高中化学1.1.3化学反应与能量的变化(3)导学案新人教版选修4

1、第三课时【学习目标】：认识中和热的概念，掌握中和热的测定原理及方法。【重、难点】:中和热的测定实验【学习过程】三、中和热1 .定义：在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应而生成mol H2O,这时的反应热叫中和热。2 强酸与强碱的中和反应其实质是H+和OH反应，其热化学方程式为：+ - H(aq) +OH (aq) = H 20(1)AH = 57.3kJ/mol3. 注意：.中和热是以生成1molH2O为基准，因为表示中和热的热化学方程式中，水的化学计量 数为1,其酸、碱或盐的化学计量数可以为分数.必须以生成1mol水为标准；强酸与强碱中和时生成1mol H2O均放热57.3kJ，弱酸或弱碱电离要吸

2、收热量，所以它们参加中和反应时的中和热小于 57.3kJ/mol。浓的强酸与强碱中和时，稀释过程放热，所以它们参加中和反应时的中和热大于 57.3kJ/mol。弱酸或弱碱电离要吸收热量，所以它们参加中和反应时的中和热小于57.3kJ/mol。.中和反应对象为稀溶液。这里的稀溶液一般要求酸溶液中的c ( H +)<1 mol/L，碱溶液中的c(OH )< 1mol/L。这是因浓酸溶液和浓碱溶液稀释时会放出热量。四、中和热的测定实验1 .实验用品大烧杯 _个(500mL)、小烧杯 个(100mL)、温度计、量筒 个(50mL)、泡沫塑料或硬纸条、泡沫塑料板或硬纸板(中心有 个小孔)、搅

3、拌棒。0.50mol/L 盐酸、0.55mol/LNaOH 溶液。2. 实验原理实验原理：的盐酸与 50mL （大约50g）0. 55 mol/L氢氧化钠用 50 mL (大约 50g) 0. 50 mol/L设t1：反应前两溶液的平均温度。t2:反应后溶液温度c = 4 .18 J/（ g C）试求Q的表达式和中和热表达式：Q = me （t 2 tj = 0.418（t2 tj kJ0.418 H =（12 一 11）kJ/mol0.025H+(aq)十 OH(aq)=出0(1) ; H 57.3kJ/mol3. 实验步骤(1) 在大烧杯底部垫泡沫塑料 (或纸条)，使放入的小烧杯杯口与大烧

4、杯杯口 。然后再在大、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，在板中间开两个小 孔，正好使温度计和玻璃搅拌棒通过，以达到保温、隔热、减少实验过程中热量损失的目的，该实验也可在保温杯中进行。(2) 用一个量筒量取50mL0.50mol/L盐酸，倒入小烧杯中，并用温度计测量盐酸的温度，记入下表。 然后把温度计上的酸用水冲洗干净。(3) 用另一个量筒量取 50mL 0.55mol/LNaOH溶液，并用温度计测量NaOH溶液的温度，记入下表。(4) 把温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯的盐酸中，并把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯(注意不要洒到外面)。用环形玻璃

5、搅拌捧轻轻搅动溶液，并准确读出混合溶液的最高温度，作为终止温度，记入下表。(5)重复实验两次，取测量所得数据的平均值作为计算依据。实验次数起始温度t1/ C终止温度t2/ C温度差（t2-t 1） / CHClNaOH平均值123(6)根据买验数据计算中和热。4 数据处理 为了使计算简便一些，我们近似地认为：3(1) 0. 50mol/L 盐酸和0. 55mol/LNaOH 溶液的密度都是 1g/cm，所以50mL、0.50mol/L 盐酸的质 量 m = 50g, 50mL、0.55mol/LNaOH 溶液的质量 m>= 50g。中和后生成的溶液的比热容c = 4 . 18J/(gC

6、)，由此可以计算出，50mL、0.50mol/L盐酸与50mL、0. 55mol/LNaOH溶液发生中和反应时放出的热量为：(mi 十 m>) c (t 2-t i) = 0.4 18 (t2-t 1) kJ 。又因 50mL 0. 50mol/L 盐酸中含有 0. 025mol 的 HCI, 0.025mol 的 HCI 与 0.025molNaOH 发生中和 反应，生成 0.025molH20,放出的热量是 0. 4 18(t2-t 1)k J，所以生成1molfO时放出的热量即中和热为：0.418(t2- t1) H = kJ/mol 57. 3 k J/mol0.0255.注意事

7、项(1) 为了保证0. 50mol/L 的盐酸完全被 NaOH中和，采用0. 55mol/LNaOH溶液，使碱稍稍过量。(2) 实验中若用弱酸代替强酸，或用弱碱代替强碱，因中和过程中还有弱酸(碱)电离吸热，会使 测得中和热的数值偏低。【思考一】： 大、小烧杯放置时，为何要使两杯口相平？填碎纸条的作用是什么？对此装置，你 有何更好的建议？答案：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(如保温杯)会使实 验结果更准确。【思考二】：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？

