苏教版选修4 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 学案.doc

第2课时反应热的测量与计算能源的充分利用学习目标：1.了解定量测定反应热的基本原理和实验方法。2.从能量守恒角度理解并掌握盖斯定律。(难点)3.理解标准燃烧热的概念，掌握有关燃烧热的计算。(重难点)4.了解化学在解决能源危机中的重要作用。自 主 预 习探 新 知一、反应热的测量1实验中用到的仪器和药品(1)实验仪器：(2)实验药品：0.50 moll1的盐酸，0.50 moll1的naoh溶液等。2实验步骤(1)测量初始温度(t1、t2)和溶液体积(vhcl、vnaoh)：用量筒量取50 ml 0.50 moll1盐酸，倒入简易量热计中，测量并记录盐酸的温度(t1)。用另一量筒量取50 ml 0.50 moll1氢氧化钠溶液，测量并记录氢氧化钠溶液的温度(t2)。(2)测量最高温度(t3)：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)。3实验数据处理与计算二、盖斯定律1内容：一个化学反应，不论是一步完成，还是分几步完成，其总的热效应是完全相同的。2本质：化学反应的焓变(h)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。3应用：对于进行得很慢的反应，不容易直接发生的反应，产品不纯(即有副反应发生)的反应，测定这些反应的反应热有困难，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。三、能源的充分利用1能源(1)定义：能提供能量的自然资源。(2)分类2标准燃烧热和热值(1)标准燃烧热：在101 kpa的压强下，1 mol物质完全燃烧的反应热叫做该物质的标准燃烧热。(2)热值：1 g物质完全燃烧所放出的热量叫做该物质的热值。(3)完全燃烧的标准：cco2(g)；hh2o(l)；nn2(g)。微点拨：标准燃烧热是反应热的一种类型，标准燃烧热规定可燃物必须是1 mol，生成物必须是稳定产物。基础自测1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)测定盐酸与氢氧化钠溶液反应的反应热时，应保证加入的盐酸与氢氧化钠溶液恰好完全反应。()(2)盖斯定律遵守能量守恒定律。()(3)利用盖斯定律可计算有副反应发生的反应的反应热。()(4)1 mol c燃烧生成co时放出的热量就是c的标准燃烧热。()【答案】(1)(2)(3)(4)2在进行中和热的测定中，下列操作错误的是()a反应前酸、碱溶液的温度要相同b测量溶液的温度计要一直插在溶液中c为了使反应均匀进行，可以向酸(碱)中分次加入碱(酸)d为了使反应更完全，可以使酸或碱适当过量c为减少实验过程中的热量散失，应把酸(或碱)一次倒入。3以下几个热化学方程式，能表示固态碳或气态氢气燃烧时的标准燃烧热的热化学方程式是() 【导学号：73702015】ac(s)o2(g)=co(g)h110.5 kj/molbc(s)o2(g)=co2(g)h393.5 kj/molc2h2(g)o2(g)=2h2o(l)h571.6 kj/moldh2(g)o2(g)=h2o(g)h241.8 kj/molbc(s)完全燃烧生成的稳定氧化物为co2(g)，h2完全燃烧生成的稳定氧化物为h2o(l)，参加燃烧的可燃物是1 mol。合 作 探 究攻 重 难中和反应反应热测量实验中应注意的问题化学上规定：中和热是在稀溶液中，酸与碱发生中和反应生成1 mol h2o时放出的热量。现用50 ml 0.50 moll1的盐酸与50 ml 0.55 moll1的naoh溶液在如图所示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。简易量热计思考交流1能否将简易量热计中的环形玻璃搅拌棒用铜质金属棒替代？【提示】不能。铜质金属棒导热能力强，会造成较大实验误差。2本实验中为什么选用了0.55 moll1的naoh溶液？【提示】为了保证盐酸完全中和。3若用等浓度的醋酸与naoh溶液反应，则对测得的中和热有什么影响？改用浓硫酸代替盐酸呢？【提示】醋酸电离要吸收热量，造成测得的中和热数值偏小；浓硫酸溶于水放热，使测得结果偏大。4如果其他操作不变，但将药品改为100 ml 0.50 moll1的盐酸和100 ml 0.55 moll1的naoh溶液，则测得的中和热是否为原来的2倍？【提示】测得的中和热与原来相等。