2019-2020年高中化学第一章化学反应与能量第一节化学反应与能量的变化第2课时学案新人教版选修.doc

2019-2020年高中化学第一章化学反应与能量第一节化学反应与能量的变化第2课时学案新人教版选修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。阿基米德曾说过，给我一个足够长的杠杆，我可以撬动地球，而化学能量就是推动人类进步的“杠杆”！能量使人类脱离了“茹毛饮血”的野蛮，进入繁华多姿的文明。化学反应所释放的能量是现代能量的主要来源之一。那么如何表示反应所放出或吸收的热量呢？提示：通常用热化学方程式来表示反应所放出或吸收的热量。一、热化学方程式1概念及表示意义。能表示参加反应的_和_的关系的化学方程式，叫做热化学方程式。热化学方程式不仅表明了化学反应中的_变化，也表明了化学反应中的_变化。H2(g)O2(g)=H2O(l)H285.8 kJmol1，表示在_ ，_kPa，_ mol H2与_ mol O2完全反应生成_态水时_的热量是285.8 kJ。2书写：热化学方程式各物质前的化学计量数只表示_，不表示_，因此，它可以是_数，也可以是_或_。对于相同物质的反应，当化学计量数不同时，其H_。即使化学计量数相同，当反应物、生成物的状态不同时，H_。自主思考：同一个化学反应，是否只是一种形式的热化学方程式？二、中和热的测定【实验目的】测定强酸与强碱反应的反应热，体验化学反应的热效应。【实验用品】仪器：_、_、_、_、_、_、_；药品：_、_。【实验原理】实验时，先测出盐酸和氢氧化钠溶液的起始温度，求其平均温度t1，两溶液混合充分反应后，读取混合液温度t2。为了使计算简便，可以近似地认为：(1)50 mL_盐酸和_氢氧化钠溶液的密度都是_，则：盐酸质量m150 g，氢氧化钠质量m250 g。近似认为混合溶液的比热容c_，所以中和反应放出的热量是：Q(m1m2)c(t2t1)_ kJ。(2)又因50 mL 0.50 molL1盐酸中含有0.025 mol的H，与0.025 mol OH发生中和反应，生成0.025 mol 的水，放出热量为Q kJ，所以：中和热 kJmol1_ kJmol1。答案：一、1.物质的量反应热物质能量251011液放出2物质的量分子(数)整小数分数不同也不同自主思考提示：热化学方程式表示参加反应的物质的量和反应热的关系，而H的值与参加反应物质的物质的量有关，故热化学方程式中化学计量数不同时，H也不同，一个化学反应，可有多种形式的热化学方程式。二、大烧杯(500 mL)小烧杯(100 mL)环形玻璃搅拌棒量筒(50 mL)两个温度计泡沫塑料或纸条泡沫塑料板或硬纸板(中心有两个小孔)盐酸(0.50 molL1)氢氧化钠溶液(0.55 molL1)(1)0.50 molL10.55 molL11 gcm34.18 J/(g)0.418(t2t1)(2)一、书写热化学方程式应注意的问题1注意H的符号。H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，H为“”；若为吸热反应，H为“”。H的单位一般为kJ/mol或kJmol1。2注意测定条件。反应热H与测定条件(温度、压强等)有关，因此书写热化学方程式时应注意H的测定条件。绝大多数H是在25 、101 kPa下测定的，可不注明温度和压强。3注意物质的聚集状态。反应物和产物的聚集状态不同，反应热H也不同。因此，书写热化学方程式必须注明物质的聚集状态。气体用“g”，液体用“l”，固体用“s”，溶液用“aq”。热化学方程式中不用标“”和“”。4注意化学计量数。由于H与反应完成的物质的量有关，所以化学方程式中化学式前面的化学计量数必须与H相对应，如果化学计量数加倍，则H也要加倍。当反应逆向进行时，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反。例如，已知：H2(g)O2(g)=H2O(l)H285.8 kJmol1则：H2O(l)=H2(g)O2(g)H285.8 kJmol1。2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6 kJmol1。