苏教版选修4 专题1第一单元 化学反应中的热效应（第3课时） 学案.doc

第二单元 化学能与电能的转化第3课时反应热的测量与计算1.掌握中和热的测量及计算方法。2.理解盖斯定律的含义，能利用盖斯定律进行反应热的计算。中和热及其实验测定1原理中和反应的反应热h。(1)c：反应溶液的比热容，指单位质量的某种物质温度升高1_所吸收的热量。在本实验中，c为4.18 jg11。(2)t：反应后与反应前的温度差。2仪器量热计1实验室进行中和热的测定的实验装置如图所示，下列所用的仪器和试剂正确的一组是() a50 ml 0.50 moll1盐酸、50 ml 0.50 moll1 naoh溶液、100 ml量筒1个b50 ml 0.50 moll1盐酸、50 ml 0.50 moll1 naoh溶液、100 ml量筒2个c50 ml 0.50 moll1盐酸、50 ml 0.50 moll1 naoh溶液、50 ml量筒1个d50 ml 0.50 moll1盐酸、50 ml 0.50 moll1 naoh溶液、50 ml量筒2个解析：选 d。量筒要2个，分别量取酸液和碱液，且量程与所量取体积相近或相等。2在测定中和反应的反应热的实验中，下列叙述错误的是()a向量热计中加入盐酸，盖上杯盖，搅拌后的温度即为盐酸的初始温度b反应后测混合溶液的最高温度c环形玻璃搅拌棒的搅拌方向为上下搅动d可以用koh溶液代替naoh溶液，浓硫酸代替盐酸解析：选d。可以用koh溶液代替naoh溶液，但不能用浓硫酸代替盐酸，因为浓硫酸溶于水时会放出热量，影响测定结果。1中和热的概念(1)中和热是指在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应生成1 mol 液态水所放出的热量。(2)理解时应注意强酸和强碱的稀溶液发生反应，其中和热是相等的，都约是57.3 kjmol1。h(aq)oh(aq)=h2o(l)h57.3 kjmol1。强酸和弱碱或弱酸和强碱的稀溶液发生反应，中和热一般小于57.3 kjmol1，因为弱电解质的电离是吸热的。中和反应的实质是h和oh化合生成h2o。若反应过程中有其他物质生成(如生成不溶性物质、难电离物质等)，这部分反应热不在中和热之内。2中和热测定实验中的三个关键问题(1)保温倒入naoh溶液要迅速，尽可能减少实验过程中热量的损失。(2)准确配制的盐酸和氢氧化钠溶液的浓度要准确。naoh溶液最好是新制的，因久置的naoh溶液可能变质，导致测定的中和热有误差。量取溶液的体积要准确。反应前的温度和反应后的最高温度读数要准确。(3)误差分析本实验产生误差的可能原因有：量取溶液的体积不准确。温度计的读数有误差。实验过程中有液体溅在外面。混合酸、碱溶液时，动作缓慢，导致实验误差。测过盐酸后的温度计未用水清洗便立即去测碱的温度，致使热量损失而引起误差。溶液浓度不准确。没有做重复实验，求平均值。实验时用环形玻璃搅拌棒搅拌溶液的方法是上下搅动，不能用铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒的理由是铜传热快，热量损失大。在测定中和热的实验中，下列说法正确的是()a使用环形玻璃搅拌棒是为了加快反应速率，减小实验误差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测定和记录反应前后温度时，只记录一次数据即可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、温度计解析在中和热的测定中，使用环形玻璃搅拌棒搅拌的目的是使反应物混合均匀，加快反应速率，减小误差，a正确；b项中温度计水银球不能接触烧杯底部，b错；c项中至少应记录23次数据，c错；d项中不需要天平、滴定管，d错。答案a中和热测定实验中若用相同浓度和体积的氨水代替naoh溶液进行实验，测得的中和热数值会_(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。解析：若用氨水代替naoh溶液，nh3h2o的电离会吸收部分热量，使测得的中和热的数值偏小。答案：偏小中和热的概念及测定1下列说法正确的是()a中和热一定是强酸跟强碱反应放出的热量b1 mol 酸与1 mol碱完全反应放出的热量是中和热c在稀溶液中，酸与碱发生中和反应生成1 mol h2o(l)时的反应热叫做中和热d表示强酸与强碱反应的中和热的热化学方程式为hoh=h2oh57.3 kjmol1解析：选c。