高中化学 第1章 第1节 第2课时 热化学方程式中和热的测定课件 新人教版选修4.ppt

成才之路 化学 路漫漫其修远兮吾将上下而求索 人教版 选修4 化学反应与能量 第一章 第一节化学反应与能量的变化 第一章 第2课时热化学方程式中和热的测定 第一章 阿基米德曾说过 给我一个足够长的杠杆 我可以撬动地球 而化学能量就是推动人类进步的 杠杆 能量使人类脱离了 茹毛饮血 的野蛮 进入繁华多姿的文明 化学反应所释放的能量是现代能量的主要来源之一 化学反应同时存在着物质变化和能量变化 化学反应中的物质变化可用化学方程式表示 那么用什么方法可以既表示物质变化也表示其能量变化呢 如何建立物质变化和能量变化的定量关系呢 新知导学 物质的量 反应热 物质 能量 25 101 1 液 放出 2 化学计量数热化学方程式各物质前的化学计量数只表示 不表示 因此 它可以是 数 也可以是 或 对于相同物质的反应 当化学计量数不同时 其 h 即使化学计量数相同 当反应物 生成物的状态不同时 h 3 中和热的测定 实验目的 测定强酸与强碱反应的反应热 体验化学反应的热效应 物质的量 分子 数 整 小数 分数 不同 也不同 实验用品 仪器 药品 实验原理 实验时 先测出盐酸和氢氧化钠溶液的起始温度 求其平均温度t1 两溶液混合充分反应后 读取混合液温度t2 为了使计算简便 可以近似地认为 大烧杯 500ml 小烧杯 100ml 环形玻璃搅 量筒 50ml 两个 温度计 泡沫塑料或纸条 塑料板或硬纸板 中心有两个小孔 盐酸 0 50mol l 1 氢氧化钠溶液 0 55mol l 1 拌棒 泡沫 0 50mol l 1 0 55mol l 1 1g cm 3 4 18j g 1 0 418 t2 t1 自主探究 1 热化学方程式与普通化学方程式有何区别 温馨提示 2 同一个化学反应 是否只有一种形式的热化学方程式 温馨提示 热化学方程式表示参加反应的物质的量和反应热的关系 而 h的值与参加反应的物质的物质的量有关 故热化学方程式中化学计量数不同时 h亦不同 一个化学反应 可有多种形式的热化学方程式 热化学方程式 教材点拨 1 书写步骤 1 写出反应物 生成物的化学式 标明各物质的状态 2 依据已知确定各物质的化学计量数 在生成物右侧写出 h 焓变 的数值 单位及正 负号 2 注意事项 1 注意 h的数值 单位及正 负号 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或kj mol 1 关于 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是多少千焦 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 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 101kpa下测定的 可不注明温度和压强 3 注意物质的聚集状态 反应物和产物的聚集状态不同 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 热化学方程式中的化学计量数只代表物质的量 不表示分子数 因此 可为整数 也可为分数 由于 h与反应完成的物质的量有关 所以方程式中化学式前面的化学计量数必须与 h相对应 如果化学计量数加倍 则 h也要加倍 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 3 热化学方程式书写中的常见错误 物质聚集状态的标注错误 h的正负及单位书写错误 热量数值与化学方程式中化学计量数不对应等 典例透析 答案 b 点评 书写热化学方程式必须注意以下几点 1 要注明反应物和生成物的状态 2 放热反应 h为 吸热反应 h为 3 h的单位为kj mol 解析 已知反应物的物质的量及放出或吸收的热量 要写出热化学方程式 关键是要确定与方程式中的化学计量数对应的 h 1 2014 金华四校联考 氢气是人类最理想的能源 已知在25 101kpa下 1g氢气完全燃烧生成液态水时放出热量142 9kj 则下列热化学方程式书写正确的是 a 2h2 o2 2h2o h 142 9kj molb 2h2 g o2 g 2h2o l h 142 9kj molc 2h2 g o2 g 2h2o l h 571 6kj mold 2h2 g o2 g 2h2o l h 571 6kj mol 变式训练 