高中化学竞赛辅导 中和反应反应热的测量课件.ppt

三 中和反应反应热的测量 1 中和热 在稀溶液中 酸跟碱发生中和反应生成1molH20时的反应热 注意 条件一 稀溶液若是浓溶液 则在中和时还要考虑溶液的稀释 此时除发生中和反应外 稀释过程也要放出热量 影响中和热的数值 相关概念 条件二 酸碱中和 答 若是强酸跟弱碱或弱酸跟强碱发生中和反应 中和热将小于57 3kJ mol 因为 1 弱电解质反应时会不断电离 电离时要吸热 2 生成的盐会水解 水解也要吸热 强酸与强碱稀溶液 反应生成1mol水时的中和热 57 3kJ mol 若是强酸跟弱碱或弱酸跟强碱发生中和反应 中和热也是 57 3kJ mol吗 为什么 条件三 生成1mol水 限定的量是指生成1mol水 因此书写体现中和热的热化学方程式时 其它物质的化学计量数可用分数表示 总结 中和反应都是放热反应 所以表达中和热时的 H均为负值 NaOH aq 1 2H2SO4 aq 1 2Na2SO4 aq H2O l H 57 3kJ mol 例 已知H aq OH aq H2O l H 57 3kJ mol 求下列中和反应中放出的热量 1 用20gNaOH配稀溶液跟足量稀盐酸反应放出kJ的热量 2 用28gKOH配稀溶液跟足量稀硝酸反应 放出kJ的热量 有关中和热的计算 28 65 28 65 实验步骤 1 组装仪器 2 量取盐酸并测量温度 3次 3 量取氢氧化钠并测量温度 3次 4 迅速混合搅拌并读取最高温度 5 数据处理 实验 中和反应反应热的测定 a 取三次测量所得数据的平均值作为计算依据 思考 如果某一次实验的数据与另外两次实验的数据差异明显 怎么办 b 计算反应热 H Q n cm t n 三 实验步骤数据处理 交流与讨论 实验成功的关键是什么 防止热量的散失 为了达到此目的 实验过程中采取了哪些措施 双层烧杯 碎泡沫塑料 盖板 思考 中和热的准确值是 57 3kJ mol 分析上述实验结果偏小的可能原因 1 塑料泡沫隔热效果差2 混合后搅拌不充分3 混合后过早读数4 混合时溶液外溅 思考 若将HCl改用H2SO4 将NaOH改用Ba OH 2 结果如何 讨论 想提高中和热测量的准确性 实验时应注意什么 1 作为量热器的仪器装置 其保温隔热效果一定要好 2 操作时动作要快 尽量减少热量散失 3 宜用0 1分刻度的温度计 且测量时尽可能读准 并估读到小数点后第二位 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 5 实验中所用的盐酸和氢氧化钠溶液配制要准确 浓度宜小不宜大 4 药品用量不宜太少 重复多次 取平均值 6 为了保证盐酸完全被NaOH中和 使碱稍稍过量 因为过量的碱并不参加中和反应 课堂练习 试回答下列中和热测定的有关问题 1 实验桌上备有烧杯 大 小两个烧杯 泡沫塑料 泡沫塑料板 环形玻璃搅拌棒 0 50mol L 1盐酸 0 55mol L 1NaOH溶液 尚缺少的实验用品是 2 实验中能否用环形铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒 其原因是 温度计 量筒 两个 不能 铜丝易导热 使实验过程中热量损失较大 3 实验时所用盐酸及NaOH溶液的体积均为50mL 各溶液密度为1g cm3 生成溶液的比热容C 4 18J g 实验起始温度为t1 终止温度为t2 试推断中和热的计算式 H 16 72 t2 t1 kJ mol 第二节燃烧热能源 单位 KJ mol 一 燃烧热 1 定义 101kPa时 mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量 叫做该物质的燃烧热 注意 研究的条件 101kPa 可燃物以1mol作为标准 2H2 g O2 g 2H2O l H 571 6KJ mol该反应的反应热为 燃烧热为 571 6KJ mol 285 8KJ mol 物质燃烧都是放热反应 所以表达物质燃烧时的 H均为负值 完全燃烧生成稳定的氧化物 即生成物不能继续燃烧 如H2S的生成SO2 而不是生成S C生成CO2 而不是CO H2生成H2O l 而不是H2O g 燃烧热是特殊条件下的反应热 思考 如25 101kPa时 甲烷的燃烧热为890 31KJ mol 它的含义是 写出表示甲烷燃烧热的热化学方程式 CH4 g 2O2 g CO2 g 2H2O l H 890 