中和热是指稀酸、稀碱反应生成1 mol 液态h2o时放出的热量。2已知中和热是指在稀溶液中，酸和碱反应生成1 mol h2o(l)时放出的热量。某学生利用如图所示自制装置测定中和热的实验步骤如下：用量筒量取50 ml 0.50 moll1的盐酸倒入烧杯中，测出盐酸温度；用另一量筒量取50 ml 0.55 moll1的naoh溶液，并测出其温度；将naoh溶液倒入烧杯中，设法使之混合均匀，测得混合溶液的最高温度。回答下列问题：(1)将naoh溶液倒入烧杯的正确操作是_(填字母)。a沿玻璃棒缓慢倒入b分三次缓慢倒入c一次迅速倒入(2)使盐酸与naoh溶液混合均匀的正确操作是_(填字母)。a用温度计小心搅拌b揭开硬纸板用玻璃棒搅拌c轻轻地振荡烧杯d用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒轻轻地搅动(3)假设盐酸和氧氧化钠溶液的密度都是1 gcm3，又知二者发生中和反应后所得溶液的比热容c4.18 jg11。在实验过程中，某学生的实验数据记录如下：实验序号起始温度t1/终止温度t2/盐酸氢氧化钠溶液混合溶液120.020.123.2220.220.423.4320.520.623.6依据表中数据计算，该实验测得的中和热h_(结果保留一位小数)。解析：(1)为了减少热量损失，应将naoh溶液迅速倒入烧杯中。(2)使盐酸与naoh溶液混合均匀的正确操作是用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒轻轻地搅动混合溶液。(3)取三次实验的平均值代入相关公式计算即可，h51.8 kjmol1。答案：(1)c(2)d(3)51.8 kjmol1盖斯定律1内容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，与反应的途径无关。一个化学反应，无论是一步完成，还是分几步完成，其总的热效应是完全相同的。如图所示：hh1h2或hh3h4h5。2科学意义对于无法或较难通过实验测得反应焓变的反应，可应用盖斯定律计算求得。3应用若一个化学方程式可由几个化学方程式相加减而得到，则该化学反应的焓变也可由这几个化学反应的焓变相加减而得到。1在298 k、101 kpa时，已知：2h2o(g)=o2(g)2h2(g)h1cl2(g)h2(g)=2hcl(g)h22cl2(g)2h2o(g)=4hcl(g)o2(g)h3则h3与h1和h2间的关系正确的是( )ah3h12h2bh3h1h2ch3h12h2 dh3h1h2解析：选 a。令2h2o(g)=o2(g)2h2(g)h1cl2(g)h2(g)=2hcl(g)h22cl2(g)2h2o(g)=4hcl(g)o2(g)h3根据盖斯定律，将反应反应2即可得反应，因此有h3h12h2，故a项正确。2盖斯定律认为能量总是守恒的，化学反应过程一步完成或分步完成，整个过程的热效应是相同的。已知：h2o(g)=h2o(l)h1q1 kj/molc2h5oh(g)=c2h5oh(l)h2q2 kj/molc2h5oh(g)3o2(g)=2co2(g)3h2o(g)h3q3 kj/mol若使23 g液态酒精完全燃烧，最后恢复到室温，则放出的热量为(kj)()aq1q2q3b1.5q10.5q20.5q3c0.5q11.5q20.5q3d0.5(q1q2q3)解析：选b。由|3|就能得到46 g液态酒精完全燃烧最后恢复到室温所放出的热量，然后将该热量除以2即可。1热化学方程式的叠加法热化学方程式与数学上的方程式相似，可以移项并同时改变正负号，各项的化学计量数包括h的数值可以同时扩大或缩小相同的倍数；几个热化学方程式可以叠加或相减，对应的反应热进行相应的运算得到一个新的热化学方程式。(1)反应热数值与各物质的化学计量数成正比，因此热化学方程式中各物质的化学计量数改变时，其反应热数值需同时做相同倍数的改变。(2)热化学方程式相加减时，同种物质相加减，反应热也随之相加减。(3)正、逆反应的反应热数值相等，符号相反。2虚拟路径法此法可以求算难以通过实验测量的反应的反应热，如在理论上计算石墨生成co时的热效应，可以设计如下路线：2017高考全国卷，28(2)下图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。 通过计算，可知系统()和系统()制氢的热化学方程式分别为_、_，制得等量h2所需能量较少的是_。