人教版高考化学选修4学案第1章 第1节 课时2 热化学方程式 中和反应反应热的测定.docx

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人教版高考化学选修4学案第1章第1节课时2热化学方程式中和反应反应热的测定

课时2　热化学方程式　中和反应反应热的测定

学习目标：

1.热化学方程式是运用符号定量表示反应中的能量变化。

（重点）2.能通过中和反应反应热的测量实验，培养观察记录实验信息通过加工分析获得结论的能力。

（难点）3.通过中和反应反应热的误差分析，探究化学实验方案的设计和优化，提出进一步改进方案。

[自主预习·探新知]

一、热化学方程式

1．概念

能表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式。

2．特点

（1）指明了反应时的温度和压强，若在25℃、101kPa时进行的反应，可不注明。

（2）在化学方程式右边注明ΔH的数值、符号和单位。

（3）所有反应物和生成物都用括号注明了它们在反应时的状态。

常用s、l、g分别表示固体、液体和气体，溶液中用aq表示。

（4）化学计量数只表示物质的量，因此可以为分数。

微点拨：

可以从物质的状态，热量的数值及ΔH的符号判断热化学方程式的正误。

3．意义

热化学方程式不仅表明了化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的能量变化。

如：

H2（g）＋

O2（g）===H2O（l）　ΔH＝－285.8kJ/mol，表示在25℃、101kPa,1molH2与

molO2完全反应生成1mol液态水时放出的热量是285.8kJ。

二、中和热的测定

1．中和热

稀溶液中，酸与碱发生中和反应生成1molH2O时所释放的热量称为中和热。

表示为H＋（aq）＋OH－（aq）===H2O（l）　ΔH＝－57.3kJ·mol－1。

2．实验原理

通过一定量的酸、碱溶液在反应前后温度的变化，计算反应放出的热量，由此求得中和热。

3．实验仪器装置

（1）将下列实验装置中各仪器（或物品）的名称填在横线上。

（2）实验过程中，还需要的其他仪器有50mL量筒（2个）。

4．实验数据

测定反应的初始温度，重复三次，代入公式Q＝cmΔt计算。

[基础自测]

写出下列反应的热化学方程式

【导学号：

80192012】

（1）1molCO完全转化为CO2放出283kJ的热量。

_______________________________________________________________

（2）24gC（s）与足量H2O（g）反应生成CO（g）和H2（g），吸收262.6kJ热量。

_______________________________________________________________

【解析】　

（1）CO转化为CO2的化学方程式为2CO＋O2===2CO2,2molCO生成CO2放出热量为2×283kJ＝566kJ，则反应的热化学方程式为2CO（g）＋O2（g）===2CO2（g）　ΔH＝－566kJ·mol－1。

（2）1molC（s）与足量H2O（g）反应生成CO（g）和H2（g）吸收的热量为

＝131.3kJ。

【答案】　

（1）2CO（g）＋O2（g）===2CO2（g）

ΔH＝－566kJ·mol－1

（2）C（s）＋H2O（g）===CO（g）＋H2（g）

ΔH＝＋131.3kJ·mol－1

[合作探究·攻重难]

热化学方程式书写与正误判断

1.热化学方程式的书写步骤与注意事项

（1）书写“三”步骤

①写出配平的化学方程式。

②注明物质的聚集状态。

③写出ΔH的数值、单位及符号。

（2）注意“五”事项

①要在物质的化学式后面用括号注明各物质的聚集状态。

一般用英文字母g、l和s分别表示气态、液态和固态，水溶液中的溶质则用aq表示。

②ΔH的单位是kJ·mol－1。

③根据焓的性质，对于相同物质的反应，当化学计量数不同时，其ΔH也不同。

若化学方程式中各物质的化学计量数加倍，则ΔH的数值也加倍。

④热化学方程式中不用“↑”“↓”，“===”上不用标明反应条件。

⑤必须标明ΔH的符号，放热反应ΔH为“－”，吸热反应ΔH为“＋”，正负号不可省略。

2．判断热化学方程式正误的“五审”

