高中化学 1.1.2 反应热的测量与计算课件 苏教版选修4.ppt

专题1化学反应与能量变化 第二课时反应热的测量与计算 课前预习 巧设计 名师课堂 一点通 设计1 设计2 考点一 考点二 第一单元化学反应中的热效应 创新演练 大冲关 课堂10分钟练习 课堂5分钟归纳 课下30分钟演练 设计3 考点三 温度计 反应物 生成物 化学计量数 放热 一 中和反应反应热的测定1 实验仪器与药品 1 仪器 量热计 2 实验药品 0 5mol l 1盐酸 0 5mol l 1naoh溶液 湿度计 环形玻璃搅拌棒 2 实验步骤 1 测量初始温度 用量筒量取50ml0 50mol l 1盐酸 倒入中 测量并记录盐酸的温度 t1 用另一量筒量取50ml0 50mol l 1氢氧化钠溶液 测量并记录氢氧化钠溶液的温度 t2 简易量热计 2 测量终态温度 将量筒中的迅速倒入盛有的简易量热计中 立即盖上盖板 用不断搅拌 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 氢氧化钠溶液 盐酸 环形玻璃搅拌棒 4 讨论分析如果用同样的方法测定koh溶液与盐酸反应 naoh溶液与硝酸反应的反应热 其反应热 原因探究 以上三组实验中所发生的离子反应均为h aq oh aq h2o l 相同 二 盖斯定律1 内容一个化学反应 无论是一步完成 还是分几步完成 其总的热效应 2 本质化学反应的焓变只与反应的和有关 而与反应的无关 如图所示 完全相同 始态 终态 途径 h h1 h2 h3 h4 h5 3 意义应用盖斯定律 可以间接地把不易测定的计算出来 4 应用利用已知反应焓变求未知反应焓变 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即为这几个化学反应焓变的 反应热 代数和 三 能源的充分利用1 能源的利用 1 我国目前使用的主要能源是 2 我们使用的能量的主要形式是和 热能主要通过燃烧 植物秸秆等物质获得 提高这些物质的对节约能源十分重要 化石燃料 电能 热能 煤 石油 天然气 燃烧效率 2 标准燃烧热和热值 1 标准燃烧热 101kpa下 的反应热 2 热值 的反应热 3 完全燃烧的标准 氮元素 氢元素 碳元素 1mol物质完全燃烧 1g物质完全燃烧 n2 g h2o l co2 g 1 1 若用浓h2so4代替0 50mol l 1的盐酸来测定中和反应的反应热 h 则会使 h偏大还是偏小 2 若用醋酸来代替盐酸 求得 h的数值相等吗 答案 1 因为浓h2so4溶于水会放出大量的热 会使放出的热量增多 使 h偏小 2 醋酸为弱酸 其不断电离出h 的过程会吸收部分热量 放出热量偏少 故所得 h的数值偏大 2 下列四位同学在做中和反应的反应热的测定实验中无误的是 分析 在中和反应的反应热测定的实验中关键是准确测量温度及防止热量的散失 准确测量温度用温度计 温度计不能搅动溶液 搅动溶液用环形玻璃搅拌棒 若用铁丝代替 则铁丝会消耗盐酸且传热快 引起实验误差 量取盐酸和naoh溶液时各用一个量筒 不得共用 否则会引起误差 为保证测量结果准确性 要重复操作2 3次 答案 小军同学 c 反应热的大小与反应物所具有的能量和生成物所具有的能量无关d 化学反应的反应热只与反应体系的始态和终点状态有关 而与反应的途径无关 分析 h 0 反应放热 标准燃烧热是指1mol可燃物完全燃烧的反应热 反应热大小与反应物 生成物所具有的总能量有关 答案 d 4 2011 福建高考 下列关于化学与生产 生活的认识不正确的是 a co2 ch4 n2等均是造成温室效应的气体b 使用清洁能源是防止酸雨发生的重要措施之一c 节能减排符合低碳经济的要求d 合理开发利用可燃冰 固态甲烷水合物 有助于缓解能源紧缺 分析 n2不是温室气体 a项错误 使用清洁能源可减少so2的排放 节约能源 减少co2排放是低碳经济的要求 可燃冰是甲烷的水合物其利用可减缓能源危机 b c d项正确 答案 a 5 1 2 00l1 00mol l 1盐酸溶液与2 00l1 00mol l 1naoh溶液完全反应 放出114 6kj热量 该反应的热化学方程式为 2 在25 101kpa时 1 00gc6h6 l 燃烧生成co2 g 和h2o l 放出41 8kj的热量 c6h6的标准燃烧热为 kj mol 1 该反应的热化学方程式为 分析 1 生成2mol水放热114 6kj 2 c6h6的标准燃烧热为 h 3260 4kj mol 1 1 中和反应的反应热 1 概念 在稀溶液中 强酸与强碱发生中和反应生成1molh2o l 时所释放的热量 2 表示方法 h aq oh aq h2o l h 57 3kj mol 1 3 理解时应注意 稀溶液是指溶液浓度小 酸或碱都完全电离的状态 中和反应反应热不包括离子在水溶液中的生成热 物质的溶解热 电解质电离的吸热所伴随的热效应 中和反应的实质是h 和oh 结合生成h2o 若反应过程中有其他物质生成 这部分反应热不属于中和反应的反应热 2 中和反应反应热的测定应注意以下几点 1 酸碱溶液应当用强酸 强碱的稀溶液 0 1mol l 1 0 5mol l 1 测定中和反应的反应热不能用浓酸或浓碱 因浓酸或浓碱溶于水一般都要放热 测定中和反应的反应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 2 要使用同一温度计 分别先后测量酸 碱及混合液的温度时 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 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 4 操作时动作要快 尽量减少热量的散失 5 实验时可使一种反应物稍过量 