2013-2014学年高中化学选修四：专题一 第一单元 1-1-2 反应热的测量与计算 能源的充分利用 探究课件（苏教版选修4）.ppt

1、第2课时 反应热的测量与计算能源的充分利用同一化学反应的反应热受哪些因素的影响？提示 同一化学反应的反应热与参加反应的物质的物质的量、物质的聚集状态、反应条件有关。你是怎样理解化学反应中的能量变化的？提示 化学反应在生成新物质的同时，还伴随着能量的变化，而能量的变化通常表现为热量的变化。许多化学反应有放热现象，如可燃物的燃烧、铝与盐酸的反应等；也有的化学反应有吸热现象，如CaCO3、KMnO4等的分解。121.知道盖斯定律的内容。能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算。2.通过有关反应热计算的学习过程，掌握有关反应热计算的方法和技巧，以进一步提高计算能力。3.掌握并理解燃烧热的概念。4.了解我国

2、的能源状况，树立能源开发和利用新能源的意识。应热的测量(1)原理：中和反应的反应热Hcmtc：为体系的比热容，指单位质量的物质温度升高_所需吸收的能量。t：反应后与反应前的_。(2)仪器量热计笃学一 反应热的测量反1 温度差若一个化学反应由始态转化为终态可通过不同的【慎思1】途径(如图)，则H与H1、H2、H3、H4、H5 之间有何关系？提示HH1H2H3H4H5。内容一个化学反应，无论是一步完成，还是分几步完成，其总的热效应_。即化学反应的焓变只与反应的_和_有关，而与反应的_无关。笃学二盖斯定律1.完全相同始态途径终态2.理解途径角度相同质量的H2分别与O2完全反应时生成液态水和气态水，哪

3、一个放出的热量多？提示 设H2O(g)=H2O(l)放出的热量为Q，比较两者放出热量多少时可根据盖斯定律设计成如图过程：【慎思2】因为Q1Q2Q，所以Q1Q2。因此，生成液态水放出的热量多。概念_时，_纯物质_燃烧生成_的氧化物时所放出的热量。表达形式(1)符号：H为_(填“”或“”)或H_0。(2)单位：_。解释完全燃烧生成稳定的氧化物是指：C_，H2_，N_。意义例如：C的标准燃烧热为393.5 kJmol1，表示在_时，_ C完全燃烧生成_时放出393.5 kJ的热量。笃学三标准燃烧热1.234101 kPa1 mol完全稳定kJmol1CO2(g)H2O(l)N2(g)101 kPa1

4、 mol CO2已知下列热化学方程式：2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H483.6 kJmol1【慎思3】H241.8 kJmol12H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6 kJmol1则氢气的标准燃烧热H是 ()。A483.6 kJmol1B241.8 kJmol1C571.6 kJmol1D285.8 kJmol1解析 理解标准燃烧热的概念需抓住三个关键：101 kPa条件下，1 mol纯物质、完全燃烧生成稳定的氧化物这三个关键缺一不可。答案D中和热(1)概念：在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应生成1 mol H2O时的反应热(即所放出的热量)。(2)强酸、强碱稀溶液中和热的表

5、示方法：H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1。(3)理解时应注意稀溶液是指溶液浓度小，酸或碱都完全电离的状态。中和热不包括离子在水溶液中的生成热、物质的溶解热、电解质电离的吸热所伴随的热效应。中和反应的实质是H和OH结合生成H2O，若反应过程中有其他物质生成，这部分反应热也不在中和热内。要点一|中和热及其测定注意事项某实验小组设计用50 mL 1.0 molL1盐酸跟50 mL 1.1 molL1 NaOH溶液在如图装置中进行中和反应以测定中和热。请回答下列问题：(1)若因反应中有放热现象而造成少量盐酸在反应中挥发，则测得的中和热【例1】数值_(填“偏大”、“偏小”或“

6、不变”)。(2)实验中若改用60 mL 0.50 molL1盐酸与50 mL 0.55 molL1氢氧化钠溶液进行反应，与上述实验相比，所放出的热量_(填“相等”或“不相等”，下同)，所求的中和热_，理由是_。(3)该实验小组做了三次实验，每次取溶液50 mL，并记录原始数据如下：实验序号起始温度(t1)/终止温度(t2)/温差(t2t1)/盐酸NaOH溶液 平均值125.124.925.031.66.6225.125.125.131.86.7325.125.125.131.96.8已知盐酸、NaOH溶液的密度近似为1.00 gcm3，中和后混合液的比热容c4.18 J(g)1，则该反应的中和