5注意H的单位。关于H的单位“kJmol1”并不是指每摩尔具体物质反应时伴随的能量变化是多少千焦，而是指给定形式的具体反应以各物质的化学计量数来计量其物质的量时伴随的能量变化。热化学方程式书写中的常见错误：物质聚集状态的标注错误、H的正负及单位书写错误、热量数值与化学方程式中化学计量数不对应等。二、中和热的测定1实验装置。下图所示的简易装置可用来测定中和反应的反应热：在大烧杯底部垫泡沫塑料(或纸条)，使放入的小烧杯杯口与大烧杯杯口相平，两杯口相平，可使盖板把杯口尽量盖严，从而减少热量损失。然后再在大、小烧杯之间填满碎泡沫塑料(或纸条)，达到保温隔热、减少实验过程中热量损失的目的。大烧杯上用泡沫塑料板(或硬纸板)作盖板，在板中间开两个小孔，正好使温度计和环形玻璃搅拌棒通过。注意：(1)环形玻璃搅拌棒的作用：匀速搅拌，使溶液混合均匀。实验中不能用环形铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒，因为铜丝易导热，使热量损失较大。(2)泡沫塑料板(或碎纸条、碎泡沫塑料)的作用：保温隔热、减少实验过程中热量损失。(3)不能用同一个量筒测量盐酸和NaOH溶液的体积。因为量筒内的酸会与碱发生反应而使热量散失。(4)酸、碱混合时，要把烧杯中的NaOH溶液快速倒入量热计中而不能缓缓倒入，若动作迟缓，将会使热量损失而使误差增大。2实验产生误差的原因。(1)量取溶液的体积有误差(测量结果是按50 mL的酸、碱进行计算，若实际量取时，多于50 mL或小于50 mL都会造成误差)。(2)温度计的读数有误。(3)实验过程中有液体洒在外面。(4)混合酸、碱溶液时，动作缓慢，导致实验误差。(5)隔热操作不到位，致使实验过程中热量损失而导致误差。(6)测酸后的温度计未用水清洗便立即去测碱的温度，致使热量损失而引起误差。3实验结论。所测得的三次中和反应的反应热相同。4实验分析。溶液中所发生的反应均为HOH=H2O。由于三次实验中所用溶液的体积相同，溶液中H和OH的浓度也是相同的，因此三次反应的反应热也是相同的。知识点1 热化学方程式的正误判断【例题1】已知在25 ，101 kPa下，1 g C8H18(辛烷)燃烧生成二氧化碳和液态水时放出48.4 kJ热量。表示上述反应的热化学方程式正确的是()。AC8H18(l)O2(g)=8CO2(g)9H2O(g)H48.4 kJmol1BC8H18(l)O2(g)=8CO2(g)9H2O(l)H5 517.6 kJmol1CC8H18(l)O2(g)=8CO2(g)9H2O(l)H5 517.6 kJmol1DC8H18(l)O2(g)=8CO2(g)9H2O(l)H48.4 kJmol1解析：辛烷燃烧是一个放热反应，H0，故C项错误；在25 ，101 kPa下，1 mol C8H18燃烧生成CO2和液态水时放出热量为：114 g5 517.6 kJ，故B项正确；A项中水的状态标错，且H数值错误，D项中H数值错误。答案：B点拨：热化学方程式的正误判断主要是从状态、H的正负号、物质的量大小及与H的对应关系、单位等方面入手。知识点2 热化学方程式的应用【例题2】 在一定条件下，氢气和丙烷燃烧的热化学方程式为：2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6 kJmol1C3H8(g)5O2(g)=3CO2(g)4H2O(l)H2 220 kJmol15 mol 氢气和丙烷的混合气完全燃烧时放热3 847 kJ，则氢气和丙烷的体积比为()。A13 B31C14 D11解析：设H2、C3H8的物质的量分别为x、y。V(H2)V(C3H8)n(H2)n(C3H8)3.751.2531答案：B点拨：可以运用化学方程式的计算方式来对反应热和物质的量进行计算。知识点3 与中和热有关的实验探究【例题3】 50 mL 0.50 molL1盐酸与50 mL 0.55 molL1 NaOH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)烧杯间填满碎泡沫塑料的作用是_。