高中化学 专题1 化学反应与能量变化 1.1.2 反应热的测量与计算 能源的充分利用课件 苏教版选修4.ppt

第二课时反应热的测量与计算能源的充分利用,一、反应热的测量与计算1.反应热的测量在科学研究中,科学家常用量热计来测量反应热。在实验过程中,尽可能保证反应物能充分反应,同时减少与外界的热交换,以减小实验误差。2.反应热的计算盖斯定律(1)定义: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。即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,而与反应的途径无关。,(2)应用:间接计算某些反应(某些反应热无法直接测得)的反应热。若某个化学反应可由另外几个反应的化学方程式相加而得到,那么该化学反应的焓变即为这几个化学反应焓变的代数和。例如:h=h1+h2=h3+h4+h5,1.盖斯定律有何应用?提示很多反应很难直接测其反应热,可用盖斯定律进行间接计算。,二、能源的充分利用1.标准燃烧热在101kpa下,1mol物质完全燃烧的反应热叫做该物质的标准燃烧热。2.热值1g物质完全燃烧所放出的热量叫做该物质的热值。2.标准燃烧热较大的燃料,其热值也一定较大吗?提示不一定。如氢气、正丁烷的标准燃烧热分别是-285.8kjmol-1、-2878kjmol-1,而它们的热值分别是142.9kjg-1、49.6kjg-1。,3.能源问题(1)能源的地位:能源是可以提供能量的自然资源,它是国民经济和社会发展的重要物质基础。(2)利用现状:我国目前使用的主要能源是化石燃料。目前我们使用的能量的主要形式是电能和热能,热能主要通过燃烧煤、石油、天然气、植物的秸秆等物质而获得。(3)解决方法:提高物质的燃烧效率对于节约能源十分重要。开发太阳能、氢能、风能、地热能、潮汐能和生物质能等新能源。因为新能源具有资源丰富、可再生、无污染或少污染等特点。3.为什么要将煤转化为水煤气等洁净燃料呢?提示减少对大气的污染,提高燃烧效率,将煤转化为水煤气后,便于通过管道进行运输。,知识点1,知识点2,反应热的测量【例题1】50ml0.50moll-1盐酸与50ml0.55moll-1naoh溶液在如下图所示的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测定中和反应的反应热。完成下列问题:(1)从实验装置上看,图中尚缺少的一种玻璃仪器是,该玻璃用品不能用相同的铜质仪器代替的理由是。,知识点1,知识点2,(2)烧杯间填满碎纸条的作用是。(3)若大烧杯上不盖硬纸板,求得的反应热数值会(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。(4)实验中改用60ml0.50moll-1盐酸与50ml0.55moll-1naoh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”),理由是。,知识点1,知识点2,解析中和反应放出的热量跟生成水的物质的量有关。(1)本实验成败的关键是准确测量反应后的温度。因此所用装置必须保温、绝热且可使体系温度尽快达到一致,故缺少的仪器应为环形玻璃搅拌棒。(2)碎纸条的作用为减少实验过程中的能量损失。(3)大烧杯上不盖硬纸板时,会有较多的热量散失而导致求得的反应热数值偏小。(4)用50ml0.50moll-1盐酸与50ml0.55moll-1naoh溶液反应时,盐酸不足,反应掉的naoh为0.025mol。改用60ml0.50moll-1盐酸与50ml0.55moll-1naoh溶液进行反应时,naoh不足,反应掉的naoh为0.0275mol。两种情况反应掉的naoh的物质的量不同,生成水的物质的量不同,故放出的热量不相等。答案(1)环形玻璃搅拌棒铜质材料传热快,热量损失大(2)减少实验过程中的热量损失(3)偏小(4)不相等反应生成水的物质的量不同,故放出的热量不相等,知识点1,知识点2,弱酸、弱碱在水溶液中不能完全电离,存在着电离平衡。弱酸或弱碱参与中和反应的同时,伴随着电离,电离过程要吸收热量,此热量就要由h+与oh-结合成水分子放出的热量来抵偿。浓硫酸参加中和反应存在一个稀释过程,浓硫酸的稀释要放出热量。以上两种情况都不可以当作中和反应的反应热。,知识点1,知识点2,【针对训练1-1】在测定中和反应反应热的实验中,下列叙述错误的是()a.向量热计中加入碱液时要迅速b.实验中可使酸或碱略过量c.向量热计中加入碱液时,碱液的温度应与酸的温度相同d.可以用koh代替naoh,浓硫酸代替盐酸解析可以用koh代替naoh,但不能用浓硫酸代替盐酸,因为浓硫酸溶于水也会放出热量。答案d,知识点1,知识点2,【针对训练1-2】用简易量热计测定中和反应的反应热的实验中,使用下列用品不是为了减小实验误差的是()a.保温外筒b.杯盖c.温度计d.环形玻璃搅拌棒解析为减小测定中和反应反应热的实验误差,必须让反应充分进行,且不能使反应产生的热量散失。答案c,知识点1,知识点2,反应热的计算【例题2】实验中不能直接测出由石墨和氢气生成甲烷反应的h,但可测出下面几个反应的热效应:,知识点1,知识点2,解析方法一:因为反应式中h1、h2、h3和h4之间有以下关系:h2+h32-h1=h4所以h4=h2+2h3-h1=-393.5kjmol-1+2(-285.8kjmol-1)-(-890.3kjmol-1)=-74.8kjmol-1。方法二:也可以设计一个途径,使反应物经过一些中间步骤最后回到产物:可见h4=h2+2h3-h1=-74.8kjmol-1。答案h4=-74.8kjmol-1,知识点1,知识点2,应用盖斯定律进行简单计算要特别注意以下几点:(1)当热化学方程式乘以或除以某数时,h也相应乘以或除以某数。(2)当热化学方程式进行加减运算时,h也同样要进行加减运算,且要带“+”“-”符号,即把h看作一个整体进行运算。(3)通过盖斯定律计算比较反应热的大小时,同样要把h看作一个整体。(4)在设计的反应过程中常会遇到同一物质固、液、气三态的相互转化,物质的状态由固液气变化时,会吸热;反之会放热。(5)当设计的反应逆向进行时,其反应热与正反应的反应热数值相等,符号相反。,知识点1,知识点2,【针对训练2】钛(ti)被称为继铁、铝之后的第三金属。由金红石(tio2)制取单质ti,涉及的步骤为:,知识点1,知识点2,解析反应热只与反应的始态和终态有关,而与具体的反应途径无关。将已知热化学方程式相加减,+2-得tio2(s)+2cl2(g)+2c(s)ticl4(s)+2co(g),其h=+141