浙江专用2018-2019学年高中化学专题1化学反应与能量变化第一单元化学反应中的热效应第2课时反应热的测量与计算学案苏教版选修.doc

第2课时反应热的测量与计算 学习目标定位知识内容必考要求加试要求1.中和热的测定。2.盖斯定律及其简单计算。bb课时要求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。3.知道盖斯定律的内容，能用盖斯定律进行有关焓变的简单计算。4.学会有关焓变计算的方法技巧，进一步提高化学计算能力。一、中和反应反应热的测量1原理：通常以盐酸与NaOH溶液反应为例测定中和反应的反应热。2实验仪器装置(1)将实验装置中各仪器(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50 mL 0.50 molL1盐酸，倒入简易量热计中并测量其温度；用另一量筒量取50 mL 0.50 molL1 NaOH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1 gcm3，反应后溶液的比热容c4.18 Jg11，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(t2t1)kJ，中和热为16.72(t2t1)kJmol1(或H kJmol1)。5思考(1)酸、碱混合时，为何要把NaOH溶液一次性迅速倒入小烧杯？答案减少热量损失。(2)实验中能否用环形铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒？答案不能，铜丝易传热，造成热量损失大。中和热测定实验中应注意的事项(1)防止热量散失的方法：两个烧杯口要相平；在两个烧杯之间填充碎泡沫塑料或碎纸片；用玻璃棒搅拌，而不能用金属棒(丝)搅拌；实验时动作要迅速。(2)加过量碱液使酸完全反应，碱过量对中和热测定没有影响。(3)数据处理时，相差较大的数据可能是偶然误差引起的，应舍去。例1在进行中和热的测定中，下列操作错误的是()A反应中用的是强酸、强碱的稀溶液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。考点中和热的实验测定题点中和热测定实验操作和误差分析例2某实验小组设计用50 mL 0.50 molL1盐酸跟50 mL 0.55 molL1氢氧化钠溶液在如图装置中进行中和反应。试回答下列问题：(1)使盐酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作是 (填字母)。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(2)假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1 gcm3，又知中和反应后生成溶液的比热容c4.18 Jg11。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120.020.123.2220.220.423.4320.520.623.6依据该学生的实验数据计算，该实验测得的中和热H (结果保留一位小数)。(3)实验过程中如果做出如下改变，会使测得的中和热发生怎样的变化？(填“偏大”“偏小”或“不变”)。本实验中用稍过量的 NaOH 的原因是为保证盐酸完全被中和。试问：盐酸在反应中若因为有放热现象，而造成少量盐酸在反应中挥发，则测得的中和热 。在中和热测定实验中存在用水洗涤温度计上的盐酸的步骤，若无此操作步骤，则测得的中和热会 。若用等浓度的醋酸与 NaOH 溶液反应，则测得的中和热会 ，其原因是 。答案(1)D(2)51.8 kJmol1(3)偏小偏小偏小用醋酸代替盐酸，醋酸电离要吸收能量，造成测得的中和热偏小解析(2)取三次实验的平均值代入公式计算即可。即：t120.3 ()t223.4 ()所以H51.8 kJmol1。(3)若因为有放热现象导致少量盐酸在反应中挥发，减少了 HCl的量，则测得的中和热会偏小。在中和热测定实验中存在用水洗涤温度计上的盐酸的步骤，其目的是使温度计上面的残液与氢氧化钠反应，若无此操作步骤，会使得测量结果偏小。用醋酸代替盐酸，醋酸电离要吸收能量，造成测得的中和热偏小。考点中和热的实验测定题点中和热测定实验的综合二、盖斯定律及应用1盖斯定律的理解(1)大量实验证明，不管化学反应是一步完成或分几步完成，其反应热是相同的。(2)化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关。(3)始态和终态相同反应的途径有如下三种：HH1H2H3H4H5。2盖斯定律的应用根据如下两个反应C(s)O2(g)=CO2(g)H1393.5 kJmol1CO(g)O2(g)=CO2(g)H2283.0 kJmol1选用两种方法，计算出C(s)O2(g)=CO(g)的反应热H。