化学反应与能量的变化

1、第一节 化学反应与能量变化 第二课时 学习目标： 了解热化学方程式的含义；了解热化学方程式的含义； 掌握热化学方程式的书写；掌握热化学方程式的书写； 通过中和反应热的测定，初步学习测定反应热的实通过中和反应热的测定，初步学习测定反应热的实 验方法。验方法。 第一章 化学反应与能量 自学提纲（课本自学提纲（课本3-63-6） n(1) 什么是热化学方程式？其所代表的意义是什么？什么是热化学方程式？其所代表的意义是什么？ n(2) 热化学方程式的书写步骤有哪些？书写时有哪些热化学方程式的书写步骤有哪些？书写时有哪些 注意事项？注意事项？ n(3)什么是中和热？中和热怎样表示？什么是中和热？中和热怎

2、样表示？ n(4)怎样测定强酸、强碱反应的中和热？实验成功的关怎样测定强酸、强碱反应的中和热？实验成功的关 键是什么？怎样进行相关的数据处理和计算？键是什么？怎样进行相关的数据处理和计算？ 二、热化学方程式二、热化学方程式 什么是什么是热化学方程式？热化学方程式？ 1、定义：、定义：表示参加反应表示参加反应物质的量物质的量和和反应反应 热热的的关系关系的化学方程式，叫做的化学方程式，叫做热化学方热化学方 程式。程式。 请看以下请看以下两个例子两个例子，思考！，思考！ 问题问题1： 思考：思考：这些方程式与我们以前熟悉的化学方程式这些方程式与我们以前熟悉的化学方程式 有何不同？有何不同？ 200

3、200 101kPa101kPa 物质变化物质变化 H H2 2(g)+I(g)+I2 2(g)=2HI(g) (g)=2HI(g) H=H=14.9kJ/mol14.9kJ/mol 能量变化能量变化 方程式包含方程式包含物质变化物质变化和和能量变化能量变化两个部分。两个部分。 注明了反应的注明了反应的温度温度和和压强。压强。 物质后标注物质后标注物质状态。物质状态。 化学计量数可为化学计量数可为整数或分数整数或分数。 H H2 2(g)+ O(g)+ O2 2(g)=H(g)=H2 2O(g) O(g) H=H=241.8kJ/mol241.8kJ/mol 2 2 1 1 200200 10

4、1kPa101kPa H H2 2(g)+I(g)+I2 2(g)=2HI(g) (g)=2HI(g) H=H=14.9kJ/mol14.9kJ/mol 热化学热化学 反应方反应方 程式程式 2、热化学方程式、热化学方程式的书写的书写: (1)书写热化学方程式要书写热化学方程式要注明反应的温度和压强注明反应的温度和压强，而常温，而常温 、常压可以不注明。、常压可以不注明。 如不注明条件，即指如不注明条件，即指: 25 1.01: 25 1.0110105 5PaPa； (2)标出标出反应物与生成物的状态反应物与生成物的状态：固体（固体（s s），液体（，液体（l l ），气体（，气体（g g）

5、；溶液（；溶液（aq）(为什么为什么要标出？要标出？) (3)标明标明H ，写出，写出“”，“”，并注明单位。，并注明单位。 (4)(4)方程式中的方程式中的计量系数计量系数可以是可以是整数整数也可以是也可以是分数，分数，但化但化 学计量数必须与学计量数必须与H相对应相对应。 反应物和生成物前的反应物和生成物前的系数系数它代表了它代表了什么什么？ 在方程式中在方程式中H它表示了它表示了什么意义什么意义？ H的的值与化学计量系数有何关系值与化学计量系数有何关系？ 热化学方程式中各物质前的热化学方程式中各物质前的化学计量数化学计量数表示对应表示对应物物 质的物质的量，质的物质的量，而不而不表示表示

