学年高二化学苏教版选修4学案专题1 第一单元 第2课时 反应热的测量.docx

学年高二化学苏教版选修4学案专题1 第一单元 第2课时 反应热的测量.docx

《学年高二化学苏教版选修4学案专题1 第一单元 第2课时 反应热的测量.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《学年高二化学苏教版选修4学案专题1 第一单元 第2课时 反应热的测量.docx（20页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

学年高二化学苏教版选修4学案专题1第一单元第2课时反应热的测量

第2课时　反应热的测量

[学习目标定位]　1.正确认识中和热的概念。

2.通过中和热的测定，初步学会测定化学反应反应热的实验方法，会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实验误差。

1．已知1molC和1molH2O（g）反应生成1molCO和1molH2，需吸收131.5kJ的热量，则该反应的反应热ΔH＝131.5_kJ·mol－1。

该反应的热化学方程式是C（s）＋H2O（g）===CO（g）＋H2（g）　ΔH＝131.5kJ·mol－1。

2．已知热化学方程式：

N2H4（g）＋O2（g）===N2（g）＋2H2O（g）　ΔH＝－534kJ·mol－1

（1）该反应是放热（填“放热”或“吸热”）反应，判断的依据是ΔH为负值。

（2）当反应的热量变化为2136kJ时，参加反应的N2H4质量是128_g。

3．丙烷（C3H8）是一种气体燃料。

标准状况下，22.4L丙烷完全燃烧生成二氧化碳和液态水时，放出热量2220.0kJ。

（1）该反应的热化学方程式是C3H8（g）＋5O2（g）===3CO2（g）＋4H2O（l）　ΔH＝－2220.0kJ·mol－1。

（2）1.1kg丙烷完全燃烧放出的热量是55_500.0_kJ。

4．中和反应的概念是酸和碱反应生成盐和水的反应，实质是酸电离产生的H＋与碱电离产生的OH－结合成H2O，强酸和强碱反应生成可溶性盐和水的离子方程式为H＋＋OH－===H2O。

探究点一　中和反应的反应热（中和热）

1．写出下列反应的化学方程式：

（1）将0.02mol·L－1盐酸与0.02mol·L－1氢氧化钠溶液等体积混合：

HCl＋NaOH===NaCl＋H2O。

（2）将0.01mol·L－1硫酸与0.02mol·L－1氢氧化钠溶液等体积混合：

H2SO4＋2NaOH===Na2SO4＋2H2O。

2．上述两反应，若从物质类别的变化分析，其反应类型是中和反应；若从能量的变化分析，其反应类型是放热反应。

3．上述两反应的离子方程式是H＋＋OH－===H2O，两反应过程中的热量变化相同（填“相同”或“不同”），你判断的依据是参加两反应的H＋、OH－的数目都相同。

[归纳总结]

（1）中和热的概念是酸和碱在稀溶液中发生中和反应生成1_mol_H2O（l）时的反应热。

（2）强酸和强碱在稀溶液中发生中和反应时，1molH＋和1molOH－反应生成1mol液态H2O，放出57.3kJ的热量，表示为H＋（aq）＋OH－（aq）===H2O（l）　ΔH＝－57.3kJ·mol－1。

[活学活用]

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．测定中和热时可用稀硫酸和稀Ba（OH）2溶液

答案　C

解析　本题考查的是中和热的概念，关键是记清楚有关中和热的问题。

中和热是指稀酸、稀碱发生中和反应生成1molH2O（l）时所放出的热量，故C说法正确；H2SO4和Ba（OH）2反应时，除生成水外，还有BaSO4沉淀生成，所以其反应热不是中和热，D错误。

2．已知强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热化学方程式为H＋（aq）＋OH－（aq）===H2O（l）　ΔH＝－57.3kJ·mol－1，又知电解质的电离是吸热过程。

向1L0.5mol·L－1的NaOH溶液中加入下列物质：

①稀醋酸；②浓硫酸；③稀硝酸，恰好完全反应。

其焓变ΔH1、ΔH2、ΔH3的关系是（　　）

A．ΔH1>ΔH2>ΔH3B．ΔH1<ΔH3<ΔH2

C．ΔH1＝ΔH3>ΔH2D．ΔH1>ΔH3>ΔH2

答案　D

解析　因为稀醋酸是弱酸，难电离，电离时吸热，浓硫酸溶于水时放热，故中和反应时放出的热量Q（浓硫酸）>Q（稀硝酸）>Q（稀醋酸），又因放热反应中，ΔH为负值，即ΔH＝－Q，故ΔH2<ΔH3<ΔH1，因而选D。

