高中化学《热化学方程式 中和热的测定》导学案+课时作业.docx

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高中化学《热化学方程式中和热的测定》导学案+课时作业

第2课时　热化学方程式　中和热的测定

[明确学习目标]　1.了解热化学方程式的含义。

2.掌握热化学方程式的书写。

3.通过中和反应反应热的测定，初步学习测定反应热的实验方法。

一、热化学方程式

1．概念

表示参加反应的物质的

物质的量和反应热的关系的化学方程式。

2．意义

（1）热化学方程式既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。

（2）热化学方程式H2（g）＋

O2（g）===H2O（l）　

ΔH＝－285.8kJ·mol－1，表示在25℃、101kPa时，1molH2与

molO2完全反应生成

液态水时

放出的热量是285.8kJ。

3．书写原则

（1）热化学方程式的化学计量数只表示

物质的量，不表示

分子个数，可以用整数也可以用

分数。

（2）必须注明物质的

聚集状态、ΔH的“

＋、－”和单位。

（3）对于相同反应，ΔH的数值必须与

化学计量数对应。

二、中和热的测定

1．中和热

（1）概念：

在

稀溶液中，酸和碱发生中和反应生成

1mol水所放出的热量。

（2）强酸与强碱稀溶液反应的热化学方程式：

H＋（aq）＋OH－（aq）===H2O（l）　ΔH＝

－57.3kJ·mol－1。

2．中和热的测定

（1）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。

（2）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－1盐酸、0.55mol·L－1NaOH溶液。

（3）测量步骤

（4）数据处理

ΔH＝－

kJ·mol－1

其中（m1＋m2）表示

溶液质量，c为

比热容，c＝4.18J·（g·℃）－1。

1．热化学方程式与普通化学方程式有何区别？

提示：

物质的状态和

条件标注不同

热化学方程式要注明物质的聚集状态，等号上方不标注条件，而普通化学方程式中不需注明所有物质的状态，但一定要注明条件

能量表示

不同

在热化学方程式的右端要注明焓变，而普通化学方程式不需注明

化学计量数

不同

热化学方程式中的化学计量数可以是整数，也可以是分数，而普通化学方程式中的化学计量数只能是整数

意义

不同

热化学方程式不仅表明了化学反应中物质的变化，也表明了化学反应中能量的变化，而普通化学方程式只表明了化学反应中的物质变化

2．热化学方程式为什么要注明物质的聚集状态？

提示：

反应过程中能量变化：

ΔH＝H生成物－H反应物。

物质的聚集状态不同，物质所具有的能量就不同，因此，必须注明物质的聚集状态。

3．不能用铜质搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒原因是什么？

若用醋酸代替盐酸进行中和热的测量，放出的热量会减小还是增大？

提示：

因为铜质搅拌棒导热太快，会造成一些热量散失，引起误差；醋酸是弱电解质，电离吸收热量，因此测量反应放出的热量会减小。

4．为什么用0.55mol·L－1NaOH溶液，不用0.50mol·L－1的NaOH溶液？

提示：

实验过程中碱稍稍过量，保证0.50mol·L－1的盐酸完全被NaOH中和。

一、书写热化学方程式应注意的事项

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。

2．ΔH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，单位不变。

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。

[即时练]

1．已知充分燃烧ag乙炔（C2H2）气体时生成1mol二氧化碳气体和液态水，并放出bkJ热量，则乙炔燃烧的热化学方程式书写正确的是（　　）

A．2C2H2（g）＋5O2（g）===4CO2（g）＋2H2O（l）ΔH＝－4bkJ/mol

B．C2H2（g）＋

O2（g）===2CO2（g）＋H2O（l）ΔH＝2bkJ/mol

C．2C2H2（g）＋5O2（g）===4CO2（g）＋2H2O（l）ΔH＝－2bkJ/mol

D．2C2H2（g）＋5O2（g）===4CO2（g）＋2H2O（l）ΔH＝bkJ/mol

答案　A

解析　由原子守恒可知，“生成1mol二氧化碳气体”时参加反应的乙炔的物质的量为0.5mol，即0.5molC2H2完全燃烧生成液态的水和二氧化碳气体时放出bkJ的热量，则2molC2H2参加反应时，ΔH应为－4bkJ/mol；B项中应为ΔH＝－2bkJ/mol；综上知选项A正确。