(1)虚拟路径法反应C(s)O2(g)=CO2(g)的途径可设计如下：H1H+H2HH1H2=393.5 kJmol1(283.0 kJmol1)=110.5 kJmol1。(2)加合法利用“加合法”求C(s)O2(g)=CO(g)H的步骤：.写出目标反应的热化学方程式，确定各物质在各反应中的位置，C(s)O2(g)=CO(g)。.将已知热化学方程式变形，得反应，CO2(g)=CO(g)O2(g)H3283.0 kJmol1；.将热化学方程式相加，H也相加：得，C(s)O2(g)=CO(g)HH1H3，则H110.5 kJmol1。 盖斯定律的解题模型例3(2018金华质检)已知：Zn(s)O2(g)=ZnO(s)H348.3 kJmol12Ag(s)O2(g)=Ag2O(s)H31.0 kJmol1则Zn(s)Ag2O(s)=ZnO(s)2Ag(s)的H等于 。答案317.3 kJmol1解析根据盖斯定律，将方程式得目标方程式，所以H348.3 kJmol1(31.0 kJmol1)317.3 kJmol1。考点盖斯定律题点根据盖斯定律确定焓变关系特别提醒(1)热化学方程式的化学计量数加倍，H也相应加倍。(2)热化学方程式相加减，同种物质之间可加减，反应热也相应加减。(3)将热化学方程式颠倒时，H的正负必须随之改变。例4已知P4(s，白磷)5O2(g)=P4O10(s)H12 983.2 kJmol1P(s，红磷)O2(g)=P4O10(s)H2738.5 kJmol1试用两种方法求白磷转化为红磷的热化学方程式。答案(1)“虚拟路径”法根据已知条件可以虚拟如下过程：根据盖斯定律HH1(H2)42 983.2 kJmol1738.5 kJmol1429.2 kJmol1热化学方程式为P4(s，白磷)=4P(s，红磷)H29.2 kJmol1(2)“加合”法P4(s，白磷)5O2(g)=P4O10(s)H12 983.2 kJmol1P4O10(s)=5O2(g)4P(s，红磷)H22 954 kJmol1上述两式相加得：P4(s，白磷)=4P(s，红磷)H29.2 kJmol1考点盖斯定律题点根据盖斯定律书写热化学方程式1中和热的测定2盖斯定律HH1H21下列关于中和热的说法中正确的是()A10 L 0.1 molL1 NaOH溶液与10 L 0.1 molL1盐酸反应时的反应热是中和热B1 mol HCl气体通入1 L 0.01 molL1 NaOH溶液中反应时的反应热是中和热C1 mol CH3COOH与2 mol NaOH溶液反应时的反应热是中和热D只要强酸与强碱在稀溶液中反应生成1 mol水时的反应热就是中和热答案A解析B中1 mol HCl气体通入1 L 0.01 molL1 NaOH溶液中反应的热效应除了中和热外还有HCl气体的溶解热和电离热，错误；D中如果是硫酸与氢氧化钡反应，它们反应除生成水外还会生成硫酸钡沉淀，会放出更多热量。2在测定中和热的实验中，下列说法正确的是()A使用环形玻璃搅拌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0.5 molL1 NaOH溶液分别与0.5 molL1的盐酸、醋酸溶液反应，如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、烧杯、温度计答案A解析在中和热的测定中，使用环形玻璃搅拌棒，目的是使反应物混合均匀，加快反应速率，减小误差，A正确；温度计水银球不能接触烧杯底部，B错；CH3COOH为弱酸，电离时吸热，故测得的中和热比用盐酸时数值小，C错；实验仪器中不需要天平，D错。3下列关于盖斯定律的描述不正确的是()A化学反应的反应热不仅与反应体系的始态和终态有关，也与反应的途径有关B盖斯定律遵守能量守恒定律C利用盖斯定律可间接计算通过实验难测定的反应的反应热D利用盖斯定律可以计算有副反应发生的反应的反应热答案A解析化学反应的反应热与反应体系的始态和终态有关，与反应途径无关。4(2018温州高二测验)已知热化学方程式：H2O(g)=H2(g)O2(g)H241.8 kJmol1H2(g)O2(g)=H2O(l)H285.8 kJmol1当1 g液态水变为水蒸气时，其热量变化是()AH88 kJmol1BH2.44 kJmol1CH4.98 kJmol1DH44 kJmol1答案B解析将两式相加得到H2O(g)=H2O(l)H44 kJmol1，所以1 g液态水变成水蒸气需要吸收的热量为 kJ2.44 kJ。