探究点二　中和反应反应热的测定

1．中和反应反应热可以用实验的方法测得。

先将反应器置于绝热容器中，然后在反应器内将酸、碱稀溶液混合，发生中和反应，放出的热传入水（稀溶液）中，测量出水（稀溶液）的温度变化，根据水的质量、比热容等可求出反应放出的热量。

2．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50_mL量筒（2只）。

3．实验测量数据

（1）初始温度（t1）

用一量筒量取50mL0.50mol·L－1盐酸，倒入简易量热计中并测量其温度；用另一量筒量取50mL0.50mol·L－1NaOH溶液并测量其温度，取两温度平均值为t1。

（2）终止温度（t2）

把量筒中的NaOH溶液迅速倒入盛有盐酸的简易量热计中，立即盖上盖板。

用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动溶液，并准确读取混合溶液的最高温度，记录终止温度为t2。

（3）重复实验操作三次，记录每次的实验数据，取其平均值作为计算依据。

4．实验数据处理

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－1·℃－1，忽略量热计的比热容。

该实验中盐酸和NaOH溶液反应放出的热量是0.418（t2－t1）kJ，中和热为16.72（t2－t1）kJ·mol－1（或ΔH＝－

kJ·mol－1）。

[归纳总结]

中和反应热的测定实验步骤

[活学活用]

3．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－1盐酸倒入小烧杯中，测出盐酸温度；②用另一量筒量取50mL0.55mol·L－1NaOH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）为什么所用NaOH溶液要稍过量？

_______________________________________

________________________________________________________________________。

（2）倒入NaOH溶液的正确操作是__________（填序号）。

A．沿玻璃棒缓慢倒入

B．分三次少量倒入

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________（填序号）。

A．用温度计小心搅拌

B．揭开硬纸片用玻璃棒搅拌

C．轻轻地振荡烧杯

D．用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒轻轻地搅动

（4）现将一定量的稀氢氧化钠溶液、稀氢氧化钙溶液、稀氨水分别和1L1mol·L－1的稀盐酸恰好完全反应，其反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3，则ΔH1、ΔH2、ΔH3的大小关系为________________。

（5）假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1g·cm－3，又知中和反应后生成溶液的比热容c＝4.18J·g－1·℃－1。

为了计算中和热，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

1

20.0

20.1

23.2

2

20.2

20.4

23.4

3

20.5

20.6

23.6

依据该学生的实验数据计算，该实验测得的中和热ΔH＝__________（结果保留一位小数）。

（6）________（填“能”或“不能”）用Ba（OH）2溶液和硫酸代替氢氧化钠溶液和盐酸，理由是________________________________________________________________________。

答案　

（1）确保盐酸被完全中和　

（2）C　（3）D

（4）ΔH1＝ΔH2<ΔH3　（5）－51.8kJ·mol－1

（6）不能　H2SO4与Ba（OH）2反应生成BaSO4沉淀的生成热会影响反应的反应热

解析　

（1）在中和热的测定实验中为了确保反应物被完全中和，常常使加入的一种反应物稍微过量一些。

（2）为了减小热量损失，倒入NaOH溶液应该一次迅速倒入。

（3）使盐酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作：

用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒轻轻地搅动。

（4）稀氢氧化钠溶液和稀氢氧化钙溶液中溶质都完全电离，它们的中和热相同，稀氨水中的溶质是弱电解质，它与盐酸的反应中一水合氨的电离要吸收热量，故反应热的数值要小一些（注意中和热与ΔH的关系）。

（5）取三次实验的平均值代入公式计算即可。

（6）因为硫酸与Ba（OH）2溶液反应生成BaSO4沉淀的生成热会影响反应的反应热，故不能用Ba（OH）2溶液和硫酸代替氢氧化钠溶液和盐酸。

1．在测定中和热的实验中，下列说法正确的是（　　）

A．使用环形玻璃棒是为了加快反应速率，减小实验误差

B．为了准确测定反应混合溶液的温度，实验中温度计水银球应与小烧杯底部接触

C．用0.5mol·L－1NaOH溶液分别与0.5mol·L－1的盐酸、醋酸溶液反应，若所取的溶液体积相等，则测得的中和热数值相同

D．在测定中和热实验中需要使用的仪器有天平、量筒、量热计、滴定管、温度计

答案　A

解析　在中和热的测定中，使用环形玻璃棒搅拌，目的是使反应物混合均匀，加快反应，减小误差，A正确；B项中温度计水银球不能接触烧杯底部，B错；C项中CH3COOH为弱酸，电离吸热，故测得的中和热比用盐酸时数值小，C错；D项中仪器中不需要天平、滴定管，D错。