2．写出下列反应的热化学方程式：

（1）1molC2H5OH（l）完全燃烧生成CO2（g）和H2O（l），放出1366.8kJ热量：

_________________________________。

（2）1molC（石墨）与适量H2O（g）反应生成CO（g）和H2（g），吸收131.3kJ热量：

_________________________________。

（3）1.7gNH3（g）发生催化氧化反应生成气态产物，放出22.67kJ的热量：

________________________________。

答案　

（1）C2H5OH（l）＋3O2（g）===2CO2（g）＋3H2O（l）ΔH＝－1366.8kJ·mol－1

（2）C（石墨，s）＋H2O（g）===CO（g）＋H2（g）

ΔH＝＋131.3kJ·mol－1

（3）NH3（g）＋

O2（g）===NO（g）＋

H2O（g）

ΔH＝－226.7kJ·mol－1

解析　根据反应物的物质的量及放出或吸收的热量，要写出热化学方程式，关键是要确定与方程式中的化学计量数相对应的ΔH。

（3）1.7gNH3的物质的量为0.1mol，则1molNH3完全反应放出的热量为226.7kJ。

那么相应的热化学方程式为NH3（g）＋

O2（g）===NO（g）＋

H2O（g）　ΔH＝－226.7kJ·mol－1。

规律方法

热化学方程式正误判断的方法——“五看法”

二、中和热的测定步骤和注意事项

1．实验步骤

（1）组装量热计：

大小烧杯口要相平，烧杯间要填满隔热材料。

（2）往小烧杯中加入50mL0.50mol·L－1的盐酸，并用温度计测量盐酸的温度。

（3）用量筒量取50mL0.55mol·L－1的NaOH溶液，并测量温度。

（4）将NaOH溶液迅速倒入小烧杯中，盖好盖板，并用环形玻璃搅拌棒充分搅拌，读取混合液的最高温度。

（5）再重复实验两次并把记录的数据填入下表空格中

（6）中和热的计算

ΔH＝－

kJ·mol－1。

2．注意事项

（1）实验中要用强酸、强碱的稀溶液（0.1～0.5mol·L－1）。

（2）操作时动作要快，尽量减少热量的损失，使用绝热装置，避免热量散发到反应体系外。

（3）测量盐酸的温度后，要将温度计上的酸冲洗干净后，再测量NaOH溶液的温度，避免酸、碱在温度计的表面反应放热而影响测量结果。

（4）读取中和反应的温度（t2）是反应混合液的最高温度。

（5）强酸与强碱溶液中和热ΔH＝－57.3kJ·mol－1，与强酸、强碱的用量无关。

[即时练]

3．为了测定酸碱中和反应的反应热，计算时至少需要的数据是（　　）

①酸溶液的浓度和体积　②碱溶液的浓度和体积　③比热容　④反应后溶液的质量　⑤生成水的物质的量　⑥反应前后温度的变化　⑦操作所需的时间

A．①②③⑥B．①③④⑤

C．③④⑤⑥D．全部

答案　C

解析　根据计算公式ΔH＝－

×10－3kJ·mol－1可知，C项正确。

4.50mL0.50mol·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。

回答下列问题：

（1）实验时用环形玻璃搅拌棒搅拌溶液的方法是____________________，不能用金属搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒的理由是____________________。

（2）理论上稀的强酸溶液与强碱溶液反应生成1mol水时放出57.3kJ的热量，写出表示稀硫酸和稀氢氧化钠溶液反应的中和热的热化学方程式：

___________。

（3）大烧杯上有硬纸板，上面有两个小孔，两个小孔不能开得过大，其原因是

______________________________。

反应需要测量温度，每次测量温度后都必须采取的操作是_____________。

答案　

（1）上下轻轻搅动　金属传热快，热量损失大

（2）NaOH（aq）＋

H2SO4（aq）===

Na2SO4（aq）＋H2O（l）　ΔH＝－57.3kJ·mol－1

（3）减少热量损失'用水将温度计冲洗干净

解析　

（1）环形玻璃搅拌棒上下移动搅拌的面积大，范围广，使反应物混合均匀，保证溶液上下温度一致；金属具有导热性，使反应热损失，还可能与溶液反应。

规律方法

中和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

本课归纳总结

　　　　1.热化学方程式书写“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）注明反应热的正、负号、数值和单位。

2．中和热测定

1．已知热化学方程式2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）　ΔH1＝－571.6kJ·mol－1，则关于热化学方程式2H2O（l）===2H2（g）＋O2（g）　ΔH2＝？

