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文档简介
高中化学人教版(2019)选择性必修1第1课时
第一章化学反应的热效应反应热及其测定第一节
反应热
重点理解反应热的概念,掌握中和反应反应热的测定原理与方法,学会依据实验数据计算反应热,明确中和反应反应热的定值。难点深入理解反应热的微观本质,突破“中和反应实验中热量损失的分析与减小误差的措施”;准确处理实验数据,解决复杂反应的热效应分析与计算问题。学习目标化学反应的特征:有物质变化,还伴随能量变化当能量变化以热能的形式表现时:电能光能……热能化学反应吸热反应放热反应吸热反应放热反应【思考】如何定量描述化学反应过程中释放或吸收的热量呢?化学与生活HCl+NaOH=NaCl+H2O环境体系(又称系统)与体系相互影响的其他部分称为环境(如试管、空气等)反应物:盐酸、NaOH溶液发生的反应:HCl+NaOH====NaCl+H2O生成物:NaCl、H2O若反应有催化剂,则一并属于体系研究对象在研究物质或反应的热量变化时,将研究的对象(物质或反应)看作一个体系,与体系相互影响的其他部分看作环境。内能是体系内物质所含各种能量的总和。体系和环境HCl+NaOH=NaCl+H2OT1T2环境体系T2
>T1热传递体系与环境之间存在_______交换。因温度不同,能量体系和环境体系和环境敞开系统封闭体系孤立体系物质交换能量交换√√√×××反应热及其测定热量的概念:
因温度不同而在体系与环境之间交换或传递的能量。常见放热反应①燃烧②金属与水/酸反应③酸碱中和反应④大部分化合反应⑤铝热反应常见吸热反应①Ba(OH)2·8H2O
和NH4Cl②C/CO/H2
还原
金属氧化物③大多分解反应如何定量描述反应释放或吸收的能量呢?反应热及其测定反应热概念:
在等温条件下,化学反应体系向环境释放或从环境吸收的热量,称为化学反应的热效应,简称反应热。等温:指化学反应发生后,使反应后体系的温度恢复到反应前体系的温度,即反应前后体系的温度相等。反应热
——体系与环境之间的热量交换反应热及其测定测量仪器:
量热计测定原理:
在反应前后,如果环境的温度没有变化,这时可以根据测得的体系的温度变化和有关物质的比热容等计算反应热。1881年,法国化学家贝特罗(PieltteEngeneMarceiinBerthelot),在法兰西学院的实验室里,利用自己发明的弹式量热计测出了不同反应的反应热。
中和反应反应热的测定反应热及其测定
3.使用玻璃搅拌器,保证反应物混合均匀。
2.使用温度计测量反应前后体系温度的变化
1.使用绝热装置,减少热量向环境传递。材料名称导热系数(W/mK)玻璃0.12铁80银429铜401泡沫塑料0.045纸板0.06~0.14木屑0.05(2)实验装置简易量热计示意图中和反应反应热的测定反应热及其测定测量反应前后体系的温度反应容器防止热量散失使反应物迅速混合,使反应充分进行,保持体系的温度均匀。起保温作用(2)实验装置简易量热计示意图中和反应反应热的测定反应热及其测定中和反应:酸和碱反应生成盐和水的反应(3)实验测量:反应本质:
H++OH-H2O
用一量筒量取50mL0.50mol·L-1盐酸,打开杯盖,倒入量热计的内筒中,盖上杯盖,插入温度计,测量并记录盐酸的温度。用水把温度计上的酸冲洗干净,擦干备用。
用另一量筒量取50mL0.55mol·L-1NaOH溶液,用温度计测量并记录NaOH溶液的温度,取两温度平均值为t1℃。为保证盐酸完全被中和,采用稍过量的NaOH。中和反应反应热的测定反应热及其测定中和反应反应热的测定②
反应后体系温度的测量。打开杯盖,将量筒中的NaOH溶液迅速倒入量热计的内筒中,立即盖上杯盖,插入温度计,用搅拌器匀速搅拌。密切关注温度变化,将最高温度记为反应后体系的温度t2。③
重复上述步骤①至步骤②两次。
减少热量散失搅拌方法:上下移动搅拌恰好完全反应时的温度反应热及其测定实验次数反应物的温度/℃反应前体系的温度反应后体系的温度温度差盐酸NaOH溶液t1/℃t2/℃(t2-t1)/℃123实验数据测得:在25℃和101kPa下,强酸的稀溶液与强碱的稀溶液发生中和反应生成1mol液态水时,放出的热量。(4)数据处理:中和反应反应热的测定反应热及其测定(4)数据处理实验次数反应物的温度/℃反应前体系的温度反应后体系的温度温度差盐酸NaOH溶液t1/℃t2/℃(t2-t1)/℃129.529.529.532.532302929.532.53329.529.529.532.53
三次测量所得数据的平均值,作为计算依据。起始温度t1/℃终止温度t2/℃温度差(t1-t2)/℃29.532.53中和反应反应热的测定反应热及其测定中和反应反应热的测定数据处理