7、热H_。解析 中和热测定实验主要注意如何防止或减少热量的散失，还要注意中和热的定义及中和热的计算。答案(1)偏小(2)不相等 相等 60 mL 0.50 molL1 盐酸和50 mL 0.55 molL1NaOH溶液反应能生成0.027 5 mol H3O，而50 mL0.50 molL1盐酸与50 mL 0.55 molL1NaOH溶液反应只能生成0.025 mol H2O，因此所放出的热量不同。但中和热是指酸与碱发生中和反应生成1 mol H2O时所放出的热量，与酸、碱的用量无关，因此所求中和热相等(3)56.01 kJmol1中和热的测定应注意以下几点(1)酸碱溶液应当用强酸、强碱的稀溶

8、液(0.1 molL10.5 molL1)测定中和热不能用浓酸或浓碱，因浓酸或浓碱溶于水一般都要放热。测定中和热时不能用弱酸或弱碱，因弱酸或弱碱在水溶液中不能完全电离，若改用弱酸或弱碱，它们电离时要吸收一部分热量。(2)要使用同一温度计分别先后测量酸、碱及混合液的温度时，测定一种溶液后必须用水冲洗干净并用滤纸擦干。温度计的水银球部分要完全浸入溶液中，且要稳定一段时间再记下读数。(3)实验中所用的盐酸和氢氧化钠溶液配好后要充分冷却至室温，才能使用。(4)操作时动作要快，尽量减少热量的散失。(5)实验时可使一种反应物稍过量，以保证另一反应物完全反应，生成1 mol H2O。但在计算时，应取二者中量

9、小的一种，因为过量的酸或碱并不参与中和反应。(6)重复实验三次，取其平均值，以减小误差。实验室利用如右图装置进行中和热的测定，请回答下列问题：(1)该图中有两处的仪器未画出，它们是：_、_。(2)在操作正确的前提下，提高中和热测定准确性的关键是：_。【体验1】(3)做一次完整的中和热测定实验，温度计需使用_次。(4)把温度为13，浓度为1.0 molL1的酸溶液和1.1 molL1的碱溶液各50 mL混合(溶液密度均为1 gmL1，生成溶液的比热容c4.184 Jg11)，轻轻搅拌，测得酸碱混合液的温度变化数据如下：试计算上述两组实验测出的中和热：H1_；H2_。两组实验结果差异的原因是：_。

10、解析 本题重点考查中和热测定基本步骤和数据处理。答案(1)环形玻璃搅拌棒 烧杯上方的泡沫塑料盖(2)提高装置的保温效果(3)3(4)56.9 kJmol152.7 kJmol1NH3H2O是弱碱，一部分电离，发生电离时要吸热，中和时放热较少反应物起始温度t1/终了温度t2/中和热HClNaOH1319.8H1HClH3H2O1319.3H21.虚拟路径法：如C(s)O2(g)=CO2(g)，可设置如下：H1H2H3要点二|运用盖斯定律解题常用的方法加合法：即运用所给方程式通过加减的方法得到新化学方程式。(1)热化学方程式同乘以某一个数时，反应热数值也必须乘上该数。(2)热化学方程式相加减时，同

11、种物质之间可相加减，反应热也随之相加减。(3)将一个热化学方程式颠倒时，H的“”或“”号必须随之改变。(4)解题步骤一般是：首先确定待求的方程式，然后观察待求方程式中的各物质在已知方程式中的位置，最后根据未知方程式中各物质的化学计量数和位置的需要对已知方程式进行处理(包括调整化学计量数或调整反应方向，然后把各方程式叠加并检验)。2在298 K、100 kPa时，已知：2H2O(g)=O2(g)2H2(g)H1Cl2(g)H2(g)=2HCl(g)H22Cl2(g)2H2O(g)=4HCl(g)O2(g)H3则H3与H1和H2间的关系正确的是 ()。AH3H12H2BH3H1H2CH3H12H2

12、DH3H1H2解析 第三个方程式可由第二个方程式乘以2与第一个方程式相加得到，由盖斯定律可知H3H12H2。答案A【例2】应用盖斯定律进行热化学方程式相加(或减)时，做到：(1)左侧(即反应物)加(或减)左侧；(2)右侧(即生成物)加(或减)右侧；(3)在此过程中已知化学方程式要扩大或缩小相应的倍数以消去中间产物；(4)据化学方程式的变化确定反应热的变化。已知金刚石和石墨分别在氧气中完全燃烧的热化学方程式为C(金刚石，s)O2(g)=CO2(g)H1395.41 kJmol1；C(石墨，s)O2(g)=CO2(g)H2393.51 kJmol1，则金刚石转化为石墨时的热化学方程式为_。由此看来