的说法正确的是（　　）

A．热化学方程式中化学计量数即可表示分子个数又可表示物质的量

B．该反应ΔH2大于零

C．该反应ΔH2＝－571.6kJ·mol－1

D．该反应与上述反应属于可逆反应

答案　B

解析　该反应中化学计量数只表示物质的量，不表示微粒数，故A错误；由题意知2H2O（l）===2H2（g）＋O2（g）　ΔH2＝＋571.6kJ·mol－1，该反应ΔH大于零，故B正确，C错误；可逆反应是指相同条件下，正、逆反应同时进行的反应，氢气燃烧和水分解反应条件不同，不是可逆反应，故D错误。

2．0.5molCH4完全燃烧生成CO2和液态水时放出445kJ的热量，则下列热化学方程式中正确的是（　　）

A．2CH4（g）＋4O2（g）===2CO2（g）＋4H2O（l）　ΔH＝＋890kJ·mol－1

B．CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l）　ΔH＝＋890kJ·mol－1

C．CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l）　ΔH＝－890kJ·mol－1

D．CH4（g）＋O2（g）===CO2（g）＋H2O（l）　ΔH＝－890kJ·mol－1

答案　C

解析　根据信息，1mol甲烷完全燃烧放出的热量为445/0.5kJ＝890kJ，此反应是放热反应，即ΔH<0，CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l）　ΔH＝－890kJ·mol－1，故C正确。

3．下列热化学方程式书写正确的是（　　）

A．C（s）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH＝＋393.5kJ/mol

B．2SO2＋O2===2SO3　ΔH＝－196.6kJ/mol

C．H2（g）＋

O2（g）===H2O（l）　ΔH＝－285.8kJ/mol

D．2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）　ΔH＝－571.6kJ

答案　C

解析　A项，碳燃烧的反应是放热反应，应为C（s）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH＝－393.5kJ·mol－1，错误；B项，反应的热化学方程式为2SO2（g）＋O2（g）===2SO3（g）　ΔH＝－196.6kJ·mol－1，错误；C项正确；D项，反应的热化学方程式为2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）　ΔH＝－571.6kJ·mol－1，错误。

4．1g碳与适量水蒸气反应生成CO和H2，需吸收10.94kJ热量，此反应的热化学方程式为（　　）

A．C＋H2O===CO＋H2　ΔH＝＋131.3kJ·mol－1

B．C（s）＋H2O（g）===CO（g）＋H2（g）　ΔH＝＋10.94kJ·mol－1

C．C（s）＋H2O（l）===CO（g）＋H2（g）　ΔH＝＋131.3kJ·mol－1

D．C（s）＋H2O（g）===CO（g）＋H2（g）　ΔH＝＋131.3kJ·mol－1

答案　D

解析　由1g碳与适量水蒸气反应生成CO和H2，需吸收10.94kJ热量，则1mol碳与水蒸气反应，吸收10.94kJ×12＝131.28kJ，则此反应的热化学方程式为C（s）＋H2O（g）===CO（g）＋H2（g）　ΔH＝＋131.28kJ·mol－1，故选D。

5．充分燃烧一定量的丁烷生成CO2和液态水，放热QkJ，经测定生成的CO2恰好被100mL5mol·L－1的KOH溶液吸收生成KHCO3，则热化学方程式：

C4H10（g）＋

O2（g）===4CO2（g）＋5H2O（l）的ΔH为（　　）

A．－16QkJ·mol－1B．＋16QkJ·mol－1

C．－8QkJ·mol－1D．＋8QkJ·mol－1

答案　C

解析　n（KOH）＝0.1L×5mol·L－1＝0.5mol，则由CO2～KOH～KHCO3可知，n（CO2）＝0.5mol，生成0.5molCO2时放出的热量为QkJ，据反应方程式C4H10（g）＋

O2（g）===4CO2（g）＋5H2O（l）可知生成4molCO2时放出的热量为

＝8QkJ，故选C。

6．肼（N2H4）又称联氨，在常温下是一种可燃性的液体，可用作火箭燃料。

已知在101kPa时，1gN2H4在氧气中完全燃烧生成氮气和H2O（l），放出19.5kJ热量（25℃时），表示N2H4燃烧的热化学方程式是____________________________。

答案　N2H4（l）＋O2（g）===N2（g）＋2H2O（l）　ΔH＝－624kJ·mol－1

解析　写热化学方程式通常用三步法：

第一步正确书写出化学反应方程式，第二步补加状态，第三步计算补充焓变。

化学反应方程式：

N2H4＋O2===N2＋2H2O；补加状态：

N2H4（l）＋O2（g）===N2（g）＋2H2O（l）；计算反应的焓变：

1gN2H4燃烧放出19.5kJ热量，1molN2H4燃烧放出热量Q＝32×19.5kJ＝624kJ，反应放热ΔH为“－”，热化学方程式：

N2H4（l）＋O2（g）===N2（g）＋2H2O（l）　ΔH＝－624kJ·mol－1。

[A篇　对点强化训练]