31KJ mol 2 表示燃烧热的热化学方程式 可燃物系数必为1 3 有关燃烧热的计算 例1 在101KPa时 1molCH4完全燃烧生成CO2和液态H2O 放出890 3KJ的热量 CH4的燃烧热是多少 1000LCH4 标准状况 燃烧后所产生的热量是多少 H 890 3KJ mol Q 3 97X104KJ 例2 10g硫磺在氧气中完全燃烧生成气态SO2 放出的热量能使500gH2O温度由18 升至62 4 则硫磺的燃烧热为 热化学方程式为 已知每克水温度每升高1 所需热量为4 18J 297kJ mol 1 S s O2 g SO2 g H 297kJ mol 1 练习 下列式子能表示相应物质的燃烧热的是A CH4 g 2O2 g CO2 g 2H2O g H 890 31kJ molB 2C s O2 g 2CO g H 224 0kJ molC C s O2 g CO2 g H 395 0kJ molD C2H5OH l 3O2 g 2CO2 g 3H2O l H 1366 8kJ mol CD 小结 燃烧热和中和热的区别与联系 1mol纯物质完全燃烧生成稳定氧化物时放出的热量 不同反应物 燃烧热不同 生成1mol水时放出的热量 强酸与强碱的中和热约为 57 3kJ mol 燃烧热 中和热 相同点 不同点 能量变化 H 标准 含义 放热反应 H 0 单位 kJ mol 1mol可燃物 生成1mol水 第三节化学反应热的计算 1 已知在25 101kPa下 1gC8H18 辛烷 燃烧生成二氧化碳和液态水时放出48 40kJ热量 表示上述反应的热化学方程式正确的是 A C8H18 l 25 2O2 g 8CO2 g 9H2O g H 48 40kJ mol 1B C8H18 l 25 2O2 g 8CO2 g 9H2O l H 5518kJ mol 1C C8H18 l 25 2O2 g 8CO2 g 9H2O l H 5518kJ mol 1D C8H18 l 25 2O2 g 8CO2 g 9H2O l H 48 40kJ mol 1 B 温故知新 H2 g 1 2O2 g H2O l 285 8kJ mol H 规律 正逆反应的反应热效应数值相等符号相反 学与思 规律 同一个反应 当两个化学方程式计量数不同时 H的值不同 H的数值与计量数成正比 2 298K 101kPa时 合成氨反应的热化学方程式N2 g 3H2 g 2NH3 g H 92 38kJ mol 在该温度下 取1molN2 g 和3molH2 g 放在一密闭容器中 在催化剂存在进行反应 测得反应放出的热量总是少于92 38kJ 其原因是什么 该反应是可逆反应 在密闭容器中进行 该反应将达到平衡状态 1molN2 g 和3molH2 g 不能完全反应生成2molNH3 g 因而放出的热量总小于92 38kJ 温故知新 3 在同温同压下 下列各组热化学方程式中Q2 Q1的是 A H2 g Cl2 g 2HCl g H Q11 2H2 g 1 2Cl2 g HCl g H Q2B C s 1 2O2 g CO g H Q1C s O2 g CO2 g H Q2C 2H2 g O2 g 2H2O l H Q12H2 g O2 g 2H2O g H Q2D S g O2 g SO2 g H Q1S s O2 g SO2 g H Q2 B 温故知新 4 已知下列热化学方程式 2H2 g O2 g 2H2O g H 483 6kJ molH2 g 1 2O2 g H2O g H 241 8kJ molH2 g 1 2O2 g H2O I H 285 8kJ mol则氢气的燃烧热为 A 438 6kJ molB 241 8kJ molC 285 8kJ molD 无法确定 C 1 提出问题在化学科学研究中 常常需要知道物质在发生化学反应时的反应热 但有些反应的反应热很难直接测得 我们怎样才能获得它们的反应热数据呢 如何得到C s 1 2O2 g CO g 的反应热 能直接测定吗 为什么 若不能直接测 怎么办 3 解决问题C s 1 2O2 g CO g H3 2 分析问题C s O2 g CO2 g H1 1 CO g 1 2O2 g CO2 g H2 2 C s 1 2O2 g CO g H3 CO g 1 2O2 g CO2 g H2 283 0kJ mol C s O2 g CO2 g H1 393 5kJ mol H2 H3 H1 H3 H1 H2 