是什么 是焓变的数值吗 是体系温度的变化 2 根据体系温度变化可以求得什么物理量 可以求得反应吸收或放出的热量 q mc t q mc tq 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 测定盐酸与氢氧化钠溶液反应的反应热 1 用量筒量取50ml0 50mol l盐酸 倒入简易量热计中 测量并记录盐酸的温度 t1 2 用另一量筒量取50ml0 50mol l氢氧化钠溶液 测量并记录氢氧化钠溶液的温度 t2 3 将量筒中的氢氧化钠溶液迅速倒入盛有盐酸的简易量热计中 立即盖上盖板 用环形玻璃搅拌棒不断搅拌 观察温度计的温度变化 准确读出并记录反应体系的最高温度 t3 4 假设溶液的比热与水的比热相等 溶液的密度与水的密度相等 忽略量热计的比热 根据溶液温度升高的数值 计算中和反应的反应热并写出该反应的热化学方程式 活动与探究 所需仪器与试剂 大烧杯 500ml 小烧杯 100ml 温度计 量筒 50ml 两个 泡沫塑料或纸条 泡沫塑料板或硬纸板 中心有两个小孔 环形玻璃搅拌棒 0 50mol l盐酸 0 50mol lnaoh溶液 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 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 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 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 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 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 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 问题 该反应的中和热应怎样表示呢 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 55mol 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 中和热 在稀溶液中 酸跟碱发生中和反应而生成1mol水 这时的反应热叫做中和热 思考 式表示的是中和热吗 为什么 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 大 小烧杯放置时 为何要使两杯口相平 填碎纸条的作用是什么 对此装置 你有何更好的建议 答案 两杯口相平 可使盖板把杯口尽量盖严 从而减少热量损失 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 记入下表 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 记入下表 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 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 注意不要洒到外面 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 实验中所用hcl和naoh的物质的量比为1 1 但在实际操作过程中往往会取0 55mol l的naoh 你知道为什么吗 hcl过量行吗 为了保证0 50mol l的盐酸完全被naoh中和 采用0 55mol lnaoh溶液 使碱稍稍过量 若使盐酸过量 亦可 5 重复实验两次 取测量所得数据的平均值作为计算依据 次数 1 2 3 起始温度t c 终止温度 温度差 t c t c 盐酸 氢氧化钠 平均值 24 5 25 0 22 0 22 4 25 0 25 4 24 75 22 2 25 2 26 5 25 4 28 2 1 75 3 2 3 0 强酸 强碱反应 h aq oh aq h2o l h 57 3kj mol 议一议 为何所测得的数据不是57 3kj mol 分析产生误差的原因 可能的原因有 1 量取溶液的体积有误差 测量结果是按50ml的酸 碱进行计算 若实际量取时 多于50ml或小于50ml都会造成误差 2 温度计的读数有误 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 误差分析 讨论下列问题 2 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 答案 2 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 1 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 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 练习 50ml0 50mol l盐酸与50ml0 55mol l的naoh溶液在图示的装置中进行中和反应 通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热 回答下列问题 1 从实验装置上看 图中缺少的一种玻璃用品是 2 烧杯间填满碎纸条的作用是 3 大烧杯上如不盖硬纸板 求得的中和热数值 填 偏大 偏小 无影响 环形玻璃搅拌棒 减少实验过程中的热量损失 偏小 4 实验中改用60ml0 50mol l盐酸跟50ml0 55mol lnaoh溶液进行反应 与上述实验相比 所放出的热量 填 相等 不相等 所求中和热 填 相等 不相等 简述理由 不等 相等 因为中和热是指酸跟碱发生中和反应生成1molh2o所放出的能量 与酸碱的用量无关 5 用相同浓度和体积的氨水代替naoh溶液进行上述实验 测得的中和热的数值会 用50ml0 50mol lnaoh溶液进行上述实验 测得的中和热的数值会 均填 偏大 偏小 无影响 偏小 偏小 讨论 是不是任一反应的反应热均能直接测出 如何测出这个反应的反应热 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 h1 h3 h2 393 5kj mol 283 0kj mol 110 5kj mol 应用了什么规律 盖斯定律 不管化学反应是一步完成或分几步完成 其反应热是相同的 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 如何理解盖斯定律 h h1 h2之间有何关系 h h1 h2 b h 因为有些反应进行得很慢 有些反应不容易直接发生 有些反应的产品不纯 有副反应发生 这给测定反应热造成了困难 此时如果应用盖斯定律 就可以间接地把它们的反应热计算出来 盖斯定律用途 盖斯定律的应用 根据下列反应的焓变 计算c 石墨 与h2 g 反应生成1molc2h2 g 的焓变 c 石墨 o2 g co2 g h 393 5kj mol2h2 g o2 g 2h2o l h 571 6kj mol2c2h2 g 5o2 g 4co2 g 2h2o l h 2599 2kj mol 问题解决 2 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 3 0 3mol的气态高能燃料乙硼烷 b2h6 在氧气中完全燃烧 生成固态三氧化二硼和液态水 放出649 5kj热量 其热化学方程式为 1016 5 d 5 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 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 注意 1 计量数的变化与反应热数值的变化要对应2 反应方向发生改变反应热的符号也要改变 总结思考 在用方程式叠加计算反应热时要注意哪些问题 求混合物的组成 6 在一定条件下 氢气和丙烷燃烧的化学方程式为 2h2 q o2 q 2h2o l h 571 6kj molc3h8 q 5o2 3co2 q 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 h2285 8 c3h42220 769 4 1450 6 483 6 3 1 解3 巧解 5mol混合气中 c3h8物质的量必小于2mol h2的物质的量必大于3mol 2molc3h8燃烧放热4440kj 超过总放热量3847kj n h2 n c3h8 必大于3 2 选b 有关热化学方程式的计算 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1摩尔co和3摩尔ch4组成的混和气在上述条件下完全燃烧时 释放的热量为 a 2912kjb 2953kjc 3236kjd 3867kj b 0 5 566 3 890 2953 为什么要讨论反应热的计算 1 有些反应热无法或很难精确测量2 工业生产的需要 1 燃料的燃烧 2 反应条件的控制 3 废热 的利用 如何计算c燃烧生成co的燃烧热 反应热计算的常见题型 1 化学反应中物质的量的变化与反应能量变化的定量计算 2 理论推算反应热 依据 物质变化决定能量变化 1 盖斯定律 2 通过已知热化学方程式的相加 得出新的热化学方程式 设计合理路径路径1总能量变化等于路径2总能量变化 物质的叠加 反应热的叠加 二 若某一化学反应可分为多步进行 则其总反应热为各步反应的反应热之和 即 h h1 h2 h3 一 若某化学反应从始态 s 到终态 l 其反应热为 h 而从终态 l 到始态 s 的反应热为 h 这两者和为 即 h h 三 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 小结 阅读课本p7 总结用盖斯定律进行计算的过程 并仿照课本的计算过程做以下练习 例1 已知 h2o g h2o l h2 44kj molh2 g 1 2o2 g h2o g h1 241