[对点训练]

1．下列热化学方程式书写正确的是（　　）

A．2SO2＋O2

2SO3　ΔH＝－196.6kJ/mol

B．N2（g）＋2O2（g）===2NO2（g）　ΔH＝＋67.7kJ/mol

C．C（s）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH＝＋393.5kJ/mol

D．H2O（l）===H2（g）＋1/2O2（g）

ΔH＝＋285.8kJ/mol

D　[A项，未注明反应物，生成物的聚集状态，故错；B项，化学方程式书写错误，应为N2（g）＋O2（g）===2NO（g），故错；C项，C与O2反应为放热反应，ΔH<0，故错。

]

2．写出下列反应的热化学方程式。

【导学号：

80192013】

（1）16gCH4（g）与适量O2（g）反应生成CO2（g）和H2O（l），放出890.3kJ热量______________________________________。

（2）已知拆开1molH—H键，1molN—H键，1molN≡N键分别需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ，则N2（g）与H2（g）反应生成NH3（g）的热化学方程式为______________________________________。

（3）0.3mol的气态高能燃料乙硼烷（B2H6）在氧气中燃烧，生成固态的三氧化二硼和液态水，放出649.5kJ热量，其热化学方程式为___________________。

【解析】　

（1）由化学方程式CH4＋2O2===CO2＋2H2O可得热化学方程式。

（2）化学方程式为N2＋3H2

2NH3，ΔH＝（946＋436×3－391×6）kJ·mol－1。

（3）化学方程式为B2H6＋3O2===B2O3＋3H2O，则1molB2H6（g）完全燃烧放出2165kJ热量。

【答案】　

（1）CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l）　ΔH＝－890.3kJ·mol－1

（2）N2（g）＋3H2（g）

2NH3（g）　

ΔH＝－92kJ·mol－1

（3）B2H6（g）＋3O2（g）===B2O3（s）＋3H2O（l）　

ΔH＝－2165kJ·mol－1

中和反应反应热的测定

[思考交流]

甲同学用50mL0.50mol·L－1的盐酸与50mL0.55mol·L－1的KOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应，通过测定反应过程中所放出的热量计算中和反应的反应热。

结论：

H＋（aq）＋OH－（aq）===H2O（l）　ΔH＝－57.3kJ·mol－1。

（1）实验装置中在大、小烧杯之间填满碎泡沫塑料的目的是什么？

【提示】　目的是保温、隔热，减少实验过程中热量的损失。

（2）装置中的环形玻璃搅拌棒能否用金属（不与酸、碱反应）质环形搅拌棒代替？

为什么？

【提示】　不能。

原因是金属质环形搅拌棒易导热，造成实验过程中热量损失。

（3）实验中为何使用0.55mol/LKOH溶液与0.50mol/L盐酸反应，而不是选用0.50mol/LKOH溶液？

【提示】　碱过量的目的是保证盐酸完全反应。

（4）能否用浓硫酸代替盐酸？

对结果会产生什么影响？

【提示】　不能。

浓硫酸溶解于水时放热，所测ΔH偏小，即ΔH<－57.3kJ·mol－1。

（5）能否用醋酸代替盐酸或用氨水代替KOH溶液？

对结果会产生什么影响？

【提示】　不能。

弱酸、弱碱电离吸热，所测ΔH偏大，即ΔH>－57.3kJ·mol－1。

（6）乙同学将甲同学实验装置进行了改进，如图所示：

①简易量热计

②简易量热计

分析一下改进后的装置比甲同学的装置有何优点？

【提示】　改进装置保温绝热效果更好，实验结果误差小。

1．中和反应反应热测定原理的理解

（1）中和反应的对象为酸、碱的稀溶液。

这是因为浓酸和浓碱相互混合时因稀释会放出热量。

（2）强酸与强碱发生中和反应生成可溶性盐的热化学方程式为H＋（aq）＋OH－（aq）===H2O（l）　ΔH＝－57.3kJ·mol－1；中和热与参加反应的强酸、强碱的种类、用量无关。

