高考热点20　中和反应反应热的测定

高考热点20中和反应反应热的测定高考真题(2023·广东卷)化学反应常伴随热效应。某些反应(如中和反应)的热量变化,其数值Q可通过量热装置测量反应前后体系温度变化,用公式Q=cρV总·ΔT计算获得。(1)热量的测定:取0.5000mol·L-1NaOH溶液和0.5500mol·L-1盐酸各50mL进行反应,测得反应前后体系的温度值(℃)分别为T0、T1,则该过程放出的热量为J(c和ρ分别取4.18J·g-1·℃-1和1.0g·mL-1,忽略水以外各物质吸收的热量,下同)。

(2)借鉴(1)的方法,甲同学测量放热反应Fe(s)+CuSO4(aq)===FeSO4(aq)+Cu(s)的焓变ΔH(忽略温度对焓变的影响,下同)。实验结果见下表。序号反应试剂体系温度/℃反应前反应后ⅰ0.20mol·L-1CuSO4溶液100mL1.20gFe粉abⅱ0.56gFe粉ac①温度:bc(填“>”“<”或“=”)。

②ΔH=(选择表中一组数据计算)。结果表明,该方法可行。

答案(1)418(T1-T0)(2)①>②-20.9(b-a)kJ·mol-1或-41.8(c-a)kJ·mol-1解析(1)由Q=cρV总·ΔT可得Q=4.18J·g-1·℃-1×1.0g·mL-1×(50mL+50mL)×(T1-T0)=418(T1-T0);(2)100mL0.20mol·L-1CuSO4溶液含有溶质的物质的量为0.02mol,1.20gFe粉和0.56gFe粉的物质的量分别为0.021mol、0.01mol,实验ⅰ中有0.02molCuSO4发生反应,实验ⅱ中有0.01molCuSO4发生反应,实验ⅰ放出的热量多,则b>c;若按实验ⅰ进行计算,ΔH=-4.18×1.0×100×(b-a)1000×0.02kJ·mol-1=-20.9(b-a)kJ·mol-1;若按实验ⅱ进行计算,ΔH=-4.18×1.0×100×(c-a)1000×0.01kJ·mol-1=-41.8(热点训练1.(2024·辽宁沈阳模拟)学习小组同学设计了如图所示装置测定中和反应反应热,通电后,搅拌磁子能高速转动,三次实验数据如表所示,溶液密度近似为1g·mL-1,溶液比热容为4.18kJ·kg-1·℃-1,下列说法中错误的是()盐酸与NaOH溶液反应时体系的温度变化情况实验组号反应前体系的温度T1/℃反应后体系的温度T2/℃温度差(T2-T1)/℃120.824.13.3220.824.23.4320.924.33.4A.隔一段时间需打开止水夹放出气体,防止容器内压强过大,但此操作会造成一定的热量损失B.50mL0.55mol·L-1的NaOH溶液用注射器多次缓慢注入,以保证盐酸完全反应C.相同情况下,用醋酸代替盐酸会使测得的ΔH偏大D.该实验测得生成1molH2O时放出的热量约为56.4kJ答案B解析搅拌磁子能高速转动可能会产生一定量的水蒸气,为防止水蒸气的产生使得容器内压强过大导致发生意外事故,实验时,隔一段时间需打开止水夹放出气体,但放出气体时会造成一定的热量损失,A正确;实验时,氢氧化钠溶液应一次性快速注入防止热量散失,减少实验误差,B错误;醋酸是一元弱酸,在溶液中的电离是吸热过程,则相同情况下,用醋酸代替盐酸会使测得的热量偏小,导致测得的中和反应反应热ΔH偏大,C正确;50mL0.5mol·L-1盐酸与50mL0.55mol·L-1氢氧化钠溶液反应时,盐酸不足量,反应生成0.025mol水,由表格数据可知,三次实验测得温度差的平均值约为3.37℃,反应放出的热量为0.1kg×4.18kJ·kg-1·℃-1×3.37℃≈1.409kJ,则生成1mol水放出的热量为1.409kJ×40≈56.4kJ,D正确。2.关于中和反应反应热的测定实验,下列说法正确的是()A.为了使反应进行得更完全,可以使酸或碱适当过量B.为了使反应均匀进行,可以向酸(碱)中分几次加入碱(酸)C.中和反应反应热的测定结果与所用酸(碱)的种类无关D.测完酸溶液的温度后,未冲洗温度计就直接测碱溶液的温度,会使测得的中和反应反应热的数值的绝对值偏大答案A解析中和热测定实验中,为保证反应完全,可以使酸或碱适当过量,A项正确;分几次加入酸或碱,会导致部分热量散失,B项错误;中和反应反应热的测定结果与所用酸(碱)的种类有关,C项错误;测完酸溶液的温度计表面附着酸,未冲洗就直接测量碱溶液的温度,导致测量的碱溶液温度偏高,从而使测量的温度差值偏小,测得的中和反应反应热的数值的绝对值偏小,D项错误。3.热能在生产生活中有重大用途,某化学兴趣小组计划测定化学反应中热量的变化。(1)热量的测定取0.5000mol·L-1稀盐酸52mL和0.5350mol·L-1NaOH溶液48mL在保温装置中进行反应,测得反应前后的温度分别为t0℃、t1℃,则该过程放出的热量为J(已知Q=cmΔt,所有涉及溶液的密度均视为1g·mL-1,比热容c=4.18J·g-1·℃-1,忽略水以外各物质吸收的热量,下同)。

(2)借鉴(1)的方法,甲同学尝试利用足量0.2000mol·L-1CuSO4溶液和0.65gZn测定反应Zn(s)+CuSO4(aq)===ZnSO4(aq)+Cu(s)的焓变,已知反应后溶液质量约为100g,实验结果如表所示:实验序号反应前温度/℃反应后温度/℃125.030.2224.933.1325.530.7ΔH=kJ·mol-1。

(3)乙同学借鉴实验(2)的方法,测定反应Zn(s)+Fe2(SO4)3(aq)===2FeSO4(aq)+ZnSO4(aq)的焓变,实验过程中发现,有气泡产生,请结合化学用语解释产生气泡的原因:

;

由于以上现象的产生,会使得乙同学所测数据有误差,请优化该实验方案:

。

答案(1)418(t1-t0)(2)-217.36(3)Fe3+水解呈酸性,Zn+2H+===Zn2++H2↑取6.5g锌粉与足量的CuSO4溶液反应,测得其反应热为ΔH1,另取6.4g铜粉与足量的Fe2(SO4)3溶液反应,测得反应热为ΔH2,根据盖斯定律可得反应Zn(s)+Fe2(SO4)3(aq)===2FeSO4(aq)+ZnSO4(aq)的反应热为ΔH1+ΔH2解析(1)溶液密度为1g·mL-1,体积为52mL+48mL=100mL,则质量为100g,代入公式可得热量Q=4.18J·g-1·℃-1×100g×(t1-t0)℃=418(t1-t0)J。(2)舍去误差较大的实验2数据,求得平均温度差为5.2℃,则ΔH=-100×4.18×5.2×10-3kJ0.01mol=-217.36kJ·mol-1。(3)Fe3+水解呈酸性,存在反应Zn+2H+===Zn2++H2↑,会有气泡产生;由于该反应会出现热量变化,会使得乙同学测定的焓变出现误差,故不能直接测定反应Zn(s)+Fe2(SO4)3(aq)===2FeSO4(aq)+Z