8、为什么？ 答案：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 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，而导致 实验结果误差。【思考三】：酸、碱混合时，为何要把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯而不能缓缓倒入？答案：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。【思考四】：实验中所用 HCI和NaOH的物质的量比为何不是 1 : 1，而是NaOH过量？若用 HCI过 量行吗？答案：为了保证 0.50 mol/L 的盐酸完全被 NaOH中和，采用0. 55 mol/L NaOH 溶液，使碱稍稍过

9、 量。若使盐酸过量，亦可。例1.已知9(aq)+OH计算下列中(aq) = H 2O(1) H = 57. 3kJmol,和反应中放出的热量。(1) .用20gNaOH配稀溶液跟足量稀盐酸反应放出 kJ的热量.(2) .用28gKOF配稀溶液跟足量稀硝酸反应，放出 kJ的热量.解:n( NaOH) = 20g/40g.mol=0. 5moln( KOH) =2 8g/56g.mol则放 热 均 为：57=0.5mol3klmol0. 5mol = 28 .7kJ例2 . 50mL0.50 mol L-1盐酸和50mL 0.55 mol L-1烧碱溶液在如下图所示的装置中进行中和反应， 通过测定

10、反应过程所放出的热量可计算中和热，回答下列问题：(1 )从实验装置上看，图中尚缺少一种玻璃仪器是 。(2) 烧杯间填满碎纸屑的作用是 。(3) 大烧杯若不盖硬纸板，求得的中和热数值将 (填”偏大”、”偏小”或”无影响”)。(4) 实验中改用60mL 0. 50 mol L -1的盐酸跟40mL 0. 50 mol L-1的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”不等”),所示的中和热 ，(填”相等"或"不等"),简述理由：。(5 )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(t 2-t

11、i)分别为2.3 C 2 .4 C2.9C,则最终代入计算式的温差均值为 C。答案：(1)环形玻璃搅拌棒。(2) 减少实验过程中放出热量的损失。(3) 偏小。(4) 不等；相等；因为中和热是指酸跟碱发生中和反应生成1 mol H2O所放出的能量，与酸碱的用 量无关。(5) 2. 35【基础达标】1. 下列说法正确的是()。A. 中和热一定是强酸跟强碱反应放出的热量B. 1 mol酸与1 mol碱完全反应放出的热量是中和热C. 在稀溶液中，酸与碱发生中和反应生成1 mol H 2OQ)时的反应热叫做中和热D. 测定中和热时可用稀硫酸和稀Ba(OH)2溶液2. 测定稀盐酸和氢氧化钠稀溶液中和热的实

12、验中没有使用的仪器有：大、小烧杯；容量瓶；量筒;环形玻璃搅拌棒；试管；温度计；蒸发皿；托盘天平中的()。A. B.C.D.3. 已知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) HO(I) H=-57.3kJ mol-1,又知电解质的电离是吸热过程。向 1 L 0.5 mol L-1的NaOh溶液中加入下列物质：稀醋酸； 浓硫酸；稀硝酸，恰好完全反应。其焓变厶 Hi>A H2>A H3的关系是()。A. A H> A H2> A HbB. A H< A Hs< A HaC. A H=A H> A HaD. A H>

13、 A H3> A H4. 已知:HCN(aq)与 NaOH(aq)反应的 A H=-12.1 kJ mol- ；HCl(aq)与NaOH(aq)反应的 A H=-57.3kJ mol-1。则HCf在水溶液中电离的A H等于()。-1A. -69.4 kJ mol-1B. -45.2 kJ mol-1C. +45.2 kJ molD. +69.4 kJ mol-15. 用50 mL 0.50 mol L-1盐酸和50 mL 0.55 mol L-1 NaO溶液反应，实验中测得起始温度为 20.1 C ,终止温度为23.4 °C ,反应后溶液的比热容为 4.18 J g-1 C -

14、1,盐酸和NaOl溶液的密度都近似认为是 1 g cm-3,则中和反应生成1 mol水时放热()。A.55.2 kJC.336 kJB.391 kJD.1.38 kJ6将V mL 1.00 mol L-1 HCI溶液和V2 mL未知浓度的NaO溶液混合均匀后测量并记录溶液温度，实验结果如下图所示(实验中始终保持M+050 mL)。下列叙述正确的是()。A. 做该实验时环境温度为 22 CB. 该实验表明化学能可以转化为热能C. NaOH溶液的浓度约为1.00 mol L-1D. 该实验表明有水生成的反应都是放热反应7. 已知盐酸与硫酸跟烧碱的稀溶液反应的热化学方程式为：H+(aq)+OH-(a