因为中和热是指稀溶液中，酸与碱反应生成1 mol h2o时放出的热量。中和反应反应热测量实验中的“三关”(1)隔热关装置保温、隔热效果好，减少热量的损失，使用简易量热计，其优点是保温效果好，也可在保温杯中进行。(2)测量关温度在测量过程中是重要的参数，测量时要又快又准。选择精密温度计，精确到0.1 。测量溶液温度时，将温度计插在液体中央，使水银球处于溶液中央位置，温度计不要碰到容器壁或插在液面以上。温度计不能当搅拌棒用，用环形玻璃搅拌棒搅拌，使溶液迅速、充分混合。测量酸和碱溶液的温度时要稳定一会儿再读数，测量反应混合液的温度时要随时读取温度值，记录最高温度。(3)酸、碱关注意酸碱的强弱和浓度。酸、碱浓溶液稀释过程中会放出热量，而弱酸、弱碱电离过程中需吸收热量。故通常中和反应反应热是指强酸、强碱在稀溶液中反应生成1 mol水的反应热。应用盖斯定律计算的问题探究将煤转化为水煤气的主要化学反应为c(s)h2o(g)co(g)h2(g)；c(s)、co(g)和h2(g)完全燃烧的热化学方程式为：c(s)o2(g)=co2(g) h393.5 kjmol1h2(g)o2(g)=h2o(g) h242.0 kjmol1co(g)o2(g)=co2(g) h283.0 kjmol1思考交流1根据以上数据，写出c(s)与水蒸气反应的热化学方程式。【提示】设给出的三个热化学方程式分别为、，结合盖斯定律知：得出：c(s)h2o(g)=co(g)h2(g)h131.5 kjmol1。2比较反应热数据可知，1 mol co(g)和1 mol h2(g)完全燃烧放出的热量之和比1 mol c(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做出下列循环图：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”。(1)甲、乙两同学谁的观点正确？原因是什么？【提示】乙同学观点正确。甲同学忽略了煤转化为水煤气要吸收热量(或h1h2h3，且h20)(2)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，你能例举其中的两点吗？【提示】减少污染；燃烧充分；方便运输。(任选两点即可)利用盖斯定律进行计算的两种方法(1)加和法 (2)虚拟途径法方法。先根据题意虚拟转化过程，然后根据盖斯定律列式求解，即可求得待求的反应热。举例。若反应物a变为生成物d，可以有两个途径：a由a直接变成d，反应热为h。b由a经过b变成c，再由c变成d，每步的反应热分别为h1、h2、h3。如图所示：则有：hh1h2h3当 堂 达 标固 双 基题组1中和反应反应热的测定1在测定中和热的实验中，下列说法正确的是()a使用环形玻璃棒是为了加快反应速率，减少实验误差b为了准确测定反应混合溶液的温度，实验中温度计水银球应与小烧杯底部接触c用0.5 moll1 naoh溶液分别与0.5 moll1的盐酸、醋酸溶液反应，若所取的溶液体积相等，则测得的中和热数值相同d在测定中和热实验中需要使用的仪器有天平、量筒、量热计、滴定管、温度计aa项中在中和热的测定中，使用环形玻璃棒搅拌，目的是使反应物混合均匀，加快反应，减小实验误差，a正确；b项中温度计水银球不能接触烧杯底部，b错；c项中ch3cooh为弱酸，电离吸热，故测得的中和热比用盐酸时数值小，c错；d项中仪器不需要天平、滴定管，d错。2某实验小组用50 ml 0.50 moll1 naoh溶液和30 ml 0.50 moll1稀硫酸溶液进行中和反应的反应热的测定。 【导学号：73702016】测定稀硫酸和稀氢氧化钠反应中和热的实验装置如图所示。(1)写出该反应的热化学方程式(中和反应的反应热h57.3 kjmol1)：_。(2)实验数值结果与57.3 kjmol1相比偏小，产生偏差的原因可能是_(填字母)。a实验装置保温、隔热效果差b量取naoh溶液的体积时仰视读数c分多次把naoh溶液倒入盛有稀硫酸的小烧杯中d用温度计测定naoh溶液起始温度后直接测定稀硫酸溶液的温度【解析】实验数值结果说明该实验过程中有热量损失，a项符合；b项仰视读数会导致量取naoh体积偏大，放出热量偏多，使中和热数值偏大，b错误；c项分多次倒入会导致有较多热量损失，符合条件；d项操作中温度计上的naoh溶液会与稀h2so4发生中和反应，使稀h2so4的起始温度偏高，温度差偏小，符合条件。【答案】(1)h2so4(aq)naoh(aq)=na2so4(aq)h2o(l)h57.3 kjmol1(2)acd(1)对于该实验常常存在如下易错点：实验中改变酸碱的用量时，反应放出的热量发生改变，误认为中和热也发生改变。