2012高中化学 1.1 化学反应与能量的变化 第2课时 热化学方程式学案 新人教版选修4

用心 爱心 专心1 1 11 1 化学反应与能量的变化第化学反应与能量的变化第 2 2 课时课时 热化学方程式热化学方程式 学案 人教版学案 人教版 选修选修 4 4 学习目标学习目标 1 了解热化学方程式的含义并能正确书写热化学方程式 2 通过中和反 应反应热的测定 初步学习测定化学反应反应热的实验方法 3 能正确分析测定反应 热时误差产生的原因 并能采取适当措施减小误差 重点重点 难点难点 1 热化学方程式的书写 2 中和热的测定 1 热化学方程式 1 概念 能表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式 2 特点 与化学方程式比较 指明了反应时的温度和压强 若在 25 时进行的反应 可不注明 在化学方程式右边注明 H的 和单位 所有反应物和生成物都用括号注明了它们在反应时的状态 常用 s l g 分别表示 固体 液体和气体 3 意义 热化学方程式不仅表示化学反应中的物质变化 也表明了能量变化 2 H2 g O2 g H2O l H 285 8 kJ mol 1表示在 25 101kPa 下 1mol 1 2 H2与 mol O2完全反应生 1mol 液态水时放出的热量是 285 8 kJ 1 2 3 写出下列反应的热化学方程式 1 1 mol N2 g 与适量 O2 g 起反应生成 NO2 g 吸收 68 kJ 热量 N2 g 2O2 g 2NO2 g H 68 kJ mol 1 2 1 mol Cu s 与适量 O2 g 起反应生成 CuO s 放出 157 kJ 的热量 2Cu s O2 g 2CuO s H 314 kJ mol 1或 Cu s O2 g CuO s 1 2 H 157 kJ mol 1 4 在稀溶液中 强酸与强碱发生中和反应生成 1 mol H2O l 时的反应热 即放出的热 量 称为中和热 一 热化学方程式的书写 1 热化学方程式与普通化学方程式的区别 普通化学方程式热化学方程式 化学计量数 的形式及表 示意义 是整数 既表示微粒个数又表 示该物质的物质的量 既可以是整数也可以是分数 只表示物质的物质的量 是否注明物 质状态 不注明必须在化学式后面注明状态 是否注明 H及其单 位 不注明必须注明 H的正负号及单位 表示意义表示化学反应中的物质变化 不仅表示化学反应中的物质变 化 也表示化学反应中的能量 变化 用心 爱心 专心2 2 书写热化学方程式注意的问题 1 注意 H的符号 H只能写在热化学方程式的右边 且中间留空格 若为放热反应 H为 若 为吸热反应 H为 H的单位一般为 kJ mol 1 或 kJ mol 2 注意测定条件 反应热 H与测定条件 温度 压强等 有关 因此书写热化学方程式时应注意 H的 测定条件 绝大多数 H是在 25 101 kPa 下测定的 可不注明温度和压强 3 注意物质的聚集状态 反应物和生成物的聚集状态不同 反应热 H也不同 因此 书写热化学方程式时必 须注明物质的聚集状态 气体用 g 液体用 l 固体用 s 溶液用 aq 热化 学方程式中不用标 和 4 注意化学计量数 化学计量数只表示物质的物质的量 因此可以为整数或分数 由于 H与反应物的物质的量有关 所以热化学方程式中化学式前面的化学计算数 必须与 H相对应 a 化学计量数和反应热数值可以同时增大或减小相同的倍数 b 当反应逆向进行时 其反应热与正反应的反应热数值相等 符号相反 例如 已知 H2 g O2 g H2O l H 285 8 kJ mol 1 则 1 2 H2O l H2 g O2 g H 285 8 kJ mol 1 1 2 2H2 g O2 g 2H2O l H 571 6 kJ mol 1 5 注意 H的单位 H的单位 kJ mol 1 并不是指每摩尔具体物质反应时伴随的能量变化 而是指给 定形式的具体反应以各物质的化学计量数来计量其物质的量时伴随的能量变化 6 热化学方程式一般不写反应条件 典例 1 已知充分燃烧a g 乙炔气体时生成 1 mol 