解析系统()和系统()都是吸热反应，从热化学方程式可以看出，系统()制备1 mol h2需要消耗20 kj能量，而系统()制备1 mol h2需要消耗286 kj能量，故系统()消耗的能量较少。答案h2o(l)=h2(g)o2(g)h286 kjmol1h2s(g)=h2(g)s(s)h20 kjmol1系统()依据盖斯定律可以对某些难以通过实验直接测定的化学反应的焓变进行推算。已知：c(石墨，s)o2(g)=co2(g)h1393.5 kjmol12h2(g)o2(g)=2h2o(l)h2571.6 kjmol12c2h2(g)5o2(g)=4co2(g)2h2o(l)h32 599 kjmol1则反应2c(石墨，s)h2(g)=c2h2(g)的焓变h_。解析：根据盖斯定律：由2得2c(石墨，s)h2(g)=c2h2(g)h(393.5 kjmol1)2(571.6 kjmol1)(2 599 kjmol1)226.7 kjmol1。答案：226.7 kjmol1利用盖斯定律计算焓变1已知在298 k时：zn(s)o2(g)=zno(s)h351.1 kjmol1hg(l)o2(g)=hgo(s)h90.7 kjmol1由此可知zn(s)hgo(s)=zno(s)hg(l)的h为()a441.8 kjmol1 b260.4 kjmol1c254.6 kjmol1 d260.4 kjmol1解析：选d。zn(s)o2(g)=zno(s)h351.1 kjmol1；hg(l)o2(g)=hgo(s)h90.7 kjmol1；由得zn(s)hgo(s)=zno(s)hg(l)h260.4 kjmol1。2已知下列反应的热化学方程式：6c(s)5h2(g)3n2(g)9o2(g)=2c3h5(ono2)3(l)h12h2(g)o2(g)=2h2o(g)h2c(s)o2(g)=co2(g)h3则反应4c3h5(ono2)3(l)=12co2(g)10h2o(g)o2(g)6n2(g)的h为()a12h35h22h1b2h15h212h3c12h35h22h1d2h15h212h3解析：选a。将已知方程式依次编号为，利用盖斯定律，由5122得目标方程式，则h5h212h32h1，a正确。利用盖斯定律书写热化学方程式3已知金刚石和石墨在氧气中燃烧的热化学方程式分别为c(金刚石，s)o2(g)=co2(g)h395.41 kj/mol，c(石墨，s)o2(g)=co2(g)h393.51 kj/mol。试写出金刚石转化成石墨的热化学方程式：_。解析：将题给两个热化学方程式依次标为和，根据盖斯定律由得：c(金刚石，s)=c(石墨，s)h1.9 kj/mol。答案：c(金刚石，s)=c(石墨，s)h1.9 kj/mol4已知25 、101 kpa时：4fe(s)3o2(g)=2fe2o3(s)h1 648 kjmol1c(s)o2(g)=co2(g)h393 kjmol12fe(s)2c(s)3o2(g)=2feco3(s)h1 480 kjmol1feco3在空气中加热反应生成fe2o3和co2的热化学方程式是_。解析：根据盖斯定律：42可得：4feco3(s)o2(g)=2fe2o3(s)4co2(g)h260 kjmol1。答案：4feco3(s)o2(g)=2fe2o3(s)4co2(g)h260 kjmol1 重难易错提炼1.对中和热概念把握不准确，关键从“稀溶液”及“1 mol h2o(l)”去把握。3.运用盖斯定律求化学反应的反应热时，常将多个反应变式加减，变式时常涉及热化学方程式化学计量数的扩大或缩小，易忽视h数值作同等倍数的改变。另外，h带“、”号进行加减。2.利用盖斯定律解题时注意热化学方程式中各物质的聚集状态。课后达标检测一、单项选择题(每小题只有一个选项符合题意)1含有11.2 g koh的稀溶液与1 l 0.1 mol/l的h2so4溶液反应，放出11.46 kj的热量，表示该反应中和热的热化学方程式为()akoh(aq)h2so4(aq)=k2so4(aq)h2o(l)h11.46 kj/molb2koh(aq)h2so4(aq)=k2so4(aq)2h2o(l)h11.46 kj/molc2koh(aq)h2so4(aq)=k2so4(aq)2h2o(l)h114.6 kj/moldkoh(aq)h2so4(aq)=k2so4(aq)h2o(l)h57.3 kj/mol解析：选d。中和热是以生成1 mol h2o(l)所放出的热量来定义的，故书写中和热的热化学方程式时，应以生成1 mol h2o(l)为标准来配平其余物质的化学计量数，故d正确。