人教版高中化学选修4导学案11化学反应与能量的变化 第2课时 热化学方程式 中和热的测定.docx

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人教版高中化学选修4导学案11化学反应与能量的变化第2课时热化学方程式中和热的测定

第2课时　热化学方程式　中和热的测定

　1.了解热化学方程式的含义并能正确书写热化学方程式。

　2.通过中和反应反应热的测定，初步学习测定化学反应反应热的实验方法。

　3.能正确分析测定反应热时误差产生的原因，并能采取适当措施减小误差。

　4.能熟练判断热化学方程式的正误。

　热化学方程式

1．概念：

能表示参加反应物质的量和反应热关系的化学方程式。

2．意义：

热化学方程式不仅表示化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的能量变化。

例如：

2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）　ΔH＝－571.6kJ·mol－1，表示：

在25℃、101kPa时，2mol氢气和1mol氧气反应生成2mol液态水时放出571.6kJ的热量。

3．书写原则

（1）热化学方程式中的化学计量数只表示物质的量，不表示分子或原子个数，可以为分数或整数。

（2）必须注明各物质的状态[s（固体）、l（液体）或g（气体）]、ΔH的数值、正负号及单位。

（3）对于相同的反应，ΔH的数值必须与化学计量数相对应。

1．判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。

（1）热化学方程式中，化学计量数既可表示物质的量，也可表示分子个数。

（　　）

（2）S（s）＋O2（g）===SO2（g）与S（g）＋O2（g）===SO2（g）的反应热相同。

（　　）

（3）热化学方程式既表示了反应中的物质变化，也表示了反应中的能量变化。

（　　）

（4）热化学方程式未注明温度和压强时，ΔH表示标准状况下的数据。

（　　）

（5）化学反应过程所吸收或放出的热量与参加反应的物质的物质的量成正比。

（　　）

答案：

（1）×　

（2）×　（3）√　（4）×　（5）√

2．热化学方程式H2O（l）===H2（g）＋

O2（g）　ΔH＝＋285.8kJ/mol的意义：

________________________________________________________________________。

答案：

在25℃、101kPa时，1mol液态水完全分解生成1mol氢气和

mol氧气时吸收的热量是285.8kJ

热化学方程式的书写

1．书写三步骤

2．书写的注意事项

（1）标明物质的聚集状态：

方程式中每种物质的化学式后面用括号注明物质的聚集状态（g、l、s），不用标“↑”或“↓”，水溶液用aq表示。

（2）注明必要的测定条件：

焓变与温度和压强等测定条件有关，所以书写时必须在ΔH后指明反应的温度和压强（25℃、101kPa时可不注明）。

（3）注意ΔH的符号及单位

ΔH只能写在热化学方程式的右边，且中间留空格。

若为放热反应，ΔH为“－”；若为吸热反应，ΔH为“＋”。

ΔH的单位一般为kJ/mol（或kJ·mol－1）。

（4）注意化学计量数

①化学计量数只表示物质的量，因此可以为分数或整数。

②由于ΔH与反应物的物质的量有关，所以热化学方程式中化学式前面的化学计量数必须与ΔH相对应。

③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；若反应逆向进行，则ΔH改变符号，但绝对值不变。

可逆反应的反应热

热化学方程式是表示反应已完成的量，而不管反应是否真正完成，如300℃时，氢气和碘蒸气反应的热化学方程式为H2（g）＋I2（g）

2HI（g）　ΔH＝－9.48kJ·mol－1，它不代表在300℃时，将1molH2（g）和1molI2（g）反应就有9.48kJ的热量放出，而是代表有2molHI（g）生成时，才有9.48kJ的热量放出。

