化学反应原理

1、选修四选修四 化学反应原理化学反应原理专题一专题一 化学反应与能量变化化学反应与能量变化第一单元第一单元 化学反应中的热效应化学反应中的热效应反应热的测量与计算反应热的测量与计算问题讨论：问题讨论： 前面我们已经学习了热化学方程式的有关前面我们已经学习了热化学方程式的有关知识，在热化学方程式中提供了反应热的数据，知识，在热化学方程式中提供了反应热的数据，那么，这些数据是通过什么途径获得的呢？那么，这些数据是通过什么途径获得的呢？1 1、实验直接测定、实验直接测定2 2、计算获得、计算获得根据公式根据公式H=H=计算计算反应热的测定与计算反应热的测定与计算 几个相关概念间的关系几个相关概念间的关

2、系 反应热反应热中和热中和热燃烧热燃烧热.三、反应热（中和热）的测量三、反应热（中和热）的测量1. 1.实验原理和步骤实验原理和步骤. .(1).中和热的定义：中和热的定义： 在在稀溶液稀溶液中，强酸跟强碱发生中和反应而生中，强酸跟强碱发生中和反应而生成成1molH1molH2 20 0，这时的反应热叫做中和热，这时的反应热叫做中和热. .QQ: : 中和反应放出的热量。中和反应放出的热量。mm：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。比比 t t：反应前后溶液温度的差值。：反应前后溶液温度的差值。(2).实验原理：实验原理：Q =（V酸酸酸酸V

3、碱碱碱碱）*c*（t2t1）Q Q = =m c m c t t 酸、碱反应时，我们用的是它的稀溶液，它酸、碱反应时，我们用的是它的稀溶液，它们的质量应怎样得到？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） Q =m c t已知已知 V酸酸=V碱碱=50 mL。 c酸酸= c碱碱=0.50 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。的表示式。Q = 0.418（t2t1）kJ 本实验中，我们所用一元酸、一元碱的体积均

4、为本实验中，我们所用一元酸、一元碱的体积均为50 mL,它它 们的浓度均为们的浓度均为0.50 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、碱溶液的密度均为我们近似地认为，所用酸、碱溶液的密度均为1 g/cm3，且，且中和后所得溶液的比热容为中和后所得溶液的比热容为 4.18 J/（g)思考：式表示的是中和热吗？为什么？思考：式表示的是中和热吗？为什么？H= 0.418 （t2t1）0.025kJ/mol（3）实验步骤：）实验步骤：1.1.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），使放使放入的小烧杯杯口与大烧杯杯口

5、相平入的小烧杯杯口与大烧杯杯口相平。然后再在。然后再在大、小烧杯之间填满碎泡沫塑料（或纸条），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，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，正好使温度计和环形玻在板中间开两个小孔，正好使温度计和环形玻璃搅拌棒通过，如下图所示。璃搅拌棒通过，如下图所示。中和热的测定中和热的测定a.两杯口相平，可使盖板把两杯口相平，可使盖板把杯口尽量盖严，从而减少热杯口尽量盖严，从而减少热量损失；量损失；b.填碎纸条的作用是为了达到保温隔热、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。若换减少实验过程

6、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。杯）会使实验结果更准确。2.用一个量筒最取用一个量筒最取50 mL 0.50 mol/L盐酸，倒入小盐酸，倒入小烧杯中，并用温度计测量盐酸的温度，记录。烧杯中，并用温度计测量盐酸的温度，记录。然后然后把温度计上的酸用水冲洗干净把温度计上的酸用水冲洗干净。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？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

7、酸会和碱发生中和反应而使热量散洗，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；失，故要冲洗干净；冲洗后的溶液不能倒入小烧杯，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，而导致实验结果若倒入，会使总溶液的质量增加，而导致实验结果误差。误差。3.用另一个量筒量取用另一个量筒量取50 mL 0.50 mol/L NaOH溶液，溶液，并用温度计测量并用温度计测量NaOH溶液的温度，记录。把温度计溶液的温度，记录。把温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯的盐酸中，并把量筒中和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯的盐酸中，并把量筒中的的NaOH溶液一次倒入小烧杯。溶液一次倒入小烧杯。. 酸、碱混

8、合时，为何要把量筒中的酸、碱混合时，为何要把量筒中的NaOHNaOH溶液一次溶液一次倒入小烧杯而不能缓缓倒入？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，若动作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。迟缓，将会使热量损失而使误差增大。4. 4. 用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动溶液，并准确读取混用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动溶液，并准确读取混合溶液的合溶液的最高温度最高温度，记为终止温度，记入下表。，记为终止温度，记入下表。 实验中能否用环形铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒？实验中能否用环形铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒？为什么？为什么？不能。因为铜丝易导热，使

9、热量损失较大不能。因为铜丝易导热，使热量损失较大 温度温度实验次数实验次数起始温度起始温度t t1 1/终止温度终止温度t t2 2/温度差温度差(t(t2 2-t-t1 1)/)/HClHClNaOHNaOH平均值平均值1 12 23 324.5022.0025.0025.0022.4025.2026.5025.6028.4524.7522.2025.101.753.403.35请算出中和热请算出中和热H= 5.重复实验三次，取测量所得数据的平均值重复实验三次，取测量所得数据的平均值 作为计算依据。作为计算依据。 H+(aq)+OH(aq)=H2O(l) = -57.3 kJ/molH注：注