（3）弱酸或弱碱在溶液中不能完全电离，随着反应的进行，继续电离并吸收热量，所以它们的中和热数值小于57.3kJ·mol－1。

例如：

利用同样的方法测定氨水与盐酸、NaOH溶液与醋酸的反应热，则所测ΔH>－57.3kJ·mol－1，即中和热数值小于57.3kJ·mol－1。

（4）若测定硫酸与Ba（OH）2溶液的反应热，则所测ΔH偏小，即中和热数值大于57.3kJ·mol－1，这主要是因为Ba2＋和SO

生成难溶物BaSO4也会放出热量。

2．中和反应反应热测定实验中产生误差的原因

（1）装置方面：

装置的隔热保温效果不好，造成实验过程中热量损失而引起误差。

（2）操作方面

（3）读数方面

[对点训练]

3．已知：

H＋（aq）＋OH－（aq）===H2O（l）　ΔH＝－57.3kJ·mol－1。

下列反应中能放出57.3kJ热量的是（　　）

【导学号：

80192014】

A．1L1mol·L－1的稀H2SO4与足量NaOH溶液反应

B．稀盐酸与氨水反应生成1molH2O

C．稀盐酸与稀Ba（OH）2溶液反应生成1mol水

D．稀NaOH溶液与95%浓硫酸反应生成1mol水

C　[A项，生成2molH2O（l），放出114.6kJ热量；B项，氨水为弱碱溶液，NH3·H2O电离吸热，故放出热量小于57.3kJ；D项，浓H2SO4溶于水放热，故放出的热量大于57.3kJ。

]

4.在量热计中（如图所示）将100mL0.50mol·L－1的CH3COOH溶液与100mL0.55mol·L－1NaOH溶液混合，温度从298.0K升高到300.7K，已知量热计的热容常数（量热计各部件温度每升高1K所需要的热量）是150.5J/K，溶液密度均为1g/mL，充分混合后溶液的比热容c＝4.184J/（g·K）。

（1）CH3COOH的中和热ΔH＝________。

（2）CH3COOH的中和热的文献值为56.1kJ·mol－1，你认为

（1）中测得的实验值出现偏差可能的原因是______________________________________________

_______________________________________________________________。

（3）实验中NaOH过量的目的是_____________________________________

_______________________________________________________________。

（4）你认为CH3COOH的中和热与HCl的中和热数值相比，____________________较大，其原因是____________________________

_______________________________________________________________。

【解析】　

（1）根据题中所给信息可推算出酸和碱的物质的量，酸为0.050mol，碱为0.055mol，可知碱是过量的，应以酸的量计算，算出生成0.050mol水时放出的热量，进而算出生成1mol水时放出的热量，即可得出CH3COOH的中和热：

ΔH＝

－

＝－5.33×104J/mol＝－53.3kJ·mol－1。

（2）本实验方法测得的CH3COOH的中和热数值小于文献值，原因可能有以下几个方面；①量热计的保温瓶绝热效果不好；②酸、碱溶液混合不迅速；③温度计不够精确等。

（3）过量的碱能保证CH3COOH完全被中和，从而提高实验准确度。

（4）CH3COOH是弱酸，只是少部分电离，发生电离时要吸热，中和时放热较少。

【答案】　

（1）－53.3kJ·mol－1　

（2）①量热计的保温瓶绝热效果不好，②酸、碱溶液混合不迅速，③温度计不够精确等　（3）保证CH3COOH完全被中和，从而提高实验准确度　（4）HCl的中和热数值　CH3COOH是弱酸，只是少部分电离，发生电离时要吸热，中和时放热较少