盐酸、氢氧化钠溶液为稀溶液,其密度近似地认为都是1g·cm-3,反应后溶液的比热容c=4.18J/(g·℃)。盐酸、氢氧化钠溶液的质量均为50g,m=100g;温度差Δt=(t1-t2)。Q=c·m·Δt生成0.025molH2O时放出的热量生成1molH2O时放出的热量×40Q×40反应热及其测定
设溶液的密度均为1g·cm-3,反应后溶液的比热容c=4.18J·g-1·℃-1,
则反应放出的热量Q≈
kJ,那么生成1molH2O放出的热量为=
=
。
-50.16kJ•mol-1大量实验测得,25℃和101kPa下,强酸与强碱稀溶液发生中和反应生成1mol水时,放出57.3kJ的热量。中和反应反应热的测定反应热及其测定弗里茨·哈伯第一个从空气中制造出氨的科学家,加速了世界农业的发展,因此获得1918年诺贝尔化学奖。反应热及其测定你测的数据50.16kJVS资料上的数据57.3kJ
为什么误差这么大?中和反应反应热的测定可能的原因有:(1)仪器保温性能差。(2)实验中忽略了量热计、温度计所吸收的热量,因此也使结果偏低。(3)计算中假定溶液比热容为4.18J/(g·℃),密度为1g/cm3,实际上这是水的比热容和密度,酸碱溶液的比热容、密度均较此数大,所以也使结果偏低。(4)测量酸的温度后的温度计未用水清洗而便立即去测碱的温度,致使热量损失而引起误差。(5)实验过程中有液体洒在外面。(6)混合酸、碱溶液时,动作缓慢,导致实验误差。反应热及其测定中和反应反应热的测定【例题】利用如图所示装置测定中和热的实验步骤如下:
①用量筒量取50mL0.50mol/L盐酸倒入小烧杯中,测出盐酸温度;②用另一量筒量取50mL0.55mol/LNaOH溶液,并用同一温度计测出其温度;③将NaOH溶液倒入小烧杯中,设法使之混合均匀,测得混合液最高温度。回答下列问题。(1)所用NaOH溶液要稍过量的目的是________________________________。保证盐酸完全被中和反应热及其测定(2)倒入NaOH溶液的正确操作是________(填字母,下同)。A.沿玻璃棒缓慢倒入
B.分三次倒入
C.一次迅速倒入(3)使盐酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作是________。A.用温度计小心搅拌
B.揭开硬纸片用玻璃棒搅拌C.用金属搅拌棒搅拌D.轻轻地振荡烧杯
E.用套在温度计上的玻璃搅拌器轻轻地搅动CE反应热及其测定(4)假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1g/cm3,又知反应后溶液的比热容c=4.18J/(g·℃)。为了计算反应热,某学生实验记录数据如下:实验序号起始温度T1/℃终止温度T2/℃盐酸氢氧化钠溶液混合溶液120.020.123.2220.220.423.4320.520.623.6依据该学生的实验数据计算:该反应生成1molH2O时放出的热量为_________(结果保留一位小数)。52.7kJ(5)哪些操作可能导致测量结果偏小?导致热量损失的操作,都有可能使测量结果偏小。50mL0.50mol/L盐酸50mL0.55mol/LNaOH溶液20.25℃23.4℃反应热及其测定反应热及其测定中和热在25℃和101kPa下,_________跟_______的______溶液发生中和反应生成_____________时所释放的热量为57.3kJ。强酸强碱稀1mol水HClNaOHHNO3Ba(OH)2H2SO4Ba(OH)2CH3COOHNaOHHNO3NH3·H2O✔✔×××随堂测试1.判断正误(1)中和热的测定实验中,可分多次把氢氧化钠溶液倒入盛有稀盐酸的小烧杯中。(
)(2)玻璃搅拌器可用铁丝制作的搅拌器代替。(
)(3)在25℃和101kPa下,1mol稀硫酸与足量NaOH溶液反应放出57.3kJ热量。(
)(4)用不同的酸和不同的碱进行实验,测定所得中和热的数值一定不相同。(
)(5)为减小温度测定时的误差,酸碱混合后立即测定初始温度(t1),当温度达到最大值时,立即测定终止温度(t2)。(
)×××××2.如图是某兴趣小组组装的中和热测定装置,分别取40mL0.50mol·L-1盐酸与40mL0.55mol·L-1氢氧化钠溶液进行中和热的测定。下列说法错误的是(
)A.稍过量的氢氧化钠是为了确保盐酸完全反应B.仪器A的名称是玻璃搅拌器C.在
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