10、：强酸与弱碱反应，强碱与弱酸、弱酸和弱强酸与弱碱反应，强碱与弱酸、弱酸和弱碱碱反应生成反应生成1molH2O放出的热小于放出的热小于57.3KJ/mol注意标注意标明状态明状态 因弱酸弱碱电离吸热，会使测得中和热的因弱酸弱碱电离吸热，会使测得中和热的数值偏低数值偏低.问题探究问题探究有人建议用有人建议用50mL0.55mol/LNaOH50mL0.55mol/LNaOH进行上述进行上述实验，测得的中和热数值会更加准确。实验，测得的中和热数值会更加准确。为什么？为什么？ 可以保证盐酸完全反应。可以保证盐酸完全反应。使测得的热量更加准确。使测得的热量更加准确。讨论讨论1.本实验中若把本实验中若把5

11、0 mL 0.50 mol/L的盐酸改为的盐酸改为50 mL 0.50 mol/L醋酸，所测结果是否会有所变化？醋酸，所测结果是否会有所变化？为什么？为什么？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，所测中和热的数值是否约为本溶液，所测中和热的数值是否约为本实验结果的二倍（假定各步操作没有失误）？实验结果的二倍（假定各步操作没有失误）？答案：答案：1.会有所变化。因为醋酸为弱电解质，其电会有所变化。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。离时要吸热，故将使测得结果偏小。2.否。因中和热是指酸与碱发生中和

12、反应生成否。因中和热是指酸与碱发生中和反应生成1 mol H2O时放出的热量，其数值与反应物的量的时放出的热量，其数值与反应物的量的多少无关，故所测结果应基本和本次实验结果相多少无关，故所测结果应基本和本次实验结果相同（若所有操作都准确无误，且无热量损失，则同（若所有操作都准确无误，且无热量损失，则二者结果相同）。二者结果相同）。概念辨析概念辨析若将若将1L1mol/LNaOH1L1mol/LNaOH溶液中加入稀醋酸、溶液中加入稀醋酸、浓硫酸、稀硝酸，恰好完全反应时的热浓硫酸、稀硝酸，恰好完全反应时的热效应分别为效应分别为H H1 1、H H2 2 、H H3 3 ；则三者；则三者的大小的大小

13、关系为关系为 。H H1 1 H H3 3 H H2 2 C(s)+1/2OC(s)+1/2O2 2(g)=CO(g) (g)=CO(g) H H1 1=? =? CO(g)+1/2OCO(g)+1/2O2 2(g)= CO(g)= CO2 2(g) (g) H H2 2=-283.0kJ/mol=-283.0kJ/molC(s)+OC(s)+O2 2(g)=CO(g)=CO2 2(g) (g) H H3 3=-393.5kJ/mol=-393.5kJ/mol 化学反应的焓变（化学反应的焓变（ H H）只与反应体系的）只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关。始态和终态有关，而与反应的

14、途径无关。问题讨论：问题讨论：C(s)+1/2O2(g)=CO(g) H1？CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) H2-283.0 kJ/molC(s)+O2(g)=CO2(g) H3-393.5 kJ/mol+)H1 + H2 = H3 H1 = H3 H2 = -393.5 kJ/mol (-283.0 kJ/mol) = -110.5 kJ/mol问题讨论：问题讨论：1.1.盖斯定律的内容盖斯定律的内容: : 不管化学反应是一步完成或分几步完成不管化学反应是一步完成或分几步完成, ,其反应热是相同其反应热是相同. .换句话说换句话说, ,化学反应的反应热化学反应的反应热只与反应体系

15、的只与反应体系的始态和终态始态和终态有关有关, ,而与反应的而与反应的途途径无关。径无关。势能的变化与上山的途径无关势能的变化与上山的途径无关HH1+H22.盖斯定律直观化 CO(g)C(s)CO2(g)H2H1H3H2H1H3= +实例实例1 若多步化学反应相加可得到新的化学若多步化学反应相加可得到新的化学反应，则新反应的反应热即为上述多步反应反应，则新反应的反应热即为上述多步反应的反应热之和。的反应热之和。总结规律总结规律： 有些化学反应进行很慢或不易直接发生，有些化学反应进行很慢或不易直接发生，很难直接测得这些反应的反应热，可通过盖很难直接测得这些反应的反应热，可通过盖斯定律获得它们的反

16、应热数据。斯定律获得它们的反应热数据。2盖斯定律的应用关键：关键：目标方程式的目标方程式的“四则运算式四则运算式”的导出。的导出。方法：写出目标方程式确定方法：写出目标方程式确定“过渡物质过渡物质”（要消去的物质）（要消去的物质）然后用然后用消元法消元法逐一消去逐一消去“过渡物质过渡物质”，导出，导出“四则运算式四则运算式”。例例1 1、已知：、已知： H H2 2O(g)=HO(g)=H2 2O(l) O(l) H H2 2=-=-44kJ/mol 44kJ/mol H H2 2(g)+1/2O(g)+1/2O2 2(g)=H(g)=H2 2O(g) O(g) H H1 1=-241.8kJ/mol=-241.8kJ/mol 那么，那么，H H2 2的燃烧热的燃烧热H H是多少？是多少？H H2 2(g)+1/2O(g)+1/2O2 2(g)=H(g)=H2 2O(l) O(l) H=H=？kJ/molkJ/molH=H=H H1 1+ +H H2 2=-285.8kJ/mol=-285.8kJ/mol已知：金刚石、石墨的热化学方程式：已知