　11.2L（标准状况）H2在足量Cl2中燃烧生成HCl气体，放出91.5kJ热量。

下列热化学方程式正确的是（　　）

A．H2（g）＋Cl2（g）===2HCl（g）　ΔH＝－91.5kJ/mol

B．H2（g）＋Cl2（g）===2HCl（g）　ΔH＝＋91.5kJ/mol

C．H2（g）＋Cl2（g）===2HCl（g）　ΔH＝＋183kJ/mol

D．2HCl（g）===H2（g）＋Cl2（g）　ΔH＝＋183kJ/mol

[解析]　H2（g）＋Cl2（g）===2HCl（g），标准状况下11.2LH2的物质的量是0.5mol，与1molH2相对应的放热量为91.5kJ×2＝183kJ，则：

H2（g）＋Cl2（g）===2HCl（g）　ΔH＝－183kJ/mol，

2HCl（g）===H2（g）＋Cl2（g）　ΔH＝＋183kJ/mol。

[答案]　D

依据例题数据，判断下列热化学方程式正确的是（　　）

A．2H2（g）＋2Cl2（g）===4HCl（g）　ΔH＝－183kJ/mol

B．H2（g）＋Cl2（g）===2HCl（g）　ΔH＝－183kJ

C.

H2（g）＋

Cl2（g）===HCl（g）　ΔH＝－91.5kJ/mol

D.

H2＋

Cl2===HCl　ΔH＝－91.5kJ/mol

解析：

选C。

A项ΔH的数值不对，B项ΔH的单位不对，D项未标注物质的状态。

“五查”法判断热化学方程式的正误

（1）一查化学方程式是否书写正确。

（2）二查是否标明聚集状态：

固（s）、液（l）、气（g）、溶液（aq）。

（3）三查ΔH的“＋”“－”号是否与吸热、放热一致。

ΔH数值前有“＋”“－”号，放热反应的ΔH为“－”，吸热反应的ΔH为“＋”。

（4）四查ΔH的单位是否正确，要统一用kJ/mol（或kJ·mol－1）。

（5）五查ΔH的绝对值是否与热化学方程式的化学计量数相对应。

　热化学方程式的意义

1．热化学方程式C（s）＋H2O（g）===CO（g）＋H2（g）　ΔH＝＋131.3kJ·mol－1表示（　　）

A．碳和水反应吸收131.3kJ能量

B．1mol碳和1mol水反应生成一氧化碳和氢气，并吸收131.3kJ热量

C．1mol固态碳和1mol水蒸气反应生成1mol一氧化碳气体和1mol氢气，并吸收131.3kJ热量

D．1个固态碳原子和1分子水蒸气反应吸收131.3kJ热量

解析：

选C。

ΔH的数值要与热化学方程式中物质的化学计量数、状态相对应，A、B项错误，C项正确；热化学方程式中的化学计量数表示对应物质的物质的量，D项错误。

2．已知热化学方程式2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g）　ΔH，下列有关ΔH的说法正确的是（　　）

A．与化学方程式的书写形式无关

B．与H—H键、O===O键、H—O键的键能有关

C．与是否使用催化剂有关

D．与物质的状态无关

解析：

选B。

化学计量数不同时，反应的焓变不同，A项错误；化学反应的焓变与键能的相对大小有关，与反应条件无关，B项正确，C项错误；同一物质的状态不同时，自身具有的能量也不同，从而导致反应的焓变不同，D项错误。