2．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

答案　C

解析　分次加入混合时，容易造成热量损失，使测试结果不准确。

3．中和热是在稀溶液中，强酸、强碱发生中和反应生成1mol液态水时放出的热量，中和热为57.3kJ·mol－1。

下列热化学方程式中正确的是（　　）

A．HNO3（aq）＋KOH（aq）===H2O（l）＋KNO3（aq）

ΔH>－57.3kJ·mol－1

B．HNO3（aq）＋NH3·H2O（aq）===H2O（l）＋NH4NO3（aq）

ΔH<－57.3kJ·mol－1

C．CH3COOH（aq）＋KOH（aq）===H2O（l）＋CH3COOK（aq）

ΔH<－57.3kJ·mol－1

D．CH3COOH（aq）＋NH3·H2O（aq）===H2O（l）＋CH3COONH4（aq）　ΔH>－57.3kJ·mol－1

答案　D

解析　A项中ΔH＝－57.3kJ·mol－1，A错；B、C两项中，NH3·H2O、CH3COOH为弱电解质，电离时需吸收热量，分别与强酸、强碱发生中和反应时，放出的热量小于57.3kJ，故ΔH>－57.3kJ·mol－1，B、C错。

4．已知HCN（aq）与NaOH（aq）反应的ΔH＝－12.1kJ·mol－1；HCl（aq）与NaOH（aq）反应的ΔH＝－55.6kJ·mol－1。

则HCN在水溶液中电离的ΔH等于（　　）

A．－67.7kJ·mol－1B．－43.5kJ·mol－1

C．43.5kJ·mol－1D．67.7kJ·mol－1

答案　C

解析　由题意可知①HCN（aq）＋OH－（aq）===H2O（l）＋CN－（aq）　ΔH＝－12.1kJ·mol－1；②H＋（aq）＋OH－（aq）===H2O（l）　ΔH＝－55.6kJ·mol－1。

对比①②两个热化学方程式可知，反应①比反应②放热少的原因是HCN是弱酸，电离过程吸热。

1molHCN与NaOH反应比1molHCl与NaOH反应时少放出43.5kJ的热量，故HCN在水溶液中电离的ΔH等于43.5kJ·mol－1，所以选C。

5．已知H＋（aq）＋OH－（aq）===H2O（l）　ΔH＝－57.3kJ·mol－1，回答下列问题。

（1）用含20gNaOH的稀溶液跟足量稀盐酸反应放出________kJ的热量。

（2）用含2molH2SO4的稀溶液跟足量稀NaOH反应，此反应的中和热ΔH为______________。

（3）如果将

（1）反应中的稀盐酸换成稀醋酸，反应放出的热量________（填“大于”、“小于”或“等于”）

（1）中反应放出的热量。

答案　

（1）28.65　

（2）－57.3kJ·mol－1　（3）小于

解析　

（1）

＝0.5mol，所以0.5molNaOH与足量稀盐酸反应放出的热量为0.5mol×57.3kJ·mol－1＝28.65kJ。

（2）据中和热的定义可知，中和热与强酸、强碱的物质的量的多少无关，中和热ΔH为－57.3kJ·mol－1。

（3）因醋酸为弱酸，用NaOH中和时，需不断地电离出H＋，而电离过程中要吸收热量，故反应放出的热量会减小。

[基础过关]

一、中和反应的反应热

1．已知H＋＋OH－===H2O生成1molH2O放出热量57.3kJ，下列反应中能放出57.3kJ热量的是（　　）

A．1mol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与95%浓硫酸反应生成1mol水

答案　C

解析　A放出热量应为2mol×57.3kJ·mol－1；B放出热量应略小于57.3kJ，因弱酸、弱碱在水中电离要吸收一部分热量，故多数强酸与弱碱、弱酸与强碱的中和反应热数值小于57.3kJ。