13、更稳定的碳的同素异形体为_。解析 由盖斯定律知，要得到金刚石和石墨的转化关系，可将两个热化学方程式相减：C(金刚石，s)=C(石墨，s)HH1H2395.41 kJmol1393.51 kJmol11.90 kJmol1，即C(金刚石，s)=C(石墨，s)H1.90 kJmol1。可见金刚石转化为石墨放出热量，说明石墨的能量更低，比金刚石稳定。答案C(金刚石，s)=C(石墨，s)H1.90 kJmol1石墨【体验2】(1)标准燃烧热是反应热的一种，其H的符号为“”或H0。(2)25、101 kPa时，可燃物完全燃烧，生成稳定的氧化物。如C完全燃烧应生成CO2(g)，而生成CO(g)属于不完全燃

14、烧。又如H2燃烧生成液态H2O，而不是水蒸气。(3)标准燃烧热通常是由实验测得的。可燃物以1 mol纯物质作为标准进行测量。(4)书写表示标准燃烧热的热化学方程式时，应以燃烧1 mol纯物质为标准来配平其余物质的化学计量数。例如：要点三|在理解标准燃烧热时应注意的问题H5 518 kJmol1，即C8H18的燃烧热为5 518 kJmol1。(5)热量可燃物的物质的量燃烧热。已知：2CO(g)O2(g)=2CO2(g)H566 kJmol1，下列说法正确的是 ()。ACO的燃烧热为283 kJmol1BCO的燃烧热为566 kJmol1CCO的燃烧热H283 kJmol1D下图可表示由CO生成

15、CO2的反应过程和能量关系【例3】解析CO的燃烧热为283 kJmol1，D项图中的量标示错误，应标为2 mol CO和2 mol CO2。答案C燃烧热的叙述有两种形式：一是用文字表示，此时只能用相应的数值和单位，不能用“”号。如乙炔的燃烧热为1 300 kJmol1；二是用H表示，此时需用负号表示，如乙炔的燃烧热H1 300 kJmol1。下面均是正丁烷与氧气反应的热化学方程式(25，101 kPa)：【体验3】由此判断，正丁烷的标准燃烧热H是 ()。A 2 878 kJmol1B 2 658 kJmol1C 1 746 kJmol1D 1 526 kJmol1解析 标准燃烧热是指在25、1

16、01 kPa时，1 mol纯物质完全燃烧生成稳定氧化物时所放出的热量。因此正丁烷完全燃烧产物应为CO2(g)和H2O(l)，所以正丁烷的标准燃烧热为H 2 878 kJmol1。答案A实验探究二 盖斯定律在解决实际问题中的应用【案例】请回答：(1)根据以上数据，写出C(s)与水蒸气反应的热化学方程式：_。(2)比较反应热数据可知，1 mol CO(g)和1 mol H2(g)完全燃烧放出的热量之和比1 mol C(s)完全燃烧放出的热量多。甲同学据此认为“煤转化为水煤气可以使煤燃烧放出更多的热量”；乙同学根据盖斯定律做出下列循环图：并据此认为“煤转化为水煤气再燃烧放出的热量与煤直接燃烧放出的热

17、量相等”。请分析：甲、乙两同学观点正确的是_(填“甲”或“乙”)；判断的理由是_。(3)将煤转化为水煤气作为燃料和煤直接燃烧相比有很多优点，请列举其中的两个优点：_。(4)水煤气不仅是优良的气体燃料，也是重要的有机化工原料。CO和H2在一定条件下可以合成：甲醇 甲醛甲酸 乙酸。试分析当CO和H2按11的体积比混合反应，合成上述_(填序号)物质时，理论上可以满足“绿色化学”的要求，完全利用原料中的原子，实现零排放。解析 根据盖斯定律将方程式合并即可得C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)H131.5 kJmol1，由此可知煤转化成水煤气是吸热反应，而甲正是忽略了这个问题，才误认为“煤转化成水煤气可以使煤燃烧放出更多的热量”。CO和H2按11反应合成物质时，可达到零排放，符合“绿色化学”的要求，则合成的物质的最简式应满足CH2O，则、符合。答案(1)C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)H131.5 kJmol1(2)乙 甲同学忽略了煤转化为水煤气要吸收热量(或H1H2H3，且H20)(3)减少污染 燃烧充分 方便运输(任选两个作答)(4)