　热化学方程式的判断及书写

3．（2017·济南外国语学校高二月考）下列热化学方程式正确的是（　　）

A．C2H5OH＋3O2===2CO2＋3H2O　ΔH＝－1367.0kJ/mol

B．NaOH（aq）＋HCl（aq）===NaCl（aq）＋H2O（l）　ΔH＝＋57.3kJ/mol

C．S（s）＋O2（g）===SO2（g）　ΔH＝－269.8kJ/mol

D．2NO（g）＋O2（g）===2NO2（g）　ΔH＝－116.2kJ

解析：

选C。

A项未标明各物质的聚集状态，B项NaOH和HCl的反应为放热反应，ΔH<0，D项中ΔH的单位是“kJ/mol”而不是“kJ”。

4．

（1）已知0.4mol液态肼（N2H4）和足量H2O2反应生成氮气和水蒸气时放出256.64kJ的热量。

写出肼和H2O2反应的热化学方程式：

____________________________________。

（2）已知4.4gCO2气体与H2经催化生成CH3OH气体和水蒸气时放出4.95kJ的能量。

写出该反应的热化学方程式：

____________________________________。

解析：

（1）首先根据题意确定反应物和生成物，然后写出化学方程式：

N2H4＋2H2O2===N2＋4H2O。

0.4mol液态肼和足量H2O2反应生成氮气和水蒸气时放出256.64kJ的热量，则1mol液态肼和足量H2O2反应时放出热量为2.5×256.64kJ＝641.6kJ，由此可写出上述反应的热化学方程式。

（2）4.4gCO2气体完全反应生成CH3OH和水蒸气放出热量4.95kJ，则1molCO2完全反应生成CH3OH和水蒸气放热49.5kJ，热化学方程式为CO2（g）＋3H2（g）===CH3OH（g）＋H2O（g）　ΔH＝－49.5kJ/mol。

答案：

（1）N2H4（l）＋2H2O2（l）===N2（g）＋4H2O（g）　ΔH＝－641.6kJ/mol

（2）CO2（g）＋3H2（g）===CH3OH（g）＋H2O（g）　ΔH＝－49.5kJ/mol

　中和热的测定

1．中和热

在稀溶液中，酸与碱发生中和反应生成1molH2O（l）所释放的热量称为中和热。

2．实验原理

通过测定一定量的酸、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．实验装置和用品

（1）实验装置

（2）实验用品：

大烧杯（500mL）、小烧杯（100mL）、温度计、量筒（50mL）两个、碎泡沫塑料或纸条、泡沫塑料板或硬纸板（中心有两个小孔）、环形玻璃搅拌棒、0.50mol/L盐酸、0.55mol/LNaOH溶液。

4．测量步骤

5．数据处理

ΔH＝－

kJ·mol－1

其中（m1＋m2）表示溶液质量（单位：

g），c为比热容，c＝4.18J·（g·℃）－1。

1．判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。

（1）酸与碱反应过程中放出的热量是中和热。

（　　）

（2）测定中和热时，只要选择强酸、强碱的稀溶液，即可确保实验成功。

（　　）

（3）测定中和热时，碱稍过量的原因是使酸完全反应。

（　　）

答案：

（1）×　

（2）×　（3）√

2．中和热测定实验过程中，必须用到的下列实验用品是_________。

①温度计　②环形玻璃搅拌棒　③漏斗

答案：

①②

1．测定中和热时，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；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，所以它们反应生成1molH2O的反应热数值小于57.3kJ/mol。

例如：

同样的方法测定氨水与盐酸、NaOH溶液与醋酸的反应热，所测ΔH＞－57.3kJ/mol。

4．若测定硫酸与Ba（OH）2溶液的反应热，则所测ΔH数值大于57.3kJ/mol，这主要是因为Ba2＋和SO

生成难溶物BaSO4也会放出热量。

5．实验操作的注意事项

（1）为了保证酸、碱完全中和，常采用碱稍过量的方法。

（2）量热装置中需用碎泡沫塑料对其进行保温、隔热，以减少实验过程中热量的损失。

（3）读取中和反应的终止温度是反应混合液的最高温度。

　50mL0.50mol/L盐酸与50mL0.55mol/LNaOH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，回答下列问题：

（1）从实验装置上看，图中缺少的一种玻璃用品是_____________。

（2）实验中改用60mL0.50mol/L盐酸与60mL0.55mol/LNaOH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”），所求得的中和热____（填“相等”或“不相等”），简述理由：

___________________________________________。

（3）实验中改用6.94mL15mol/L硫酸溶液跟60mL0.55mol/LNaOH溶液进行反应，与上述实验相比，所求中和热________（填“相等”或“不相等”），简述理由：