2下列关于热化学反应的描述中正确的是()a稀hcl和naoh溶液反应的中和热h57.3 kjmol1，则稀h2so4和稀ba(oh)2溶液反应的热化学方程式为h2so4(aq)ba(oh)2(aq)=baso4(s)h2o(l)h57.3 kjmol1b1 mol co(g)完全燃烧时放出的热量为283.0 kj，则2co2(g)=2co(g)o2(g)反应的h556.0 kjmol1c葡萄糖在人体内转化为co2和h2o为吸热反应dnaoh溶液与稀h2so4反应，表示其中和热的热化学方程式为2naoh(aq)h2so4(aq)=na2so4(aq)2h2o(l)h114.6 kjmol1解析：选b。中和热不包括生成沉淀所产生的热效应，ba2与so反应生成baso4沉淀会放出热量，故稀h2so4与稀ba(oh)2溶液反应生成1 mol h2o时放出的热量大于57.3 kj，故a项错误；当反应逆向进行时，其反应的h数值相等，符号相反，同时应注意h必须和化学计量数相对应，故b项正确；葡萄糖在人体内转化为co2和h2o，是一个放热反应，故c项错误；中和热是以生成1 mol h2o所放出的热量来定义的，因此书写表示中和热的热化学方程式时，应以生成1 mol h2o为标准配平其余物质的化学计量数，故应为naoh(aq)h2so4(aq)=na2so4(aq)h2o(l)h57.3 kjmol1, 故d项错误。3(2018宿迁高二质检)已知hcl和naoh的稀溶液反应的中和热h57.3 kjmol1，则下列物质间发生反应时放出的热量与57.3 kj最接近的是()a含0.5 mol ca(oh)2的稀溶液与足量稀h2so4b含1 mol h2so4的稀溶液与足量稀naoh溶液c含1 mol ch3cooh的稀溶液与足量稀koh溶液d含1 mol ba(oh)2的稀溶液与含1 mol hcl的稀盐酸解析：选d。hcl和naoh的稀溶液反应的中和热是可溶性强酸与可溶性强碱生成可溶性盐和1 mol h2o所放出的热量。a.生成物caso4是微溶物，故a错误；b.含1 mol h2so4的稀溶液与足量稀naoh溶液生成2 mol h2o，故b错误；c.ch3cooh是弱酸，电离要吸热，故c错误；d.1 mol hcl和1 mol ba(oh)2的稀溶液反应的中和热是可溶性强酸与可溶性强碱生成可溶性盐和1 mol h2o所放出的热量，故d正确。4已知25 、101 kpa条件下：(1)4al(s)3o2(g)=2al2o3(s)h2 834.9 kjmol1(2)4al(s)2o3(g)=2al2o3(s)h3 119.1 kjmol1由此得出的正确结论是()a等质量的o2比o3能量低，由o2变为o3为吸热反应b等质量的o2比o3能量高，由o2变为o3为放热反应co3比o2稳定，由o2变为o3为吸热反应do2比o3稳定，由o2变为o3为放热反应解析：选a。依据盖斯定律，第一个热化学方程式减去第二个热化学方程式可得：3o2(g)=2o3(g)h284.2 kjmol1，说明等质量的臭氧比氧气能量高，不如氧气分子稳定。对比四个选项，只有a正确。5下列依据热化学方程式得出的结论正确的是()a已知2so2(g)o2(g)2so3(g)为放热反应，则so2的能量一定高于so3的能量b已知c(石墨，s)=c(金刚石，s)h0，则金刚石比石墨稳定c已知h(aq)oh(aq)=h2o(l)h57.3 kjmol1，则任何酸碱中和反应的热效应均为57.3 kjd已知sn(灰，s)sn(白，s)h2.1 kjmol1，则白锡制品在寒冷的冬天因易转化为灰锡而损坏解析：选d。a项中2 mol so2(g)与1 mol o2(g)的总能量比2 mol so3(g)的能量高，不能判断so2和so3能量的相对高低，错误；b中金刚石比石墨能量高，不如石墨稳定，错误；从离子方程式的意义可知，只有强酸与强碱的稀溶液反应生成可溶性盐和1 mol液态水的热效应为57.3 kj, c项错误。二、不定项选择题(每小题有一个或两个选项符合题意)6(2016高考江苏卷)通过以下反应均可获取h2。下列有关说法正确的是()太阳光催化分解水制氢：2h2o(l)=2h2(g)o2(g)h1571.6 kjmol1焦炭与水反应制氢：c(s)h2o(g)=co(g)h2(g)h2131.3 kjmol1甲烷与水反应制氢：ch4(g)h2o(g)=co(g)3h2(g)h3206.1 kjmol1a反应中电能转化为化学能b反应为放热反应c反应使用催化剂，h3减小d反应ch4(g)=c(s)2h2(g)的h74.8 kjmol1解析：选d。