6、分子个数分子个数。 H(kJ/mol)表示表示每每mol反应反应的焓变的焓变， H的值与的值与 方程式中的计量系数有关，即对于相同的反应，当方程式中的计量系数有关，即对于相同的反应，当 化学计量数不同时化学计量数不同时，其，其H不同不同。 根据焓的性质，若化学方程式中各物质的系根据焓的性质，若化学方程式中各物质的系 数加倍，则数加倍，则H H的的数值也加倍数值也加倍；若反应逆向进；若反应逆向进 行，则行，则H H改变符号，但绝对值不变。改变符号，但绝对值不变。 例例 题题 1、当、当1mol气态气态H2与与1mol气态气态Cl2反应反应 生成生成2mol气态气态HCl，放出，放出184.6KJ

7、的的 热热 量，请写出该反应的热化学方程式。量，请写出该反应的热化学方程式。 H2(g) + Cl2(g) =2HCl(g) H =-184.6KJ/mol 而这些书写也是对的而这些书写也是对的 注意注意: : 单位中的单位中的molmol-1 -1不表示每摩尔物质，而 不表示每摩尔物质，而 表示每摩尔反应。当参加反应的物质的化学表示每摩尔反应。当参加反应的物质的化学 计量数增大一倍时，反应热也增大一倍计量数增大一倍时，反应热也增大一倍 1molN1molN2 2与适量与适量O O2 2反应生成反应生成NONO ，需吸收，需吸收 68kJ68kJ的热量；的热量； 1g 1g 硫粉在氧气中充分燃

8、烧放出硫粉在氧气中充分燃烧放出9.36kJ9.36kJ 热量，写出硫燃烧的热化学方程式；热量，写出硫燃烧的热化学方程式； 练习一：写热化学方程式练习一：写热化学方程式 点拨：点拨：热化学方程式书写正误的判断可从物质的热化学方程式书写正误的判断可从物质的状态状态 、H H的正负号、物质的量的大小、单位的正负号、物质的量的大小、单位等主要方面入等主要方面入 手手 练习二：判断热化学方程式正误练习二：判断热化学方程式正误 1、沼气是一种能源，它的主要成分是、沼气是一种能源，它的主要成分是CH4。0.5 mol CH4完全燃烧生成完全燃烧生成CO2和和H2O时，放出时，放出445 kJ的热量。则的热量

9、。则 下列热化学方程式中正确的是下列热化学方程式中正确的是 A、 2CH4 ( g )4O2 ( g ) 2CO2 ( g ) 4H2O ( l ) H = +890 kJ/mol B、 CH4 2 O2 CO2 H2O H = 890 kJ/mol C、 CH4 ( g )2 O2 ( g ) CO2 ( g ) 2 H2O ( l ) H = 890 kJ/mol D、 1/2CH4 ( g )O2 ( g ) 1/2CO2 ( g ) H2O ( l ) H = -890 kJ/mol C 3 3、已知白磷和、已知白磷和P P4 4O O6 6的分子结构如图所示，现提的分子结构如图所示，

10、现提 供以下化学键的键能（供以下化学键的键能（kJkJmolmol 1 1）：）：P PP P： 198 P198 PO O：360 O=O360 O=O：498 498 则反应则反应 P P4 4( (白磷白磷)+3O)+3O2 2= P= P4 4O O6 6的反应热的反应热H H为为( )( ) A A-1638 kJ-1638 kJmolmol 1 1 B B+1638 kJ+1638 kJmolmol 1 1 C C-126 kJ-126 kJmolmol 1 1 D D+126 kJ+126 kJmolmol 1 1 A 2、已知在、已知在1105Pa，298K条件下，条件下，2m

11、ol氢气燃烧生成水蒸气放氢气燃烧生成水蒸气放 出出484kJ热量，下列热化学方程式正确的热量，下列热化学方程式正确的( ) A. H2O（g）H2（g）1/2O2（g） H+242kJmol 1 B. 2H2（g）O2（g）2H2O H484kJmol 1 C. H2(g)1/2O2（g）H2O（g）H242kJmol 1 D. 2H2（g）O2（g）2H2O（g） H484kJmol 1 A 3、已知、已知 (1)H2( g )+1/2O2 ( g ) =H2O ( g ) H1 = a kJ/mol (2)2H2( g )O2 ( g ) 2H2O ( g ) H2 = b kJ/mol