酸与碱的浓度不能太大，否则中和热数值会偏大，故D错。

2．含有11.2gKOH的稀溶液与1L0.1mol·L－1的H2SO4溶液反应，放出11.46kJ的热量，表示该反应的中和热的热化学方程式为（　　）

A．KOH（aq）＋

H2SO4（aq）===

K2SO4（aq）＋H2O（l）

ΔH＝－11.46kJ·mol－1

B．2KOH（aq）＋H2SO4（aq）===K2SO4（aq）＋2H2O（l）

ΔH＝－11.46kJ·mol－1

C．2KOH（aq）＋H2SO4（aq）===K2SO4（aq）＋2H2O（l）

ΔH＝－114.6kJ·mol－1

D．KOH（aq）＋

H2SO4（aq）===

K2SO4（aq）＋H2O（l）

ΔH＝－57.3kJ·mol－1

答案　D

解析　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，故答案为D。

二、中和反应反应热的测定

3．实验室进行中和热的测定实验时除需要量热计外，所用的其他仪器和试剂均正确的一组是（　　）

A．0.50mol·L－1盐酸，0.50mol·L－1NaOH溶液，100mL量筒1个

B．0.50mol·L－1盐酸，0.55mol·L－1NaOH溶液，100mL量筒2个

C．0.50mol·L－1盐酸，0.55mol·L－1NaOH溶液，50mL量筒1个

D．0.50mol·L－1盐酸，0.55mol·L－1NaOH溶液，50mL量筒2个

答案　D

解析　本实验中为了保证0.50mol·L－1的盐酸完全被中和，采用0.55mol·L－1NaOH溶液，使碱稍过量，故A项不符合；所需酸、碱量均为50mL，故B项不符合；酸、碱分别用不同的量筒量取，故C项不符合。

4．用50mL0.50mol·L－1盐酸和50mL0.50mol·L－1NaOH溶液反应，实验中测得起始温度为20.1℃，终止温度为23.4℃，反应后溶液的比热容为4.18J·g－1·℃－1，盐酸和NaOH溶液的密度都近似认为是1g·cm－3，则中和反应生成1mol水时放热（　　）

A．55.2kJB．391kJ

C．336kJD．1.38kJ

答案　A

解析　代入ΔH＝－

kJ·mol－1计算即可。

5．将V1mL1.00mol·L－1HCl溶液和V2mL未知浓度的NaOH溶液混合均匀后测量并记录溶液温度，实验结果如图所示（实验中始终保持V1＋V2＝50mL）。

下列叙述正确的是（　　）

A．做该实验时环境温度为22℃

B．该实验表明化学能可以转化为热能

C．NaOH溶液的浓度约为1.00mol·L－1

D．该实验表明有水生成的反应都是放热反应

答案　B

解析　从图中曲线可以看出，温度为22℃时，V1为5mL，则V2为45mL，此时已经开始发生反应，所以22℃一定不是室温，A错；曲线随V1增多而升高，随反应的进行，溶液温度升高，说明反应放热，化学能转化为热能，B正确；当V1＝30mL时温度最高，说明此时两者恰好完全反应，则c（NaOH）＝

＝1.5mol·L－1，C错；该实验不能证明有水生成的其他反应也是放热反应，D错。

三、反应热与物质能量的关系

6．已知25℃、101kPa下，石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为

C（石墨，s）＋O2（g）===CO2（g）

ΔH＝－393.51kJ·mol－1①

C（金刚石，s）＋O2（g）===CO2（g）

ΔH＝－395.41kJ·mol－1②

据此判断，下列说法正确的是（　　）

A．由石墨制备金刚石是吸热反应；石墨的能量比金刚石的低

B．由石墨制备金刚石是吸热反应；石墨的能量比金刚石的高

C．由石墨制备金刚石是放热反应；石墨的能量比金刚石的低

D．由石墨制备金刚石是放热反应；石墨的能量比金刚石的高

答案　A

解析　有两种方法可判断。

方法一：

反应中放出的热量＝反应物的总能量－生成物的总能量；方法二：

由①－②得C（石墨，s）===C（金刚石，s）　ΔH＝1.9kJ·mol－1，该反应为吸热反应，石墨的能量比金刚石的能量低，故选A。

7．下列依据热化学方程式得出的结论正确的是（　　）

A．已知2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）为放热反应，则SO2的能量一定高于SO3的能量