答案 c 2 热化学方程式c s h2o g co g h2 g h 131 3kj mol 1表示 a 碳和水反应吸收131 3kj能量b 1mol碳和1mol水反应生成一氧化碳和氢气并吸收131 3kj热量c 1mol固态碳和1mol水蒸气反应生成一氧化碳气体和氢气 吸热131 3kjd 1个固态碳原子和1分子水蒸气反应吸热131 3kj 解析 该热化学方程式表示 1mol固态碳和1mol水蒸气反应生成1mol一氧化碳气体和1mol氢气 吸收131 3kj的热量 特别要指明水的状态 答案 c 中和热及其测定 教材点拨 1 中和反应 1 定义酸和碱反应生成盐和水的反应 2 实质酸电离产生的h 和碱电离产生的oh 反应生成h2o 强酸和强碱生成可溶性盐和水的离子反应方程式为 h oh h2o 2 中和热 1 定义在稀溶液中 强酸和强碱发生中和反应生成1molh2o时所释放的热量 称为中和反应的反应热 即中和热 2 注意 酸 碱的稀溶液 指酸 碱的物质的量浓度均小于或等于1mol l 1的溶液 生成1molh2o 注意以生成1molh2o为标准来配平其余物质的化学计量数 3 中和热的表示 强酸和强碱在稀溶液中发生中和反应时 1molh 和1moloh 反应生成1molh2o 放出57 3kj的热量 表示为 h aq oh aq h2o l h 57 3kj mol 1 3 反应热的测量某些化学反应的反应热可以用实验方法测定 用来测定反应热的仪器称为 量热器 测量操作是 将反应器置于充满水的绝热容器中 当反应放热时 其热量即传入水中 根据水的质量 比热和水温的变化求出反应所放出的热量 下面具体研究课本关于中和热的测定 实验用品仪器 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 试剂 0 50mol l 1盐酸 0 55mol l 1naoh溶液 实验方案 1 组装量热装置 大 小烧杯杯口相平 大 小烧杯间填满碎泡沫塑料 确保装置保温 隔热 减少热量散失 2 测量初始温度t1 用一量筒量取50ml0 50mol l 1盐酸 倒入小烧杯中并测量其温度 用另一量筒量取50ml0 55mol l 1naoh溶液并测量其温度 求两温度平均值作为t1 3 测量终止温度t2 把温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯的盐酸中 把量筒中的naoh溶液一次性倒入小烧杯 用环形玻璃拌棒轻轻搅动溶液并测出终止温度t2 温馨提示 1 试剂方面 从酸碱的强弱 浓度及量的多少方面考虑 酸碱溶液应当用强酸 强碱的稀溶液 测定中和热时不能用弱酸或弱碱 因弱酸或弱碱在水溶液中不能完全电离 若改用弱酸或弱碱 它们电离时要吸收一部分热量 使所得中和热数值偏小 测定中和热不能用浓酸或浓碱 因浓酸或浓碱溶于水时一般都要放热 使所得中和热数值偏大 为保证0 5mol l 1盐酸全部反应 实验中使用0 55mol l 1的naoh溶液 稍过量 2 仪器方面 从环形玻璃搅拌棒及温度计方面考虑 不能用铁丝代替环形玻璃搅拌棒 因为铁丝能消耗酸且易传热 会引起实验误差 实验中用温度计先后测量酸 碱及混合液的温度时 要使用同一支温度计 可减小实验误差 且测定一种溶液后必须用水冲洗干净并用滤纸擦干 温度计的水银球部分要完全浸入溶液中 且要稳定一段时间再记下读数 3 操作方面 从配好的酸碱溶液及操作方面考虑 实验中所用的盐酸和氢氧化钠溶液配好后要充分冷却至室温 才能使用 操作时动作要快 尽量减少热量的散失 4 实验产生误差的原因 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 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 导致实验误差 隔热操作不到位 致使实验过程中热量损失而导致误差 测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 典例透析 1 从实验装置上看 图中尚缺少的一种玻璃仪器是 2 烧杯间填满碎泡沫塑料的作用是 3 大烧杯上如不盖硬纸板 求得的中和热数值将 填 偏大 偏小 或 无影响 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 或 不相等 所求得的中和热 填 相等 或 不相等 简述理由 5 实验中改用6 94ml15mol l硫酸溶液跟60ml0 