误认为中和热h57.3 kjmol1是针对所有酸碱反应，h57.3 kjmol1是稀的强酸和强碱溶液反应生成可溶性盐和1 mol水时的反应热，浓酸或浓碱溶于水时也要放热，反应生成1 mol h2o时的中和热h57.3 kjmol1。(2)该实验产生误差的原因可能有：量取溶液的体积有误差(测量结果是按50 ml的酸、碱溶液进行计算的，若实际量取时，大于50 ml或小于50 ml都会造成误差)。温度计的读数有误。实验过程中有液体洒在外面。混合酸、碱溶液时，动作缓慢，导致热量散失。隔热操作不到位，致使实验过程中热量损失而导致误差。测了酸溶液温度后的温度计未用水清洗便立即去测碱溶液的温度，而引起误差。题组2利用盖斯定律求算反应热3已知298 k时下列反应的有关数据c(s)o2(g)=co(g)h1110.5 kjmol1c(s)o2(g)=co2(g)h2393.5 kjmol1则c(s)co2(g)=2co(g)的h为()a283.5 kjmol1b172.5 kjmol1c172.5 kjmol1d504 kjmol1b由已知热化学方程式可得：2c(s)o2(g)=2co(g)h2h1221 kjmol1co2(g)=c(s)o2(g)hh2393.5 kjmol1依据盖斯定律，反应可得：c(s)co2(g)=2co(g)h221 kjmol1393.5 kjmol1172.5 kjmol1。4碘可用作心脏起搏器电源锂碘电池的材料。该电池反应为2li(s)i2(s)=2lii(s)h。 【导学号：73702017】已知：4li(s)o2(g)=2li2o(s)h1,4lii(s)o2(g)=2i2(s)2li2o(s)h2，则电池反应的h_。【解析】给已知两个热化学方程式依次编号为、，观察可知得锂碘电池反应的热化学方程式，根据盖斯定律可知，h。【答案】题组3反应热大小的比较5已知：(1)h2(g)o2(g)=h2o(g)h1a kjmol1(2)2h2(g)o2(g)=2h2o(g) h2b kjmol1(3)h2(g)o2(g)=h2o(l) h3c kjmol1(4)2h2(g)o2(g)=2h2o(l) h4d kjmol1下列关系式正确的是()aacd0c2ab0ch2在o2中燃烧为放热反应，所以，a、b、c、d都小于0。所以选项b、d均不正确。(1)、(3)比较，(1)生成h2o(g)，(3)生成h2o(l)，故ac，a项不正确。根据盖斯定律，比较(1)和(2)两个方程式的化学计量数，可知b2a，c项正确。6试比较下列三组h的大小(填“”“”或“”)。 【导学号：73702018】(1)同一反应，生成物状态不同时a(g)b(g)=c(g)h10a(g)b(g)=c(l)h20则h1_h2。(2)同一反应，反应物状态不同时s(g)o2(g)=so2(g)h10s(s)o2(g)=so2(g)h20则h1_h2。(3)两个有联系的不同反应相比c(s)o2(g)=co2(g)h10c(s)o2(g)=co(g)h20则h1_h2。【解析】(1)因为c(g)=c(l)h30则h3h2h1，h2h1。(2) h2h3h1，则h3h1h2，又h30，所以h1h2。(3)根据常识可知co(g)o2(g)=co2(g)h30，又因为h2h3h1，所以h2h1。【答案】(1)(2)(3)比较反应热大小时，首先考虑该反应是放热反应还是吸热反应；再根据数值大小进行比较。审题时应注意如果题目要求比较h大小，应考虑“”“”。如果题目要求比较反应热数值大小则无需考虑“”“”。题组4能源7下图为“能源分类相关图”，四组能源选项中全部符合图中阴影部分的是()a煤炭、石油、潮汐能b水能、生物质能、天然气c太阳能、风能、沼气d地热能、海洋能、核能c太阳能、风能、沼气这三种能源既是新能源、可再生能源，又是来自太阳的能源。8下列选项能说明乙醇作为燃料的优点的是()燃烧时发生氧化反应充分燃烧的产物不污染环境乙醇是一种可再生能源燃烧时放出大量的热abcdd乙醇燃烧生成co2和水，并放出大量的热。题组5标准燃烧热和热值925 、101 kpa下，碳、氢气、甲烷和葡萄糖的标准燃烧热依次是393.5 kjmol1、285.8 kjmol1、890.3 kjmol1、2 800 kjmol1，则下列热化学方程式正确的是()【导学号：73702019】ac(s)o2(g)=co(g) h393.5 kjmol1b2h2(g)o2(g)=2h2o(g) h571.6 kjmol1cch4(g)2o2(g)=co2(g)2h2o(g) h890.3 kjmol1d.c6h12o6