________________________________________________________________________。

（4）若三次平行操作测得数据中起始时盐酸与烧碱溶液平均温度相同，而终止温度与起始温度差（t2－t1）分别为①3.3℃、②3.5℃、③4.5℃，则最终代入计算式的温差平均值为____℃。

[解析]　

（1）测定过程中要用环形玻璃搅拌棒搅拌使NaOH与HCl充分反应。

（2）放出的热量与参加反应的NaOH、HCl的量有关，参加反应的物质的量越多，放出的热量越多，但酸碱中和反应的中和热指生成1molH2O（l）时放出的热量，所以为定值。

第（4）问涉及了定量实验中数据处理的常识，一般来说，定量实验需要平行操作多次，取测量值的平均值代入计算以减小误差，但还应注意如果某个测量值与平均值相差较大，则可能在取得该值的操作中存在较严重的失误，应舍去，故此问所给的③4.5℃应舍去。

[答案]　

（1）环形玻璃搅拌棒　

（2）不相等　相等　中和热是指稀酸与稀碱发生中和反应生成1molH2O（l）时所放出的热量，与酸碱用量无关　（3）不相等　浓硫酸稀释时会放出热量　（4）3.4

（1）请利用上题最后一小题的结论，计算该实验测得的中和反应反应热ΔH＝____[设盐酸和NaOH溶液的密度为1g/cm3，反应后混合溶液的比热容（c）为4.18J/（g·℃）]。

（2）若将NaOH溶液改为相同体积、相同浓度的氨水，测得中和反应反应热为ΔH1，则ΔH1与ΔH的关系为ΔH1____（填“<”“>”或“＝”）ΔH，理由是________。

解析：

（1）ΔH＝－[100g×4.18×10－3kJ/（g·℃）×3.4℃]÷0.025mol≈－56.8kJ/mol。

（2）因弱电解质的电离过程是吸热的，将NaOH溶液改为相同体积、相同浓度的氨水后，反应放出的热量减少，所以ΔH1>ΔH。

答案：

（1）－56.8kJ/mol　

（2）>　NH3·H2O电离吸热

（1）实验中改变酸碱用量时，反应放出的热量发生改变，误认为中和热也发生改变，因为中和热是酸碱发生中和反应生成1molH2O（l）的反应热，故中和热与酸碱用量无关。

（2）误认为中和热的数值57.3kJ/mol是针对所有酸碱反应，57.3kJ/mol是稀的强酸和强碱反应生成可溶性盐和1molH2O（l）时的反应热。

　中和热的概念

1．下列说法正确的是（　　）

A．中和热一定是强酸跟强碱反应放出的热量

B．1mol酸与1mol碱完全反应放出的热量是中和热

C．在稀溶液中，酸与碱发生中和反应生成1molH2O（l）时的反应热叫做中和热

D．表示中和热的热化学方程式为H＋＋OH－===H2O　ΔH＝－57.3kJ·mol－1

解析：

选C。

中和热是指稀酸、稀碱反应生成1mol液态H2O时放出的热量。

2．（2017·吉林高二检测）含有11.2gKOH的稀溶液与1L0.1mol/L的H2SO4溶液反应，放出11.46kJ的热量，表示该反应中和热的化学方程式为（　　）