二氧化碳气体和液态水 并放出 热量b kJ 则乙炔燃烧的热化学方程式正确的是 A 2C2H2 g 5O2 g 4CO2 g 2H2O l H 4b kJ mol 1 B C2H2 g O2 g 2CO2 g H2O l H 2b kJ mol 1 5 2 C 2C2H2 g 5O2 g 4CO2 g 2H2O l H 2b kJ mol 1 D 2C2H2 g 5O2 g 4CO2 g 2H2O l H b kJ mol 1 解析 乙炔燃烧是放热反应 H 0 则排除 B D 两选项 又因反应生成 1 mol 二氧 化碳气体时 放出热量为b kJ 则生成 4 mol CO2 g 应放出热量 4b kJ 故 A 正确 C 不正确 答案 A 变式训练 1 已知 1 mol H2分子中化学键断裂时需要吸收 436 kJ 的能量 1 mol I2蒸气中化学键断裂时需要吸收 151 kJ 的能量 由 H 原子和 I 原子形成 1 mol HI 分子时释放 299 kJ 的能量 下列热化学方程式正确的是 A 2HI g H2 g I2 g H 11 kJ mol 1 B H2 g I2 g HI g H 11 kJ mol 1 1 2 1 2 C H2 g I2 g 2HI g H 288 kJ mol 1 D H2 g I2 g HI g H 144 kJ mol 1 1 2 1 2 答案 A 二 中和反应反应热的测定 用心 爱心 专心3 实验用品 仪器 大烧杯 500 mL 小烧杯 100 mL 量筒 50 mL 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 温度计 环形玻璃搅拌棒 试剂 0 50 mol L 1盐酸 0 55 mol L 1 NaOH 溶液 实验方案 1 实验步骤 1 设计装置如图 2 用一个量筒量取 50 mL 0 50 mol L 1盐酸 倒入小烧杯中 并用温度计测量盐酸 的温度 记入下表 并将温度计上的酸用水冲洗干净 3 用另一个量筒量取 50 mL 0 55 mol L 1的 NaOH 溶液 并用温度计测量 NaOH 溶液 的温度 记入下表 4 把套有盖板的温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯中的盐酸中 并把量筒中的 NaOH 溶液一次倒入小烧杯 盖好盖板 用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动 测量混合溶液的 最高温度 记入下表 5 重复步骤 2 4 三次 2 数据记录及处理 数据记录表 起始温度t1 HClNaOH 平均值 终止温度 t2 温度差 t2 t1 1 2 3 3 计算反应热 1 以三次测量所得数据的平均值为计算依据 2 取盐酸和 NaOH 溶液的密度为 1 g cm 3 忽略实验装置的比热容 3 取盐酸质量为m1 NaOH 溶液质量为m2 反应后溶液比热容c 4 18 J g 1 1 则实验中反应放出的热量为 m1 m2 c t2 t1 0 418 t2 t1 kJ 生成 1 mol H2O 时放出的热量为 H kJ mol 1 0 418 t2 t1 0 025 问题探究 1 实验中为何使用 0 55 mol L 1 NaOH 溶液而不用 0 50 mol L 1的 NaOH 溶液 答案 保证 0 50 mol L 1的盐酸全部反应 提高实验的精确度 2 在中和热测定实验中能否用金属 不与酸反应 质环形搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒 答案 不能 因为金属易导热 会造成热量损失 增大实验误差 3 组装简易量热器时 减少热量损失的措施有哪些 答案 1 其保温隔热的效果一定要好 在两烧杯缝隙处一定要塞满泡沫塑料 或纸条 2 小烧杯杯口与大烧杯杯口相平 3 作盖板的大烧杯上的泡沫塑料板上的两个小孔 要恰好使温度计和环形玻璃搅拌棒通过 4 可改用保温杯来制作 也可用块状聚苯乙 烯泡沫塑料制成与小烧杯外径相近的绝缘外套来制作 5 不能用导热性良好或与酸反 