(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)实验中改用60 mL 0.50 molL1盐酸与50 mL 0.55 molL1NaOH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：(1)碎泡沫塑料的作用为减少实验过程中的热量损失。(2)不盖硬纸板会损失部分热量，故所测结果偏小。(3)由中和热概念可知，中和热是以生成1 mol水为标准的，而与过量部分的酸碱无关。(4)由于弱酸弱碱的中和反应放出热量的同时，还有弱酸弱碱的电离吸热，所以用氨水代替NaOH溶液反应测得的中和热数值偏小。答案：(1)减少实验过程中的热量损失(2)偏小(3)不相等相等因为中和热是指在稀溶液中酸与碱发生中和反应生成1 mol H2O所放出的热量，与酸和碱的用量无关(4)偏小点拨：解答本题的关键是首先要明确实验的原理、“量热器”的组成以及造成实验误差的原因，然后按实验步骤进行分析和判断。1(xx上海化学)根据碘与氢气反应的热化学方程式()I2(g)H2(g)2HI(g)9.48 kJ()I2(s)H2(g)2HI(g)26.48 kJ下列判断正确的是()。A254 g I2(g)中通入2 g H2(g)，反应放热9.48 kJB1 mol固态碘与1 mol气态碘所含的能量相差17.00 kJC反应()的产物比反应()的产物稳定D反应()的反应物总能量比反应()的反应物总能量低2下列说法中正确的是()。A在相同条件下，将等量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧，后者放出热量多B由“C(s，石墨)=C(s，金刚石)H1.9 kJ mol1”可知，金刚石比石墨稳定C在稀溶液中：H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJ mol1，若将含0.5 mol H2SO4的浓硫酸与含1 mol NaOH的溶液混合，放出热量大于57.3 kJD在101 kPa时，2 g H2完全燃烧生成液态水，放出285.8 kJ热量，氢气燃烧的热化学方程式表示为：2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H285.8 kJmol13实验室进行中和热测定的实验时除需要大烧杯(500 mL)、小烧杯(100 mL)外，其他所用的仪器和试剂均正确的一组是()。A0.50 molL1盐酸，0.50 molL1NaOH溶液，100 mL量筒1个B0.50 molL1盐酸，0.55 molL1NaOH溶液，100 mL量筒2个C0.50 molL1盐酸，0.55 molL1NaOH溶液，50 mL量筒1个D0.50 molL1盐酸，0.55 molL1NaOH溶液，50 mL量筒2个答案：1D因H2(g)I2(g)2HI(g)为可逆反应，故254 g I2与2 g H2不可能完全反应生成2 mol HI，放出的热量小于9.48 kJ，A项错误；1 mol固态碘与1 mol气态碘所含的能量差为9.48 kJ(26.48 kJ)35.96 kJ，B项错误；产物相同均为HI，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。2C等量硫蒸气的能量大于固体硫的能量，所以将等量的硫蒸气和固体硫分别完全燃烧，硫蒸气放出热量多；石墨转化为金刚石的反应为吸热反应，当反应物的能量小于产物能量时表现为吸热反应，其物质的能量越低，说明物质越稳定；浓硫酸与NaOH的溶液混合，会释放出热量，因为硫酸的稀释一定放热，该反应放出的热量大于57.3 kJ；2 g H2(1 mol)完全燃烧生成液态水，放出285.8 kJ热量，则2 mol H2完全燃烧生成液态水，放出571.6 kJ热量。3D本实验中为了保证0.50 molL1的盐酸完全被中和，采用0.55 molL1NaOH溶液，使碱稍过量，故A项不符合。所需酸、碱量均为50 mL，故B项不符合。酸、碱分别用不同的量筒量取，故C项不符合。