以保证另一反应物完全反应 且在计算时 应取二者中量小的一种 因为过量的酸碱并不参与中和反应 6 重复实验三次 取其平均值 以减小误差 例1 2012 衡阳八中月考 利用右图装置测定中和反应反应热实验步骤如下 用量筒量取50ml0 25mol l 1硫酸倒入小烧杯中 测出硫酸温度 用另一量筒量取50ml0 55mol l 1naoh溶液 并用另一温度计测出其温度 将naoh溶液倒入小烧杯中 设法使之混合均匀 测出混合液最高温度 回答下列问题 1 写出稀硫酸和稀氢氧化钠溶液反应的热化学方程式 已知生成1molh2o时放热57 3kj 2 倒入naoh溶液的正确操作是 从下列选出 a 沿玻璃棒缓慢倒入b 分三次少量倒入c 一次迅速倒入 3 使硫酸与naoh溶液混合均匀的正确操作是 从下列选出 a 用温度计小心搅拌b 揭开硬纸片用玻璃棒搅拌c 轻轻地振荡烧杯d 用套在温度计上的环形玻璃棒搅拌棒轻轻地搅动 4 实验数据如下表 请填写下表中的温度差平均值 近似认为0 55mol l 1naoh溶液和0 25mol l 1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 h 取小数点后一位 上述实验数值结果与57 3kj mol 1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溶液的体积时平视读数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 用另一支温度计测定h2so4溶液的温度 解析 1 根据反应放热数值写出热化学方程式 2 反应热测定实验成败的关键是准确测定反应后的温度 尽量减少热量散失 故naoh溶液应一次性迅速倒入 3 使溶液混合均匀且减少热量散失的措施为用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒轻轻搅动 由实验数值知反应放热偏少 即过程中可能有热量散失 也可能所取酸或碱量偏少 酸碱发生中和反应生成1mol水时 稀的强酸和强碱反应生成可溶性盐和水的反应热等于 57 3kj mol 1 浓酸或浓碱溶于水也要放热 反应热小于 57 3kj mol 1 而弱酸或弱碱参与的中和反应 因弱酸或弱碱电离时要吸收热量 则反应热大于 57 3kj mol 1 1 根据热化学方程式计算其计算方法与根据一般方程式计算相似 可以把 h看成方程式内的一项进行处理 反应的焓变与参加反应的各物质的物质的量成正比 2 根据化学键断裂和形成过程中的能量变化来计算焓变等于破坏旧化学键吸收的能量与形成新化学键所放出的能量之差 h e 反应物的键能总和 e 反应产物的键能总和 5 应用盖斯定律计算 1 常用方法 虚拟路径法 若反应物a变为生成物d 可以有两种途径 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 h h1 h2 h3 加合法 即运用所给热化学方程式通过加减的方法得到所求热化学方程式 2 实例已知 2h2 g o2 g 2h2o g h1 483 6kj mol 1 h2o g h2o l h2 44 0kj mol 1 3 应用盖斯定律计算反应热时的注意事项 热化学方程式同乘以或除以某一个数时 反应热数值也必须乘以或除以该数 热化学方程式相加减时 同种物质之间可相加 减 反应热也随之相加 减 热化学方程式中的反应热指反应按所给形式完全进行时的反应热 正 逆反应的反应热数值相等 符号相反 例2 2011 海南高考 已知 2zn s o2 g 2zno s h 701 0kj mol 12hg l o2 g 2hgo s h 181 6kj mol 1则反应zn s hgo s zno s hg l 的 h为 a 519 4kj mol 1b 259 7kj mol 1c 259 7kj mol 1d 519 4kj mol 1 答案 c 运用盖斯定律计算反应热的一般步骤 1 确定待求的热化学方程式 2 找出待求热化学方程式中各物质出现在已知方程式的什么位置 3 根据未知方程式中各物质的化学计量数和位置的需要对已知方程式进行处理 或调整化学计量数 或调整反应方向 4 叠加并检验上述分析的正确与否 1 比较 反应热 或 h的大小时 必须带 符号 比较吸热或放热的大小时 只需比较数值大小即可 2 参加反应的物质的量不同 则反应热的数值也会发生相应的变化 如1molh2完全燃烧生成液态水时放出285 8kj的热量 2molh2完全燃烧生成液态水时则放出571 6kj的热量 3 对于可逆反应 如3h2 g n2 g 2nh3 g h 92 4kj mol 是指生成2molnh3时放出92 4kj的热量 而不是3molh2和1moln2混合在一定条件下反应就可放出92 4kj的热量 实际3molh2和1moln2混合在一定条件下反应放出的热量小于92 4kj 因为该反应的反应物不能完全转化为生成物 4 同一反应中物质的聚集状态不同 反应热数值大小也不同 例如 s g o2 g so2 g h1 q1 s s o2 g so2 g h2 q2 可以理解成固态硫变成气态硫后再发生变化 而由固态到气态是需要吸收能量的 所以q1 q2 h1 h2 故当同一反应中只由于聚集状态不同比较热量的大小时 反应物为固态时放出的热量少 当生成物为固态时放出的热量多 例3 伦敦奥运会的火炬使用的燃料为丙烷 c3h8 其完全燃烧后只有co2和h2o 不会造成环境污染 已知有以下四个热化学反应方程式 c3h8 g 5o2 g 3co2 g 4h2o g h akj mol c3h8 g 5o2 g 3co2 g 4h2o l h bkj mol 2c3h8 g 9o2 g 4co2 g