B．已知C（s，石墨）===C（s，金刚石）　ΔH>0，则金刚石比石墨稳定

C．已知H＋（aq）＋OH－（aq）===H2O（l）　ΔH＝－57.3kJ·mol－1，则任何酸碱中和反应的热效应均为57.3kJ

D．已知2C（s）＋2O2（g）===2CO2（g）　ΔH1；2C（s）＋O2（g）===2CO（g）　ΔH2，则ΔH1<ΔH2

答案　D

解析　A项中2molSO2和1molO2的总能量比2molSO3的能量高，但不能说SO2的能量高于SO3的能量；B项中石墨转化为金刚石，吸收能量，即金刚石的能量高于石墨，能量越高越不稳定，B项错误；C项中酸碱中和反应的热效应不仅与生成H2O的物质的量有关，还与酸、碱的浓度及强弱有关，C项错误；D项中，前者完全燃烧，后者未完全燃烧，故前者放出的能量多，但比较ΔH时应带符号比较，数值越大，ΔH越小，故ΔH1<ΔH2。

8．已知氯气、溴蒸气分别跟氢气反应的热化学方程式如下（Q1、Q2均为正值）：

H2（g）＋Cl2（g）===2HCl（g）　ΔH＝－Q1

H2（g）＋Br2（g）===2HBr（g）　ΔH＝－Q2

有关上述反应的叙述正确的是（　　）

A．Q1

B．生成物总能量均高于反应物总能量

C．生成1molHCl气体时放出Q1热量

D．1molHBr（g）具有的能量大于1molHBr（l）具有的能量

答案　D

解析　A项，Cl2比Br2活泼，等量的Cl2、Br2与H2反应，生成的HCl稳定性大于HBr，放出热量多，即Q1>Q2，A错；B项，因为Cl2、Br2与H2的反应为放热反应，所以生成物总能量小于反应物总能量，B错；C项，生成1molHCl气体放出热量为

，C错；D项，1molHBr（g）变为1molHBr（l）要放出热量，所以，1molHBr（g）具有的能量大于1molHBr（l）具有的能量，D正确。

[能力提升]

9．某实验小组用0.50mol·L－1NaOH溶液和0.50mol·L－1硫酸溶液进行中和热的测定。

Ⅰ.配制0.50mol·L－1NaOH溶液

（1）若实验中大约要使用245mLNaOH溶液，至少需要称量NaOH固体________g。

名称

托盘天平（带砝码）

小烧杯

坩埚钳

玻璃棒

药匙

量筒

仪器

序号

a

b

c

d

e

f

（2）从上图中选择称量NaOH固体所需要的仪器：

________（填字母）。

Ⅱ.测定稀硫酸和稀氢氧化钠中和热的实验装置如下图所示。

（1）写出该反应的热化学方程式（中和热为57.3kJ·mol－1）：

__________________________。

（2）取50mLNaOH溶液和30mL硫酸溶液进行实验，实验数据如下表。

①请填写下表中的空白：

温度

实验次数

起始温度t1/℃

终止温度t2/℃

温度差平均值（t2－t1）/℃

H2SO4

NaOH

平均值

1

26.2

26.0

26.1

30.1

2

27.0

27.4

27.2

31.2

3

25.9

25.9

25.9

29.8

4

26.4

26.2

26.3

30.4

②近似认为0.50mol·L－1NaOH溶液和0.50mol·L－1硫酸溶液的密度都是1g·cm－3，中和后生成溶液的比热容c＝4.18J·g－1·℃－1。

则中和热ΔH＝______________________________

（取小数点后一位）。

③上述实验数值结果与57.3kJ·mol－1有偏差，产生偏差的原因可能是____________（填字母）。

a．实验装置保温、隔热效果差

b．量取NaOH溶液的体积时仰视读数

c．分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中

d．用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定H2SO4溶液的温度

答案　Ⅰ.

（1）5.0　

（2）abe

Ⅱ.

（1）H2SO4（aq）＋2NaOH（aq）===Na2SO4（aq）＋2H2O（l）

ΔH＝－114.6kJ·mol－1

（2）①4.0　②－53.5kJ·mol－1　③acd

10．下表中的数据是断裂1mol物质中的化学键所消耗的能量（kJ）：

物质

Cl2

Br2

I2

H2

HCl

HI

HBr

键能/kJ·mol－1

243

193

151

436

431

298

366

根据上述数据回答

（1）～（4）题。

（1）下列物质本身具有的能量最低的是________（填字母，下同）

A．H2B．Cl2C．Br2D．I2

（2）下列氢化物本身具有的能量最低的是________

A．HClB．HBr

C．HID．HF

（3）X2＋H2===2HX（X代表Cl、Br、I）的反应是________反应（填“吸热”或“放热”）。