55mol lnaoh溶液进行反应 与上述实验 4 相比 所求中和热 填 相等 或 不相等 简述理由 6 若三次平行操作测得数据中起始时盐酸与烧碱溶液平均温度相同 而终止温度与起始温度差 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 测定过程中要充分搅拌以使naoh与hcl充分反应 在测定溶液温度时要有保温措施 否则会造成较大的误差 放出的热量与参加反应的naoh hcl的量有关 参加反应的物质用量越多 放出的热量越多 但酸碱中和反应的中和热指生成1molh2o时放出的热量 所以为定值 第 6 问涉及定量实验中数据处理的常识 一般来说 定量实验总要平行操作多次 取测量值的平均值代入计算以减小误差 但还应注意如果某个测量值与其他值相差较大 则可能在取得该值的操作中存在较严重的失误 应舍去 故此问所给的 2 9 应舍去 答案 1 环形玻璃搅拌棒 2 减少实验过程中的热量损失 3 偏小 4 不相等相等因为中和热是指稀的强酸跟强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 不相等浓硫酸稀释时会放出热量 6 2 35 3 2014 烟台检测 某学习小组进行了测定稀硫酸和稀氢氧化钠中和热的实验 1 写出该反应的热化学方程式 中和热为57 3kj mol 2 取50mlnaoh溶液和30ml硫酸溶液进行实验 实验数据如下表 变式训练 请填写下表中的空白 近似认为0 50mol lnaoh溶液和0 50mol l硫酸溶液的密度都是1g cm3 中和后生成溶液的比热容c 4 18j g 则中和热 h 取小数点后一位 3 上述实验数值结果与 57 3kj mol有偏差 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h2so4溶液的温度 解析 1 表示中和热的化学方程式时要注意生成水的物质的量是1mol 2 先计算生成水的物质的量为0 025mol 第2次实验 t2 t1 值较其他实验误差较大 舍去 用其他三组实组数据计算 t2 t1 的平均值为4 0 计算得 h 53 5kj mol 3 分析偏差原因即分析 偏低 的原因 a c直接造成了热量损失 符合要求 b的结果是量取的naoh溶液偏多 是造成 偏高 的原因 不符合要求 d使t1偏高 则 t2 t1 偏低 符合要求 1 2014 经典习题选萃 下列说法正确的是 a 书写热化学方程式时 只要在化学方程式的右端写上热量的符号和数值即可b 凡是在加热或点燃条件下进行的反应都是吸热反应c 表明反应放出或吸收热量的化学方程式叫做热化学方程式d 氢气在氧气中燃烧的热化学方程式为2h2 g o2 g 2h2o l h 483 6kj解析 书写热化学方程式时还应注明各物质的聚集状态 a不正确 有的放热反应在点燃或加热时才能发生 b不正确 d中 h的数值和单位均错误 答案 c 解析 a项中没有标明物质的状态 a项不正确 b项中反应为放热反应 h应为负值 b项不正确 c项中 h的单位不正确 应为 h 241 8kj mol c项不正确 答案 d 3 2014 试题调研 某些化学键的键能数据如表所示 答案 c 解析 根据题意放出161 9kj热量时生成的co2的物质的量为5mol l 1 0 1l 2 0 25mol 所以 h 161 9kj mol 1 16 2590 4kj mol 1 答案 b 5 2014 襄阳检测 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 用0 5mol l 1naoh溶液分别与0 5mol l 1的盐酸 醋酸溶液反应 如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 烧杯 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 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ch3cooh为弱酸 电离吸热 故测得的中和热与用盐酸时数值不同 c错 d项仪器中不需要天平 滴定管 d错 答案 a 6 2014 经典习题选萃 依据事实 写出下列反应的热化学方程式 1 n2 g 与适量h2 g 反应 生成1molnh3 g 放出46 1kj热量 2 1g乙炔 c2h2 气体完全燃烧生成co2和液态水放出热量5