a项，反应是光能转化为化学能，错误；b项，反应的焓变为正值，属于吸热反应，错误；c项，催化剂不会改变反应的焓变，错误；d项，根据盖斯定律，得所求反应，其焓变为206.1 kjmol1131.3 kjmol174.8 kjmol1，正确。7将v1 ml 1.0 mol/l hcl溶液和v2 ml未知浓度的naoh溶液混合均匀后测量并记录溶液温度，实验结果如图所示(实验中始终保持v1v250 ml)。下列叙述正确的是()a做该实验时环境温度为22 b该实验表明化学能可以转化为热能cnaoh溶液的浓度约是1.5 mol/ld该实验表明有水生成的反应都是放热反应解析：选bc。中和反应为放热反应，b正确；当加入hcl溶液30 ml反应放热最多，应是酸碱恰好完全中和，故c(naoh)1.5 mol/l，c正确；从表中分析当加入hcl溶液5 ml、naoh溶液45 ml时，反应后溶液温度为22 ，故实验时环境温度小于22 ，a错；中和反应有水生成，但有水生成的反应不一定是放热反应，如h2cuoh2ocu是吸热反应，d错。8单斜硫和正交硫转化为二氧化硫的能量变化如图所示，下列说法正确的是()as(单斜，s)=s(正交，s)h0.33 kjmol1b正交硫比单斜硫稳定c相同物质的量的正交硫比单斜硫所含有的能量高d表示断裂1 mol o2中的共价键所吸收的能量比形成1 mol so2中的共价键所放出的能量少297.16 kj解析：选b。根据盖斯定律，得：s(单斜，s)=s(正交，s)h0.33 kjmol1，可知单斜硫转化为正交硫时要放出热量，正交硫的能量要低，较稳定，a项错误、b项正确；相同物质的量的正交硫应该比单斜硫所含有的能量低，c项错误；表示断裂1 mol s(单斜，s)和1 mol o2(g)中的共价键所吸收的能量比形成1 mol so2(g)中的共价键所放出的能量少297.16 kj，d项错误。三、非选择题9已知h(aq)oh(aq)=h2o(l)h57.3 kjmol1，回答下列问题。(1)用含20 g naoh的稀溶液跟足量稀盐酸反应放出_kj的热量。(2)用含2 mol h2so4的稀溶液跟足量稀naoh反应，此反应的中和热h为_。解析：(1)0.5 mol，所以0.5 mol naoh与足量稀盐酸反应放出的热量为0.5 mol57.3 kjmol128.65 kj。(2)据中和热的定义可知，强酸与强碱反应的中和热与强酸、强碱的物质的量的多少无关，中和热h为57.3 kjmol1。答案：(1)28.65(2)57.3 kjmol110把煤作为燃料可通过下列两种途径：途径c(s)o2(g)=co2(g)h10再燃烧水煤气：2co(g)o2(g)=2co2(g)h302h2(g)o2(g)=2h2o(g)h40(1)途径放出的热量理论上_(填“大于”“等于”或“小于”)途径放出的热量。(2)h1、h2、h3、h4的数学关系是_。(3)已知：fe2o3(s)3co(g)=2fe(s)3co2(g)h125 kjmol13fe2o3(s)co(g)=2fe3o4(s)co2(g)h247 kjmol1fe3o4(s)co(g)=3feo(s)co2(g)h319 kjmol1请写出co还原feo的热化学方程式：_。解析：(1)根据盖斯定律可知反应的热效应与反应途径无关。(3)根据盖斯定律：由可得所求热化学方程式。答案：(1)等于(2)h1h2(h3h4)(3)feo(s)co(g)=fe(s)co2(g)h11 kjmol111氮是地球上含量丰富的一种元素，氮及其化合物在生产、生活中有着重要作用。(1)如图是n2(g)和h2(g)反应生成1 mol nh3(g)过程中能量变化示意图，请写出n2和h2反应的热化学方程式：_。(2)已知化学键键能是形成或断裂1 mol化学键放出或吸收的能量，单位为kjmol1。已知：化学键hhnn键能/kjmol1435943试根据表中及(1)的图中数据计算nh键的键能为_kjmol1。(3)用nh3催化还原nox还可以消除氮氧化物的污染。例如：4nh3(g)3o2(g)=2n2(g)6h2o(g)h1a kjmol1n2(g)o2(g)=2no(g)h2b kjmol1若1 mol nh3还原no至n2，则该反应过程中的反应热h3_kjmol1(用含a、b的式子表示)。解析：(1)由图像可知，该反应为放热反应，且生成1 mol nh3(g)时，放出的热量为(300254) kj46