393 5kJ mol 283 0kJ mol 110 5kJ mol CO g C s CO2 g 直观化 盖斯定律 课本P111 内容 不管化学反应是分一步完成或分几步完成 其反应热是相同的 即 化学反应的反应热只与反应的始末状态有关 而与具体的反应进行的途径无关 2 应用 可间接求算某反应的反应热 盖斯定律直观化 H H1 H2 能举出生活中或化学反应中的实例吗 1802年8月8日生于瑞士日内瓦市一位画家家庭1825年毕业于多尔帕特大学医学系 并取得医学博士学位 1826年弃医专攻化学1828年由于在化学上的卓越贡献被选为圣彼得堡科学院院士1830年专门从事化学热效应测定方法的改进 曾改进拉瓦锡和拉普拉斯的冰量热计 从而较准确地测定了化学反应中的热量 GormainHenriHess 1836年经过许多次实验 他总结出一条规律 在任何化学反应过程中的热量 不论该反应是一步完成的还是分步进行的 其总热量变化是相同的 1860年以热的加和性守恒定律形式发表 这就是举世闻名的盖斯定律 盖斯定律是断定能量守恒的先驱 也是化学热力学的基础 当一个不能直接发生的反应要求反应热时 便可以用分步法测定反应热并加和起来而间接求得 故而我们常称盖斯是热化学的奠基人 A B 请思考 由起点A到终点B有多少条途径 从不同途径由A点到B点的位移有什么关系 H2 0 H1 0 S 始态 L 终态 H1 H2 0 H2 g 1 2O2 g H2O g H1 241 8kJ mol 下列数据 H1表示燃烧热吗 判断 那么 H2的燃烧热 H究竟是多少 如何计算 已知 H2O g H2O l H2 44kJ mol H2 g 1 2O2 g H2O g H1 241 8kJ mol H2O g H2O l H2 44kJ mol H2 g 1 2O2 g H2O l H H1 H2 285 8kJ mol 同素异形体相互转化但反应热相当小而且转化速率慢 有时还很不完全 测定反应热很困难 现在可根据盖斯提出的观点 不管化学反应是一步完成或分几步完成 这个总过程的热效应是相同的 已知 试写出白磷转化为红磷的热化学方程式 例1 例2 写出石墨变成金刚石的热化学方程式 25 101kPa时 说明 1 可以在书中查找需要的数据 2 并告诉大家你设计的理由 用一用盖斯定律 石墨能直接变成金刚石吗 先思考 之后小组讨论汇报 科学探索 查燃烧热表知 C 石墨 s O2 g CO2 g H1 393 5kJ mol C 金刚石 s O2 g CO2 g H2 395 0kJ mol 所以 得 C 石墨 s C 金刚石 s H 1 5kJ mol 观察该热化学方程式 回答 金刚石能自动变成石墨吗 需要什么条件 例3 已知下列各反应的焓变Ca s C s 石墨 3 2O2 g CaCO3 s H 1206 8kJ molCa s 1 2O2 g CaO s H 635 1kJ molC s 石墨 O2 g CO2 g H 393 5kJ mol试求CaCO3 s CaO s CO2 g 的焓变 178 2kJ mol 你知道神六的火箭燃料是什么吗 练习 某次发射火箭 用N2H4 肼 在NO2中燃烧 生成N2 液态H2O 已知 N2 g 2O2 g 2NO2 g H1 67 2kJ molN2H4 g O2 g N2 g 2H2O l H2 534kJ mol假如都在相同状态下 请写出发射火箭反应的热化学方程式 2N2H4 g 2NO2 g 3N2 g 4H2O l H 1135 2kJ mol 2X 练习 已知 CO g 1 2O2 g CO2 g H1 283 2kJ mol H2 g 1 2O2 g H2O l H2 285 8kJ mol C2H5OH l 3O2 g 2CO2 g 3H2O l H3 1370kJ mol求2CO g 4H2 g H2O l C2H5OH l 的 H4 解 2 4 所以 H H1 2 H2 4 H3 339 6kJ mol 例3 0 3mol的气态高能燃料乙硼烷 B2H6 在氧气中燃烧 生成固态B2O3和液态水 放出649 5kJ热量 其热化学方程式为已知 H2O l H2O g H 44kJ mol 则11 2L 标准状况 乙硼烷完全燃烧生成气态水时放出热量是kJ B2H6 g 3O2 g B2O3 s 3H2O l H 2165kJ mol 1 1016 5 1 请用自己的话描述一下盖斯定律 2 盖斯定律有哪些用途 总结归纳