5已知下列热化学反应方程式：Fe2O3(s)3CO(g)=2Fe(s)3CO2(g)H26.7 kJmol12Fe3O4(s)CO2(g)=3Fe2O3(s)CO(g)H50.75 kJmol1FeO(s)CO2(g)=Fe3O4(s)CO(g)H18.25 kJmol1则反应Fe(s)CO2(g)=FeO(s)CO(g)的焓变为()A7.28 kJmol1B7.28 kJmol1C43.65 kJmol1D43.68 kJmol1答案B对点训练题组一中和反应的反应热1含NaOH 20.0 g的稀溶液与足量的稀盐酸反应，放出28.7 kJ的热量，表示该反应的热化学方程式是()ANaOH(aq)HCl(aq)=NaCl(aq)H2O(l)H28.7 kJmol1BNaOH(aq)HCl(aq)=NaCl(aq)H2O(l)H28.7 kJmol1CNaOH(aq)HCl(aq)=NaCl(aq)H2O(l)H57.4 kJmol1DNaOH(aq)HCl(aq)=NaCl(aq)H2O(l)H57.4 kJmol1答案D解析含NaOH 20.0 g的稀溶液与足量的稀盐酸反应，放出28.7 kJ的热量，则含1 mol NaOH的稀溶液与足量稀盐酸反应，放出57.4 kJ的热量。A项，焓变的符号应为“”、数值与化学计量数不对应，错误；B项，焓变的数值与化学计量数不对应，错误；C项，焓变的符号应为“”，错误；D项正确。考点中和反应反应热题点表示中和热的热化学方程式2强酸和强碱稀溶液的中和热可表示为H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1，已知：HCl(aq)NH3H2O(aq)=NH4Cl(aq)H2O(l)Ha kJmol1HCl(aq)NaOH(s)=NaCl(aq)H2O(l)Hb kJmol1HNO3(aq)KOH(aq)=KNO3(aq)H2O(l)Hc kJmol1则a、b、c三者的大小关系为()AabcBbcaCabcD无法比较答案B解析NH3H2O为弱碱，电离要吸热，a57.3，NaOH(s)溶于水放热，b57.3，c57.3，所以bca。考点中和反应反应热题点中和热与57.3 kJmol1题组二中和热反应热的测定3下列说法中正确的是()A只要强酸与强碱在稀溶液中反应生成1 mol水时的反应热就是中和热B可以用保温杯代替烧杯做有关中和热测定的实验C在测定中和热的实验中，至少需要测定并记录3次温度D测定中和热的实验中，若所使用的NaOH的物质的量稍大于HCl，则会导致所测得的中和热数值偏高答案B解析如果是硫酸与氢氧化钡反应，除生成水外还会生成硫酸钡沉淀，放出更多热量；保温杯完全可以代替烧杯，而且防止散热效果更好；需测定稀盐酸、稀NaOH溶液的温度以及反应后混合液的最高温度，即一次实验需要测定并记录3次温度，但对于定量实验，需进行重复实验；为了提高实验的准确度，在实验中通常使一种物质稍过量。考点中和热的实验测定题点中和热测定实验操作和误差分析4为了测定酸碱反应的中和热，计算时至少需要的数据是()酸溶液的浓度和体积碱溶液的浓度和体积比热容反应后溶液的质量(单位：g)生成水的物质的量反应前后温度变化操作所需的时间A BC D全部答案C解析根据H kJmol1可知，C正确。考点中和热的实验测定题点中和热测定的实验原理5.(2017杭州外国语月考)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()A0.50 molL1盐酸，0.50 molL1 NaOH溶液，100 mL量筒1个B0.50 molL1盐酸，0.55 molL1 NaOH溶液，100 mL量筒2个C0.50 molL1盐酸，0.55 molL1 NaOH溶液，50 mL量筒1个D0.50 molL1盐酸，0.55 molL1 NaOH溶液，50 mL量筒2个答案D解析本实验中为了保证0.50 molL1的盐酸完全被中和，采用0.55 molL1 NaOH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。考点中和热的实验测定题点中和热测定的实验原理题组三盖斯定律及应用6物质A在一定条件下可发生一系列转化，由图判断下列关系错误的是()AAFHH6BH1H2H3H4H5H61CCF|H|H1H2H6|D|H1H2H3|H4H5H6|答案B解析由盖斯定律可知：AFHH1H2H3H4H5H6，即H1H2H3H4H5H60，故A项正确，B项错误；由CF可以判断，HH3H4H5(H1H2H6)，故C项正确；由AD知：HH1H2H3(H4H5H6)，故D项正确。考点盖斯定律题点根据盖斯定律确定焓变关系7关于如图所示的转化关系(X代表卤素)，下列说法不正确的是()A2H(g)2X(g)=2HX(g)H30B生成HX的反应热与途径无关，所以H1H2H3C途径生成HCl放出的热量比生成HBr的多，说明HCl比HBr稳定DCl、Br、I的非金属性依次减弱，所以途径吸收的热量依次增多答案D解析原子形成化学键时放热，焓变小于0，则2H(g)2X(g)=2HX(g)H30，A项正确；反应热与反应体系的始态和终态有关，与反应途径无关，生成HX的反应热与途径无关，故H1H2H3，B项正确；途径生成HCl放出的热量比生成HBr放出的热量多，说明HCl的能量低，比HBr稳定，C项正确；Cl、Br、I的原子半径依次增大，断裂Cl2、Br2、I2中的化学键需要的能量依次减少，所以途径吸收的能量依次减少，D项错误。