15、q) 一 HbO(l) H=QkJ mol-,又知:H2SQ(aq)+2KOH(aq)KzSQ(aq)+2H 2。(1) H=QkJ mol-。则 Q和Q2的关系是( )。A. Q1=Q B. 2Q1=QC.QCQ D.无法判断8. 中和热测定实验中，下列操作一定会降低实验准确性的是()。A. 用滴定管取所用药品B. NaOH溶液在倒入小烧杯时，有少量溅出C. 大、小烧杯体积相差较大，夹层间放的碎泡沫塑料较多D. 测量HCI溶液的温度计用水洗净后才用来测NaOl溶液的温度+ 1 9. 已知 H(aq)+OH-(aq) HbOQ) H=-57.3 kJ mol-,回答下列问题。(1)用含20 g

16、 NaOH的稀溶液跟足量稀盐酸反应放出 kJ的热量。 用含2 mol H 2SQ的稀溶液跟足量稀 NaOl反应，此反应的中和热为 。(3) 如果将(1)反应中的稀盐酸换成稀醋酸，反应放出的热量 (填“大于”“小于”或“等于”)原来(1)放出的热量。解析：(1)=0.5 mol，所以0.5 mol NaO与足量稀盐酸反应放出的热量为0.5 mol X 57.3 kJ mol-1=28.65kJ。据中和热的定义可知，中和热与强酸、强碱的物质的量的多少无关，中和热为57.3 kJ mol-1。 因醋酸为弱酸，用NaO中和时，需不断地电离出H+，而电离过程要吸收热量，故反应放出的热量会 减小。1 答案

17、:(1)28.65(2)57.3 kJ mol-(3)小于10.11.2 g KOH的稀溶液与1 L 0.1 mol L-1的"SO溶液反应放出11.46 kJ的热量，该反应的热化学方 程式为 ，则KO与HSO的中和热为 。【拓展提升】11.某实验小组用0.50 mol L-1 NaOH溶液和0.50 mol L-1硫酸溶液进行中和热的测定。I .配制 0.50 mol L- NaOH溶液(1)若实验中大约要使用245 mL NaOH溶液，至少需要称量NaOF固体g。名称托盘天平 (带砝码)小烧杯坩埚钳玻璃棒药匙量筒仪器0驴n/厂序号abcdef 从上图中选择称量NaO固体所需要的仪

18、器是(填字母):n.测定稀硫酸和稀氢氧化钠中和热的实验装置如下图所示。写出该反应的热化学方程式 (中和热为57.3 kJ mol-1): 取50 mL NaOH溶液和30 mL硫酸溶液进行实验,实验数据如下表。请填写下表中的空白温度 实验次数12起始温度t C平均值26.127.2终止温 度 t2/ C30.131.2温度差平均值(t 2-t 1)/ CH2SQ26.227.0NaOH26.027.4325.925.925.929.8426.426.226.330.4 近似认为0.50 mol L-1 NaOH溶液和0.50 mol L-1硫酸溶液的密度都是1 g cm3,中和后生成溶液的比热

19、容c=4.18 J (gC )-1。则中和热 H (取小数点后一位)。 上述实验数值结果与 57.3 kJ 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NaOl溶液的体积时仰视读数c. 分多次把NaOl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 H2SQ溶液的温度【参考答案】1. 解析：本题考查的是中和热的概念 ，关键是记清楚有关中和热的问题。中和热是指稀酸、稀碱中和反应生成1 mol H 20(1)时的反应热，故C项正确。H2SQ和Ba(OH)2反应时，除生成水外，还有BaSO生成, 所以其反应热不是中和热，D项错

20、误。答案:C2. 解析:本题主要考查中和热测定实验中仪器的使用问题，该实验中用到大、小烧杯、温度计、量筒、环形玻璃搅拌棒，没有用到容量瓶、试管、蒸发皿和托盘天平，故B项正确。答案:B3. 解析：因为醋酸是弱电解质，电离时吸热，浓硫酸溶于水时放热，故中和反应时放出的热量 Q(浓硫 酸)>Q(稀硝酸)>Q(稀醋酸)，又因放热反应中， H为负值，即厶H=-Q，故厶H2<A Hs<A H，因而选Db 答案:D4. 解析：由题意可知 HCN(aq)+OH(aq)HbO(l)+CN-(aq)A H=-12.1 kJ mol-1;H(aq)+OH-(aq) H2O(l)A H=-57.3 kJ mol-。对比两个热化学方程式可知，反应比反应放热少的原因是HCf是弱酸，电离过程吸热。1 mol HCN与NaOl反应比1 mol HCl与NaOH反应时少放出 45.2 kJ的热量，故HCf在水溶液中电离的A H等于+45.2 kJ mol-1