知识点一　热化学方程式

1．对于一个特定反应的焓变（ΔH），下列说法错误的是（　　）

A．与反应方程式的书写有关

B．与反应物和生成物的能量有关

C．与反应物和生成物的化学键有关

D．与是否使用催化剂有关

答案　D

解析　焓变取决于反应物与生成物的相对能量的大小，它等于反应物中化学键断裂时吸收的总能量与生成物中化学键形成时放出的总能量的差，与化学方程式中各物质的化学计量数成正比；与是否使用催化剂无关。

2．含NaOH20.0g的稀溶液与足量的稀盐酸反应，放出28.7kJ的热量，表示该反应的热化学方程式是（　　）

A．NaOH（aq）＋HCl（aq）===NaCl（aq）＋H2O（l）

ΔH＝＋28.7kJ·mol－1

B．NaOH（aq）＋HCl（aq）===NaCl（aq）＋H2O（l）

ΔH＝－28.7kJ·mol－1

C．NaOH（aq）＋HCl（aq）===NaCl（aq）＋H2O（l）

ΔH＝＋57.4kJ·mol－1

D．NaOH（aq）＋HCl（aq）===NaCl（aq）＋H2O（l）

ΔH＝－57.4kJ·mol－1

答案　D

解析　含NaOH20.0g的稀溶液与足量的稀盐酸反应，放出28.7kJ的热量，则含1molNaOH的稀溶液与足量稀盐酸反应，放出57.4kJ的热量，D项正确。

3．下列说法或表示法正确的是（　　）

A．氢气与氧气反应生成等量的水蒸气和液态水，前者放出热量多

B．需要加热的反应说明它是吸热反应

C．在稀溶液中：

H＋（aq）＋OH－（aq）===H2O（l）　ΔH＝－57.3kJ·mol－1，若将含0.5molH2SO4的稀硫酸与含1molNaOH的稀溶液混合，放出的热量等于57.3kJ

D．1molS完全燃烧放热297.3kJ，热化学方程式为S＋O2===SO2　ΔH＝－297.3kJ·mol－1

答案　C

解析　A项，水蒸气的能量比液态水的能量高，生成水蒸气放出的热量少，错误；B项，有些放热反应也需要加热，错误；C项，稀硫酸和氢氧化钠反应生成1molH2O，放出的热量是中和热，正确；D项，热化学方程式应该注明物质的状态，错误。

4．根据碘与氢气反应的热化学方程式

（ⅰ）I2（g）＋H2（g）2HI（g）　

ΔH＝－9.48kJ·mol－1

（ⅱ）I2（s）＋H2（g）2HI（g）　

ΔH＝＋26.48kJ·mol－1

下列判断正确的是（　　）

A．254gI2（g）中通入2gH2（g），反应放热9.48kJ

B．1mol固态碘与1mol气态碘所含的能量相差17.00kJ

C．反应（ⅰ）的产物比反应（ⅱ）的产物稳定

D．反应（ⅱ）的反应物总能量比反应（ⅰ）的反应物总能量低

答案　D

解析　因H2（g）＋I2（g）2HI（g）为可逆反应，故254gI2与2gH2不可能完全反应生成2molHI，放出的热量小于9.48kJ，A项错误；1mol固态碘与1mol气态碘所含的能量差为9.48kJ－（－26.48）kJ＝35.96kJ，B项错误；产物相同均为HI（g），稳定性一致，C项错误；因反应物中氢气相同，而固态碘比气态碘所含的能量低，故D项正确。

5．1g火箭燃料N2H4（g）燃烧，生成N2（g）和H2O（g），同时放出16.7kJ的热量，表示该反应的热化学方程式正确的是（　　）

A．N2H4＋O2===N2＋2H2OΔH＝－534.4kJ·mol－1

B．N2H4＋O2===N2＋2H2OΔH＝－1068.8kJ·mol－1

C．N2H4（g）＋O2（g）===N2（g）＋2H2O（g）ΔH＝－534.4kJ·mol－1

D.

