高中化学 专题七 物质的制备与合成 7.2 阿司匹林的合成课件 苏教版选修6 (21)

1、第二课时第二课时反应热的测量与计算反应热的测量与计算能源的充分利用能源的充分利用一、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

2、。例如:H=H1+H2=H3+H4+H51.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101 kPa下,1 mol 物质完全燃烧的反应热叫做该物质的标准燃烧热。2.热值1 g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-285.8 kJmol-1、-2 878 kJmol-1,而它们的热值分别是142.9 kJg-1、49.6 kJg-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

3、)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】 50 mL 0.50 molL-1盐酸与50 mL 0.55 molL-1 NaOH溶液在如下图所示的装置中进行中和反应。通过

4、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60 mL 0.50 molL-1盐酸与50 mL 0.55 molL-1 NaOH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

5、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50 mL 0.50 molL-1盐酸与50 mL 0.55 molL-1 NaOH溶液反应时,盐酸不足,反应掉的NaOH为0.025 mol。改用60 mL 0.50 molL-1盐酸与50 mL 0.55 molL-1 NaOH溶液进行反应时,NaOH不足,反应掉的NaOH为0.027 5 mol。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

6、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

7、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

8、:H2+H32-H1=H4所以H4=H2+2H3-H1=-393.5 kJmol-1+2(-285.8 kJmol-1)-(-890.3 kJmol-1)=-74.8 kJmol-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=-74.8 kJmol-1。答案H4=-74.8 kJmol-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 k