12、(3)H2( g )1/2O2 ( g ) H2O ( l ) H3 = c kJ/mol (4)2H2( g )O2 ( g ) 2H2O ( l ) H4 = d kJ/mol 则则a、b、c、d的关系正确的是的关系正确的是 。 A、acd0 C、2a=b0 C 实践活动实践活动 中和反应反应热的测定中和反应反应热的测定 中和热：中和热：在稀溶液中，强酸与强碱发生中和反在稀溶液中，强酸与强碱发生中和反 应生成应生成1mol H2O时所放出的热量时所放出的热量 *注意事项注意事项* 1.条件：强酸、强碱、稀溶液条件：强酸、强碱、稀溶液 2.基准：生成基准：生成1mol水水 3.数值：约为数值

13、：约为57.3kJ/mol 表示中和热的热化学方程式：表示中和热的热化学方程式： HCl(aq)+NaOH(aq)=NaCl(aq)+H2O(l) H = - 57.3KJ/mol 实验目的实验目的 测定强酸与强碱反应的反应热测定强酸与强碱反应的反应热 实验用品实验用品 大烧杯（大烧杯（500 mL500 mL）、小烧杯（）、小烧杯（100 mL100 mL） 温度计、量筒（温度计、量筒（50 mL50 mL）两个、泡沫塑料）两个、泡沫塑料 或纸条、泡沫塑料板或硬纸板（中心有两个或纸条、泡沫塑料板或硬纸板（中心有两个 小孔）、小孔）、环形玻璃搅拌棒环形玻璃搅拌棒。 0.50 mol/L 0.5

14、0 mol/L 盐酸、盐酸、0.55 mol/L0.55 mol/L NaOH NaOH溶液溶液 实验名称实验名称中和反应反应热的测定中和反应反应热的测定 问题问题1 1中和热与反应热是否相同？它们之间中和热与反应热是否相同？它们之间 有什么区别和联系？有什么区别和联系？ 不同不同; ;它们都是指化学反应放出的能量，但中它们都是指化学反应放出的能量，但中 和热仅指在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应而和热仅指在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应而 生成生成1 mol1 mol水时的反应热。任何一个化学反应发水时的反应热。任何一个化学反应发 生所放出的热量都叫反应热，但却不一定是中生所放出的热量都叫反应热，

15、但却不一定是中 和热。和热。 本节课，我们取一定量的盐酸和氢氧化钠溶 液发生中和反应，哪些数据可以帮助我们测 出它们的反应热呢？请大家讨论回答。 Q =m c t Q Q: :中和反应放出的热量。中和反应放出的热量。 m m：反应混合液的质量。：反应混合液的质量。 c c：反应混合液的比热容。：反应混合液的比热容。 t t：反应前后溶液温度的差值。：反应前后溶液温度的差值。 我们如何得到我们如何得到 这些数据呢？这些数据呢？ m的质量为所用酸、碱的质量和，测出参加反的质量为所用酸、碱的质量和，测出参加反 应的酸、碱质量相加即可；应的酸、碱质量相加即可；c c 需要查阅，需要查阅，t t 可用温

16、度计测出反应前后的温度相减得到。可用温度计测出反应前后的温度相减得到。 问问2酸、碱反应时，我们用的是它的稀酸、碱反应时，我们用的是它的稀 溶液，它们的质量应怎样得到？溶液，它们的质量应怎样得到？ 量出它们的体积，再乘以它们的密度即可。量出它们的体积，再乘以它们的密度即可。 Q =（V酸 酸酸酸 V碱 碱碱碱） ）c（t2t1） 本实验中，我们所用一元酸、一元碱的体积本实验中，我们所用一元酸、一元碱的体积 均为均为50 mL，它们的浓度分别为，它们的浓度分别为0.50 mol/L和和 0.55 mol/L。由于是稀溶液，且为了计算简便。由于是稀溶液，且为了计算简便 ，我们近似地认为，所用酸、碱

17、溶液的密度均，我们近似地认为，所用酸、碱溶液的密度均 为为1 g/cm3，且中和后所得溶液的比热容为，且中和后所得溶液的比热容为 4.18 J/（g) 已知已知 V酸 酸=V碱碱=50 mL。 。 c酸 酸=0.50 mol/L c碱碱=0.55 mol/L。 。 酸 酸=碱碱=1 g/cm3 c=4.18 J/（g） 请把以上数据代入式请把以上数据代入式,得出得出Q的表示式。其中的表示式。其中 热量的单位用热量的单位用kJ。 得出结果。得出结果。 式不是该反应的反应热，因为反应热是有正式不是该反应的反应热，因为反应热是有正 负的，中和反应放热，故其负的，中和反应放热，故其H为为“”。中。中