N2H4（g）＋

O2（g）===

N2（g）＋H2O（g）ΔH＝＋267.2kJ·mol－1

答案　C

解析　1gN2H4（g）燃烧放出16.7kJ热量，则1mol（32g）N2H4（g）燃烧放出热量534.4kJ，根据书写热化学方程式的要求知C正确。

知识点二　中和热的测定

6．运用中和反应反应热的测定方法，即保温、隔热的条件下，向盛有20mL2.08mol·L－1NaOH溶液的试管中分五次加入1～5mL未知浓度的H2SO4溶液（边加边振荡，每次加入1mL）后，测得溶液的温度分别是1.4℃、2.5℃、4.2℃、5.2℃、5.18℃，则该硫酸溶液的物质的量浓度约是（　　）

A．20.8mol·L－1B．6.9mol·L－1

C．5.2mol·L－1D．4.16mol·L－1

答案　C

解析　滴加H2SO4，溶液温度最高时NaOH和H2SO4恰好中和，此时用去H2SO4为4mL。

设H2SO4的物质的量浓度为cmol·L－1，

则20×10－3L×2.08mol·L－1＝c×4×10－3L×2，

c＝5.2mol·L－1。

7．下列有关中和热的说法正确的是（　　）

A．中和热的热化学方程式：

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

B．准确测量中和热的实验过程中，至少需测定温度4次

C．环形玻璃搅拌棒材料若用铜代替，则测量出的中和热数值偏小

D．若稀酸溶液中H＋与稀碱溶液中OH－的物质的量相等，则所测中和热数值更准确

答案　C

解析　A项，H＋和OH－不能用l符号，应该用aq，错误；B项，每次实验中需要测量NaOH溶液的温度，盐酸的温度和反应后的温度，为减小误差，实验至少要再重复操作2次，所以至少9次，错误；C项，铜容易导热，使热量损失，所以测量的中和热数值偏小，正确；D项，当酸和碱中的H＋和OH－物质的量相等时，实验过程中稍有误差就不能确定产生水的量，一般都是有一种物质稍微过量，错误。

8．下列仪器在测定稀盐酸和氢氧化钠稀溶液中和反应反应热的实验中没有使用到的是（　　）

①大、小烧杯　②容量瓶　③量筒　④环形玻璃搅拌棒

⑤试管　⑥温度计　⑦蒸发皿　⑧托盘天平

A．①②⑥⑦B．②⑤⑦⑧

C．②③⑦⑧D．③④⑤⑦

答案　B

解析　中和反应反应热测定实验中用到大、小烧杯、温度计、量筒、环形玻璃搅拌棒，没有用到容量瓶、试管、蒸发皿和托盘天平，故B项正确。

9．强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热效应为H＋（aq）＋OH－（aq）===H2O（l）'ΔH＝－57.3kJ·mol－1。

分别向1L0.5mol·L－1的NaOH溶液中加入①浓硫酸、②稀硫酸、③稀盐酸，恰好完全反应的热效应分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3，下列关系正确的是（　　）

A．ΔH1>ΔH2>ΔH3B．ΔH1<ΔH2<ΔH3

C．ΔH1<ΔH2＝ΔH3D．ΔH1＝ΔH2<ΔH3

答案　C

解析　三者都是放热反应，ΔH均小于0，浓硫酸遇水放热，所以浓硫酸对应的反应放热最多，ΔH1最小。

②和③的反应热相等。

[B篇　综合提升训练]

10．航天飞船可用肼（N2H4）和过氧化氢（H2O2）为动力源。

已知1g液态肼和足量液态过氧化氢反应生成氮气和水蒸气时放出20.05kJ的热量。

下列说法中错误的是（　　）

A．该反应中肼作还原剂

B．液态肼与过氧化氢的反应，反应物总能量低于生成物总能量

C．该动力源的突出优点之一是生成物对环境无污染

D．肼和过氧化氢反应的热化学方程式：

N2H4（l）＋2H2O2（l）===N2（g）＋4H2O（g）

ΔH＝－641.6kJ·mol－1

答案　B

解析　液态肼与过氧化氢的反应为放热反应，反应物总能量高于生成物总能量，B错误。

11．在常温常压时，充分燃烧一定量的丁烷（C4H10）气体，放出热量QkJ（Q＞0），将生成的二氧化碳全部通入足量NaOH溶液中，发生的反应为CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O，共消耗了4mol·L－1的NaOH溶液200mL。

则此条件下，下列热化学方程式正确的是（　　）

A．C4H10（g）＋

O2（g）===4CO2（g）＋5H2O（l）ΔH＝－QkJ·mol－1

B．C4H10（g）＋

O2（g）===4CO2（g）＋5H2O（l）ΔH