A．KOH（aq）＋

H2SO4（aq）===

K2SO4（aq）＋H2O（l）ΔH＝－11.46kJ/mol

B．2KOH（aq）＋H2SO4（aq）===K2SO4（aq）＋2H2O（l）ΔH＝－11.46kJ/mol

C．2KOH（aq）＋H2SO4（aq）===K2SO4（aq）＋2H2O（l）ΔH＝－114.6kJ/mol

D．KOH（aq）＋

H2SO4（aq）===

K2SO4（aq）＋H2O（l）ΔH＝－57.3kJ/mol

解析：

选D。

中和热是以生成1molH2O（l）所放出的热量来定义的，故书写中和热的热化学方程式时，应以生成1molH2O（l）为标准来配平其余物质的化学计量数，故D正确。

　中和热的测定

3．下列说法中正确的是（　　）

A．中和热的测定实验中需要用到的主要玻璃仪器有两个大小相同的烧杯、两个大小相同的量筒、温度计、环形玻璃搅拌棒

B．可以用保温杯代替烧杯做有关中和热测定的实验

C．在测定中和热的实验中，只需要测定并记录3次温度

D．测定中和热的实验中，若所使用的NaOH的物质的量稍大于HCl，则会导致所测得的中和热数值偏高

解析：

选B。

为了防止散热，在中和热测定的实验中应选用一大一小两个烧杯，小烧杯和大烧杯之间应用泡沫塑料隔开，A项错误。

从防止散热的效果看，保温杯完全可以代替烧杯，而且防止散热效果更好，B项正确。

在测定中和热的实验中，需测定稀盐酸、稀NaOH溶液的温度以及反应后混合液的最高温度，即一次实验需要测定并记录3次温度，但对于定量实验，需进行重复实验，C项错误。

在中和热测定的过程中为了提高实验的准确度，在实验中通常使一种物质稍过量，D项错误。

4．实验室利用如图装置进行中和热的测定。

（1）该图中有两处实验用品未画出，它们是_____、________。

（2）如用0.5mol/L的盐酸与NaOH固体进行实验，则实验中测得的中和热数值将____（填“偏大”“偏小”或“不变”），原因是____________________________________。

解析：

（1）由装置图可知，装置缺少搅拌用的环形玻璃搅拌棒和保温使用的泡沫塑料板或硬纸板。

（2）因为氢氧化钠固体溶于水要放热，则该实验测出的中和热数值偏大。

答案：

（1）环形玻璃搅拌棒　泡沫塑料板（或硬纸板）

（2）偏大　氢氧化钠固体溶于水放热

重难易错提炼

1.热化学方程式具有宏观意义，不具有微观意义，因为它与ΔH相对应。

可逆反应中“ΔH”表示的是完全反应时对应的焓变值，且正、逆反应的ΔH数值相等，符号相反。

2.一个数值：

强酸、强碱在稀溶液中发生中和反应生成1mol液态水，放出57.3kJ的热量。

3.一个公式：

中和热的计算公式：

ΔH＝－

kJ/mol[其中c＝4.18J/（g·℃）]。

课后达标检测

[基础巩固]

1．热化学方程式2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g）　ΔH＝－483.6kJ/mol中，化学式前面的化学计量数表示（　　）

A．分子数　　　　　　B．体积

C．质量D．物质的量

解析：

选D。

热化学方程式与普通化学方程式不同，热化学方程式中化学计量数只表示物质的量，所以化学计量数可以是分数或整数。

2．下列说法正确的是（　　）

A．等质量的白磷蒸气和白磷固体分别完全燃烧，后者放出的热量多

B．人类日常利用的煤、天然气、石油等的能量，归根到底是由太阳能转变来的

C．任何酸与碱发生中和反应生成1molH2O（l）的过程中，能量变化均相同

D．H＋（aq）＋OH－（aq）===H2O（l）　ΔH＝－57.3kJ/mol能表示稀硫酸与稀Ca（OH）2溶液反应的中和热

解析：

选B。

A.前者放出的热量多，错误；B.人类日常利用的煤、天然气、石油等的能量，归根到底是由古代的动物、植物等经过漫长的历史时期形成的，因此是太阳能转变来的，正确；C.只有在稀溶液中，强酸与强碱发生中和反应生成1molH2O（l）时，能量变化才相同，错误；D.H＋（aq）＋OH－（aq）===H2O（l）　ΔH＝－57.3kJ/mol表示可溶性的稀强酸与稀强碱反应产生可溶性盐和1mol液态水时放出的热量，由于CaSO4微溶于水，因此该反应不能表示稀硫酸与稀Ca（OH）2溶液反应的中和热，错误。