18、和热是稀的酸、碱中和生成和热是稀的酸、碱中和生成 1 mol水的反应热水的反应热 ，而，而50 mL 0.50 mol/L的盐酸与的盐酸与50 mL 0.55 mol/L 氢氧化钠反应后生成的水只有氢氧化钠反应后生成的水只有0.025 mol，故式表示的也不是中和热。，故式表示的也不是中和热。 问题该反应的中和热应怎样表示呢？问题该反应的中和热应怎样表示呢？ H= 0.418 （t2t1） 0.025 kJ/mol 思考：式表示的是不是该反应的反应热？是思考：式表示的是不是该反应的反应热？是 中和热吗？为什么？中和热吗？为什么？ Q = 0.418（t2t1）kJ 实验步骤：实验步骤： 1.1

19、.在大烧杯底部垫泡沫塑料（或纸条），在大烧杯底部垫泡沫塑料（或纸条），使放入使放入 的小烧杯杯口与大烧杯杯口相平的小烧杯杯口与大烧杯杯口相平。然后再在大、。然后再在大、 小烧杯之间填满碎泡沫塑料（或纸条），大烧杯小烧杯之间填满碎泡沫塑料（或纸条），大烧杯 上用泡沫塑料板（或硬纸板）作盖板，在板中间上用泡沫塑料板（或硬纸板）作盖板，在板中间 开两个小孔，正好使温度计和环形玻璃搅拌棒通开两个小孔，正好使温度计和环形玻璃搅拌棒通 过，如下图所示。过，如下图所示。 中和热的测定中和热的测定 思考：思考：大、小烧杯放置大、小烧杯放置 时，为何要使两杯口相时，为何要使两杯口相 平？填碎纸条的作用是平？填碎

20、纸条的作用是 什么？对此装置，你有什么？对此装置，你有 何更好的建议？何更好的建议？ 答案：答案：. .两杯口相平，可使盖板把杯口尽量盖两杯口相平，可使盖板把杯口尽量盖 严，从而减少热量损失；填碎纸条的作用是为严，从而减少热量损失；填碎纸条的作用是为 了达到保温隔热、减少实验过程中热量损失的了达到保温隔热、减少实验过程中热量损失的 目的。若换用隔热、密封性能更好的装置（如目的。若换用隔热、密封性能更好的装置（如 保温杯）会使实验结果更准确。保温杯）会使实验结果更准确。 2.2.用一个量筒最取用一个量筒最取50 mL 0.50 mol/L50 mL 0.50 mol/L盐酸，盐酸， 倒入小烧杯中

21、，并用温度计测量盐酸的温度倒入小烧杯中，并用温度计测量盐酸的温度 ，记入下表。，记入下表。然后把温度计上的酸用水冲洗然后把温度计上的酸用水冲洗 干净干净。 思考：思考：温度计上的酸为何要用水冲洗干净？温度计上的酸为何要用水冲洗干净？ 冲洗后的溶液能否倒入小烧杯？为什么？冲洗后的溶液能否倒入小烧杯？为什么？ 因为该温度计还要用来测碱液的温度，若不冲因为该温度计还要用来测碱液的温度，若不冲 洗，温度计上的酸会和碱发生中和反应而使热洗，温度计上的酸会和碱发生中和反应而使热 量散失，故要冲洗干净；冲洗后的溶液不能倒量散失，故要冲洗干净；冲洗后的溶液不能倒 入小烧杯，若倒入，会使总溶液的质量增加，入小烧