8已知：A(g)B(g)=C(g)H1；D(g)B(g)=E(g)H2。若A、D的混合物共1 mol，完全与B反应后的热效应为H3，则A与D的物质的量之比为()A(H2H3)(H1H3)B(H3H2)(H1H3)C(H3H2)(H3H1)D(H1H3)(H3H2)答案B解析设A、D的物质的量分别为x mol、y mol，则x moly mol1 mol，H1xH2yH3，解得xy(H3H2)(H1H3)。9已知：Fe2O3(s)C(s)=CO2(g)2Fe(s)H1234.1 kJmol1C(s)O2(g)=CO2(g)H2393.5 kJmol1则2Fe(s)O2(g)=Fe2O3(s)的H3是()A824.4 kJmol1 B627.6 kJmol1C744.7 kJmol1 D169.4 kJmol1答案A解析由盖斯定律可知：得2Fe(s)O2(g)=Fe2O3(s)，所以H3(393.5 kJmol1)234.1 kJmol1824.35 kJmol1824.4 kJmol1。10已知下列热化学方程式：Fe2O3(s)3CO(g)=2Fe(s)3CO2(g)H25 kJmol13Fe2O3(s)CO(g)=2Fe3O4(s)CO2(g)H47 kJmol1则下列关于Fe3O4(s)被CO还原成Fe(s)和CO2的热化学方程式的书写中正确的是()AFe3O44CO=3Fe4CO2H14 kJmol1BFe3O4(s)4CO(g)=3Fe(s)4CO2(g)H22 kJmol1CFe3O4(s)4CO(g)=3Fe(s)4CO2(g)H14 kJmol1DFe3O4(s)4CO(g)=3Fe(s)4CO2(g)H14 kJmol1答案D解析根据盖斯定律，322可得Fe3O4(s)4CO(g)=3Fe(s)4CO2(g)H14 kJmol1，故D正确。题组四根据热化学方程式计算反应热11已知：H2(g)O2(g)=H2O(l)H285.83 kJmol1CO(g)O2(g)=CO2(g)H282.9 kJmol1若氢气与一氧化碳的混合气体完全燃烧可生成5.4 g H2O(l)，并放出114.3 kJ热量，则混合气体中CO的物质的量为()A0.22 mol B0.15 molC0.1 mol D0.05 mol答案C解析设当生成5.4 g H2O时放出的热量为x，则H2(g)O2(g)=H2O(l)H285.83 kJmol1 18 g285.83 kJ 5.4 gx解得x85.75 kJ，由CO燃烧放出的热量为114.3 kJ85.75 kJ28.55 kJ；设CO的物质的量为y，则CO(g)O2(g)=CO2(g)H282.9 kJmol11 mol 282.9 kJy 28.55 kJ解得y0.1 mol。12已知：2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6 kJmol1CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H890 kJmol1现有H2与CH4的混合气体112 L(标准状况)，使其完全燃烧生成CO2和H2O(l)，若实验测得反应放热3 695 kJ，则原混合气体中H2与CH4的物质的量之比是()A11 B13 C14 D23答案B解析设112 L即5 mol混合气体中H2的物质的量为x，则285.8 kJmol1x890 kJmol1(5 molx)3 695 kJ，解得：x1.25 mol，故n(H2)n(CH4)1.25 mol3.75 mol13。综合强化1350 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)从实际装置上看，图中尚缺少的一种玻璃用品是 。(2)烧杯间填满碎纸片的作用是 。(3)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”)。(4)实验中改用60 mL 0.50 molL1盐酸跟50 mL 0.55 molL1 NaOH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： 。答案(1)环形玻璃搅拌棒(2)减少实验过程中的热量损失(3)偏小(4)不相等相等因为中和热是指强酸与强碱的稀溶液发生中和反应生成1 mol 液态H2O所放出的能量，与酸碱的用量无关14把煤作为燃料可通过下列两种途径：途径C(s)O2(g)=CO2(g)H10再燃烧水煤气：2CO(g)O2(g)=2CO2(g)H302H2(g)O2(g)=2H2O(g)H40请回答下列问题：(1)途径放出的热量理论上 (填“大于”“等于”或“小于”)途径放出的热量。