3．（2017·杭州六校联考）在做中和热测定实验时，应使用的下列仪器有（　　）

①量筒　②托盘天平　③烧杯　④容量瓶　⑤冷凝管　⑥温度计　⑦酒精灯

A．①③⑥B．②③⑤

C．①②③⑥D．全部

解析：

选A。

中和热测定实验中，需用温度计测定溶液温度，需用量筒量取一定量的酸、碱溶液，需用烧杯盛放反应液及碎泡沫塑料。

4．下列表述或说法正确的是（　　）

A．2NO2===O2＋2NO　ΔH＝＋116.2kJ/mol（反应热）

B．氢氧化钠的稀溶液与浓硫酸反应时生成1mol水时的能量变化就是中和热

C．测中和热时所用的盐酸和氢氧化钠溶液的浓度一般是相同的

D．测中和热时通过环形玻璃搅拌棒的上下移动使溶液混合均匀

解析：

选D。

未注明物质的聚集状态，所以A错误；浓硫酸稀释时放热，所以B错误；测中和热时为了使反应进行充分，一般让酸或碱中的一种物质过量，所以C错误；环形玻璃搅拌棒是通过上下移动使溶液混合均匀的，所以D正确。

5．（2017·福州八校联考）下列中和反应的热化学方程式可用H＋（aq）＋OH－（aq）===H2O（l）　ΔH＝－57.3kJ·mol－1来表示的是（　　）

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

B.

H2SO4（浓，aq）＋NaOH（aq）===

Na2SO4（aq）＋H2O（l）　ΔH＝－Q2kJ·mol－1

C．HNO3（aq）＋NaOH（aq）===NaNO3（aq）＋H2O（l）　ΔH＝－Q3kJ·mol－1

D．H2SO4（aq）＋Ba（OH）2（aq）===BaSO4（s）＋2H2O（l）　ΔH＝－Q4kJ·mol－1

解析：

选C。

CH3COOH是弱电解质，电离过程会吸热，故A错误；浓H2SO4稀释时要放热，故B错误；H2SO4和Ba（OH）2反应过程中除了氢离子和氧氧根离子反应放热，硫酸钡沉淀的生成也伴随有热量变化，故D错误。

6．已知：

H2（g）＋F2（g）===2HF（g）　ΔH＝－270kJ·mol－1。

下列说法正确的是（　　）

A．2L氟化氢气体分解成1L氢气和1L氟气吸收270kJ热量

B．1mol氢气与1mol氟气反应生成2mol液态氟化氢放出的热量小于270kJ

C．在相同条件下，1mol氢气与1mol氟气的能量总和大于2mol氟化氢气体的能量

D．1个氢气分子与1个氟气分子反应生成2个氟化氢分子放出270kJ热量

解析：

选C。

由题中的热化学方程式可知，1mol氢气与1mol氟气反应生成2mol气态氟化氢放出的热量为270kJ，而从气态的氟化氢转化为液态的氟化氢还要放出热量，所以热量应大于270kJ，B错误；由于反应为放热反应，所以在相同条件下，1mol氢气与1mol氟气的能量总和大于2mol氟化氢气体的能量，C正确。

7．下列热化学方程式书写正确的是（　　）

A．2SO2＋O2

2SO3　ΔH＝－196.6kJ·mol－1

B．4H2（g）＋2O2（g）===4H2O（l）ΔH＝－1143.2kJ·mol－1

C．C（s）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH＝＋393.5kJ

D．C（s）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH＝＋393.5kJ·mol－1

解析：

选B。

A中未注明各物质的聚集状态，C、D中ΔH的符号错误，放热反应的ΔH<0，且C中ΔH的单位也错误。

8．沼气是一种能源，它的主要成分是CH4，0.5molCH