22、杯，若倒入，会使总溶液的质量增加， 而导致实验结果误差。而导致实验结果误差。 3.3.用另一个量筒量取用另一个量筒量取50 mL 0.55 mol/L NaOH 溶液，并用温度计测量溶液，并用温度计测量NaOHNaOH溶液的温度，记入溶液的温度，记入 下表。下表。 思考：实验中所用实验中所用HClHCl和和NaOHNaOH的物质的量的物质的量 比为何不是比为何不是1111而是而是NaOHNaOH过量？若用过量？若用HClHCl 过量行吗？过量行吗？ 4.4.把温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯的盐把温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯的盐 酸中，并酸中，并把量筒中的把量筒中的NaOHNaOH溶液一次

23、倒入小烧溶液一次倒入小烧 杯（注意不要洒到外面）杯（注意不要洒到外面）。用环形玻璃搅拌棒。用环形玻璃搅拌棒 轻轻搅动溶液，并准确读取混合溶液的最高温轻轻搅动溶液，并准确读取混合溶液的最高温 度，记为终止温度，记入下表。度，记为终止温度，记入下表。 思考：酸、碱混合时，为何要把量筒中的酸、碱混合时，为何要把量筒中的NaOHNaOH 溶液一次倒入小烧杯而不能缓缓倒入？溶液一次倒入小烧杯而不能缓缓倒入？ 因为本实验的关键是测反应的反应热，若动因为本实验的关键是测反应的反应热，若动 作迟缓，将会使热量损失而使误差增大。作迟缓，将会使热量损失而使误差增大。 为了保证为了保证0.50 mol/L0.50

24、mol/L的盐酸完全被的盐酸完全被NaOHNaOH中中 和，采用和，采用0.55 mol/L NaOH0.55 mol/L NaOH溶液，使碱稍稍过溶液，使碱稍稍过 量。若使盐酸过量，亦可。量。若使盐酸过量，亦可。 5.5.重复实验三次，取测量所得数据的平均重复实验三次，取测量所得数据的平均 值作为计算依据。值作为计算依据。 议一议你所测得的数据是否为议一议你所测得的数据是否为57.3 kJ/mol57.3 kJ/mol ，若不是，分析产生误差的原因。，若不是，分析产生误差的原因。 可能的原因有：可能的原因有： 1.1.量取溶液的体积有误差（测量结果是按量取溶液的体积有误差（测量结果是按50

25、mL50 mL的酸的酸 、碱进行计算，若实际量取时，多于、碱进行计算，若实际量取时，多于50 mL50 mL或小于或小于50 50 mLmL都会造成误差）都会造成误差） 2.2.温度计的读数有误。温度计的读数有误。 3.3.实验过程中有液体洒在外面。实验过程中有液体洒在外面。 4.4.混合酸、碱溶液时，动作缓慢，导致实验误差。混合酸、碱溶液时，动作缓慢，导致实验误差。 5.5.隔热操作不到位，致使实验过程中热量损失而导隔热操作不到位，致使实验过程中热量损失而导 致误差。致误差。 6.6.测了酸后的温度计未用水清洗而便立即去测碱的测了酸后的温度计未用水清洗而便立即去测碱的 温度，致使热量损失而引

26、起误差。温度，致使热量损失而引起误差。 讨论下列问题 1.1.本实验中若把本实验中若把50 mL 0.50 mol/L的盐酸改的盐酸改 为为50 mL 0.50 mol/L醋酸，所测结果是否会醋酸，所测结果是否会 有所变化？为什么？有所变化？为什么？ 2.2.若改用若改用100 mL 0.50 mol/L的盐酸和的盐酸和100 mL 0.55 mol/L的的NaOH溶液，所测中和热的溶液，所测中和热的 数值是否约为本实验结果的二倍（假定各步数值是否约为本实验结果的二倍（假定各步 操作没有失误）？操作没有失误）？ 答案：答案：1.1.会有所变化。因为醋酸为弱电解质会有所变化。因为醋酸为弱电解质 ，其电离时要吸热，故将使测得结果偏小。，其电离时要吸热，故将使测得结果偏小。 2.2.否。因中和热是指酸与碱发生中和反应生否。因中和热是指酸与碱发生中和反应生 成成1 mol H1 mol H2 2O O时放出的热量，其数值与反应时放出的热量，其数值与反应 物的量的多少无关，故所测结果应基本和本物的量的多少无关，故所测结果应基本和本 次实验结果相同（若所有操作都准确