(2)H1、H2、H3、H4的数学关系式是 。(3)已知：C(s)O2(g)=CO2(g)H1393.5 kJmol12CO(g)O2(g)=2CO2(g)H2566.0 kJmol1TiO2(s)2Cl2(g)=TiCl4(s)O2(g)H3141.0 kJmol1则TiO2(s)2Cl2(g)2C(s)=TiCl4(s)2CO(g)的H 。答案(1)等于(2)H1(3)80.0 kJmol1解析(1) 途径也可通过途径实现，根据盖斯定律，反应的焓变与途径无关，途径与途径放出的热量相等。(2)反应，由盖斯定律，它们之间的函数关系同样适用于焓变，则H1H2H3H4。(3)反应2得TiO2(s)2Cl2(g)2C(s)=TiCl4(s)2CO(g)，HH32H1H2141.0 kJmol12(393.5 kJmol1)(566.0 kJmol1)80.0 kJmol1。15(1)实验测得，5 g甲醇在氧气中充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出113.5 kJ的热量，试写出甲醇燃烧的热化学方程式： 。(2)将0.3 mol的气态高能燃料乙硼烷(B2H6)在氧气中燃烧，生成固态三氧化二硼和液态水，放出649.5 kJ的热量，该反应的热化学方程式为 。又已知：H2O(g)=H2O(l)H244.0 kJmol1，则11.2 L(标准状况)乙硼烷完全燃烧生成气态水时放出的热量是 kJ。(3)甲醇是一种新型的汽车动力燃料，工业上可通过CO和H2化合来制备甲醇气体(结构简式为CH3OH)。已知某些化学键的键能数据如下表：化学键CCCHHHCOCOHO键能/kJmol13484134363581 072463已知CO中的C与O之间为叁键连接，则工业制备甲醇的热化学方程式为 。(4)依据盖斯定律可以对某些难以通过实验直接测定的化学反应的焓变进行推算。已知：C(s，石墨)O2(g)=CO2(g)H1393.5 kJmol12H2(g)O2(g)=2H2O(l)H2571.6 kJmol12C2H2(g)5O2(g)=4CO2(g)2H2O(l)H32 599 kJmol1根据盖斯定律，计算298 K时由C(s，石墨)和H2(g)生成1 mol C2H2(g)反应的焓变： 。答案(1)CH3OH(l)O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H726.4 kJmol1(2)B2H6(g)3O2(g)=B2O3(s)3H2O(l)H2 165 kJmol11 016.5(3)CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H116 kJmol1(4)H226.7 kJmol1解析(1)5 g CH3OH(l)充分燃烧生成CO2(g)和H2O(l)，放出113.5 kJ的热量，则1 mol CH3OH充分燃烧时，放出的热量为113.5 kJ726.4 kJ，故其燃烧的热化学方程式为CH3OH(l)O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H726.4 kJmol1。(2)0.3 mol气态高能燃料乙硼烷在氧气中燃烧，生成固态三氧化二硼和液态水，放出649.5 kJ的热量，则1 mol乙硼烷在氧气中燃烧，放出2 165 kJ的热量，反应的热化学方程式为B2H6(g)3O2(g)=B2O3(s)3H2O(l)H2 165 kJmol1，H2O(l)=H2O(g)H44 kJmol1，由盖斯定律可知3得，B2H6(g)3O2(g)=B2O3(s)3H2O(g)H2 033 kJmol1,11.2 L(标准状况)即0.5 mol乙硼烷完全燃烧生成气态水时放出的热量是2 033 kJmol10.5 mol1 016.5 kJ。(3)CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H反应物键能总和生成物键能总和，H11 072 kJmol12436 kJmol1(3413 kJmol1358 kJmol1463 kJmol1)116 kJmol1，热化学方程式为CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H116 kJmol1。(4)由题意知，需求算下述反应的焓变：2C(s，石墨)H2(g)=C2H2(g)H，由盖斯定律，将题给热化学方程式加合，(4)得：2C(s，石墨)H2(g)=C2H2(g)H2H1，则H2(393.5) kJmol1226.7 kJmol1。