应的金属丝代替玻璃棒 温 度实验 次数 用心 爱心 专心4 典例 2 在 800 mL 的大烧杯中放入碎纸屑 把盛有 50 mL 0 50 mol L 1盐酸的 200 mL 烧杯放到大烧杯中 两只烧杯间填满碎纸屑 用泡沫塑料板做成大烧杯盖 通 过盖子插入一根玻璃搅拌棒 末端呈半圆环的玻璃棒 和一只温度计 测定溶液的温度 迅速往盐酸溶液中加入 50 mL 0 55 mol L 1烧碱溶液 盖好 搅拌溶液 观察温度 的变化 当温度保持稳定时 记录读数 取出装反应液的烧杯 倒出溶液 清洗干净 保持内外杯壁干燥 重复进行三次实验 用这一实验可以粗略测定中和热 1 烧杯间填满碎纸屑的作用是 2 要重复进行三次实验的目的是 3 烧杯如果不盖泡沫塑料板 所求得的中和热数值将 填 偏大 偏小 或 无影响 4 实验中若改用 60 mL 0 50 mol L 1盐酸和 50 mL 0 55 mol L 1烧碱溶液进行上 述反应 与上述实验相比 所放出的热量 填 相等 或 不相等 所求中 和热 填 相等 或 不相等 理由是 5 三次平行操作测得数据中 起始时盐酸与烧碱溶液温度相同 而终止温度与起始温 度之差 t2 t1 分别为 2 3 2 4 2 9 则最终代入计算式的温度差的平 均值为 解析 解答本题 首先要明确实验的原理 量热器 的组成以及造成实验误差的原因 然后按实验步骤进行分析和判断 1 碎纸屑的作用为减少实验过程中的热量损失 2 重 复实验的目的是减小实验误差 3 不盖泡沫塑料板会损失部分热量 故所测结果偏小 4 由中和热概念可知 中和热是以生成 1 mol 液态水为标准的 而与过量部分的酸 碱无关 5 中所测温度 2 9 显然是错误的 代入计算式的温度应是 与 的平均值 答案 1 保温 隔热 减少实验过程中热量的损失 2 减小实验过程中的误差 3 偏小 4 不相等 相等 因为 60 mL 0 50 mol L 1盐酸和 50 mL 0 55 mol L 1烧 碱溶液反应能生成 0 027 5 mol H2O 而 50 mL 0 50 mol L 1盐酸与 50 mL 0 55 mol L 1烧碱溶液反应只能生成 0 025 mol H2O 因此所放出的热量不同 但中和热 是指酸与碱发生中和反应生成 1 mol H2O l 时所放出的热量 与酸 碱的用量无关 因此所求中和热相等 5 2 35 典例 3 强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热化学方程式为 H aq OH aq H2O l H 57 3 kJ mol 1 分别向 1 L 0 5 mol L 1的 NaOH 溶液中加入 稀盐酸 浓硫酸 稀硝酸 恰好完全反应的反应热分别为 H1 H2 H3 它们之间的关系正确的是 A H1 H2 H3 B H2 H1 H2 答案 D 变式训练 2 实验室进行中和热的测定实验时除需要大烧杯 500 mL 小烧杯 100 mL 外 所用的其他仪器和试剂均正确的一组是 A 0 50 mol L 1盐酸 0 50 mol L 1 NaOH 溶液 100 mL 量筒 1 个 B 0 50 mol L 1盐酸 0 55 mol L 1 NaOH 溶液 100 mL 量筒 2 个 C 0 50 mol L 1盐酸 0 55 mol L 1 NaOH 溶液 50 mL 量筒 1 个 D 0 50 mol L 1盐酸 0 55 mol L 1 NaOH 溶液 50 mL 量筒 2 个 答案 D 解析 本实验中为了保证 0 50 mol L 1的盐酸完全被中和 采用 0 55 mol L 1 NaOH 溶液 使碱稍过量 故 A 项不符合 所需酸 碱量均为 50 mL 故 B 项不符合 酸 碱分别用不同的量筒量取 故 C 项不符合 变式训练 3 含有 11 2 g KOH 的稀溶液与 1 L 0 1 mol L 1的 H2SO4溶液反应 放出 11 46 kJ 的热量 表示该反应的中和热的化学方程式为 用心 爱心 专心5 A KOH aq H2SO4 aq K2SO4 aq H2O l H 11 46 kJ mol 1 1