[当堂达标·固双基]

1．在进行中和热的测定中，下列操作错误的是（　　）

A．反应前酸、碱溶液的温度要相同

B．测量溶液的温度计要一直插在溶液中

C．为了使反应均匀进行，可以向酸（碱）中分次加入碱（酸）　

D．为了使反应更完全，可以使酸或碱适当过量

C　[分次加入混合时，容易造成热量损失，使测试结果不准确。

]

2．在25℃、101kPa下，1g乙醇燃烧生成CO2和液态水时放热29.71kJ，下列热化学方程式正确的是（　　）

A．C2H5OH（l）＋3O2（g）===2CO2（g）＋3H2O（l）　ΔH＝＋1366.7kJ·mol－1

B．C2H5OH（l）＋3O2（g）===2CO2（g）＋3H2O（l）　ΔH＝－1366.7kJ·mol－1

C．

C2H5OH（l）＋

O2（g）===CO2（g）＋

H2O（l）　ΔH＝－29.71kJ·mol－1

D．C2H5OH（l）＋3O2（g）===2CO2（g）＋3H2O（l）　ΔH＝－29.71kJ·mol－1

B　[乙醇燃烧是放热反应，ΔH应为“－”，A不正确；1gC2H5OH燃烧放出29.71kJ热量，则1mol（46g）C2H5OH燃烧放出的热量为1366.7kJ。

]

3．强酸和强碱在稀溶液中反应的热化学方程式可表示为

H＋（aq）＋OH－（aq）===H2O（l）　ΔH＝－57.3kJ·mol－1

已知：

CH3COOH（aq）＋NaOH（aq）===CH3COONa（aq）＋H2O（l）　ΔH＝－Q1kJ·mol－1

HNO3（aq）＋NaOH（aq）===NaNO3（aq）＋H2O（l）　ΔH＝－Q2kJ·mol－1

CH3COOH（aq）＋NH3·H2O（aq）===CH3COONH4（aq）＋H2O（l）　ΔH＝－Q3kJ·mol－1

上述均是在溶液中进行的反应，Q1、Q2、Q3的关系正确的是（　　）

A．Q1＝Q2＝Q3＝57.3　B．Q1>Q2>Q3>57.3

C．Q3

C　[因为醋酸、一水合氨为弱电解质，随着中和反应的进行，醋酸、一水合氨发生电离。

电离过程为吸热过程，故弱酸、弱碱反应放出的热量小于弱酸、强碱反应放出的热量小于强酸、强碱反应放出的热量。

]

4．用50mL0.50mol·L－1盐酸与50mL0.55mol·L－1NaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应。

通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热。

【导学号：

80192015】

回答下列问题：

（1）从实验装置上看，图中尚缺少的一种玻璃用品是

_______________________________________________________________

_______________________________________________________________。

（2）大烧杯上如不盖硬纸板，求得的中和热数值________（填“偏大”“偏小”或“无影响”）。

（3）如果用60mL0.50mol·L－1盐酸与50mL0.55mol·L－1NaOH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”），所求中和热_________________________________________________（填“相等”或“不相等”），简述理由：

________________________________________

_______________________________________________________________。

（4）用相同浓度和体积的氨水（NH3·H2O）代替NaOH溶液进行上述实验，测得的中和热的数值会________（填“偏大”“偏小”或“无影响”）。

【解析】　（3）中和热是指在稀溶液中，强酸与强碱发生中和反应生成1mol水时放出的热量，与酸碱的用量无关，因而所求中和热数值相等。

（4）由于NH3·H2O电离时吸热，所以测得的中和热的数值偏小。

【答案】　

（1）环形玻璃搅拌棒　

（2）偏小　（3）不相等　相等　中和热是指强酸跟强碱发生中和反应生成1molH2O所放出的热量，与酸碱的用量无关　（4）偏小

[题后反思]