内容正文:
▶导语:化学反应的过程,既是物质的转化过程,也是能量的转化过程,化学反应所提供的能量大大促进了社会的发展,本章重点学习化学能与热能的转化,旨在帮助同学们了解化学对解决能源问题所发挥的重要作用。
要点概括与学法引导
理解反应热测定的原理和方法,会分析产生误差的原因,不断完善和改进测定方法。
能从宏观和微观的角度理解化学反应中能量变化的本质,正确认识和判断放热反应和吸热反应。
建立从定性到定量描述化学反应中的能量变化的思维模型,会正确书写热化学方程式。
构建盖斯定律模型,理解盖斯定律的本质,能够运用模型进行相关判断或计算。
了解盖斯定律对反应热测定的重要意义,增强为人类科学发展而努力的意识与社会责任感。
第一章 化学反应的热效应
第一节 反应热
第1课时 反应热 焓变
学习目标
核心素养
1.熟知能量转化形式及反应热和焓变的含义、吸热反应和放热反应的本质。
2.通过反应热的测定,初步学会测定中和反应反应热的实验方法,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。
1.变化观念:认识化学反应的本质是有新物质生成,并伴有能量的转化,能多角度、动态地分析化学变化。
2.科学探究:依据探究目的,设计探究方案,运用化学实验、调查等方法进行实验探究。
课前预习新知
知|识|梳|理
知识点一 反应热及其测定
1.体系与环境。
以研究盐酸与NaOH溶液的反应为例,我们将试管中的盐酸、NaOH溶液及发生的反应等看作一个反应体系,简称体系(又称系统),盛溶液的试管和溶液之外的空气等看作环境。
体系与环境示意图
2.反应热。
因温度不同而在体系与环境之间交换或传递的能量是热量。
在等温条件下,化学反应体系向环境释放或从环境吸收的热量,称为化学反应的热效应,简称反应热。
3.中和反应反应热的测定。
(1)实验装置。
(2)实验测量。
①反应物温度的测量。
a.用量筒量取50 mL 0.50 mol·L-1盐酸,打开杯盖,倒入量热计的内筒中,盖上杯盖,插入温度计,测量并记录盐酸的温度。用水把温度计上的酸冲洗干净,擦干备用。
b.用另一个量筒量取50 mL 0.55 mol·L-1 NaOH溶液,用温度计测量并记录NaOH溶液的温度。
②反应后体系温度的测量。
打开杯盖,将量筒中的NaOH溶液迅速倒入量热计的内筒中,立即盖上杯盖,插入温度计,用搅拌器匀速搅拌。密切关注温度变化,将最高温度记为反应后体系的温度(t2)。
③重复上述步骤①至步骤②两次。
(3)数据处理。
①取盐酸温度和NaOH溶液温度的平均值记为反应前体系的温度(t1)。计算温度差(t2-t1),将数据填入下表。
实验
次数
反应物的
温度/℃
反应前体系
的温度/℃
反应后体系
的温度/℃
温度差
/℃
盐酸
NaOH
溶液
t1
t2
t2-t1
1
2
3
②取三次测量所得温度差的平均值作为计算依据。
③根据温度差和比热容等计算反应热。
为了计算简便,可以近似地认为实验所用酸、碱稀溶液的密度、比热容与水的相同,并忽略量热计的比热容,则:
a.50 mL 0.50 mol·L-1盐酸的质量m1=50 g,50 mL 0.55 mol·L-1 NaOH溶液的质量m2=50 g。
b.反应后生成的溶液的比热容c=4.18 J/(g·℃)。50 mL 0.50 mol·L-1盐酸与50 mL 0.55 mol·L-1 NaOH溶液发生中和反应时放出的热量为(m1+ m2)·c·(t2-t1)=0.418(t2-t1)kJ。
c.生成1 mol H2O时放出的热量为 kJ·mol-1。
结论:大量实验测得,在25 ℃和101 kPa下,强酸的稀溶液与强碱的稀溶液发生中和反应生成1 mol H2O时,放出57.3 kJ的热量。
【微思考】 (1)若改用100 mL 0.50 mol·L-1的盐酸与100 mL 0.55 mol·L-1 NaOH溶液混合,所测中和反应反应热的数值是否为本实验结果的2倍?
提示:否;中和反应反应热是指在稀溶液中强酸与强碱发生中和反应生成1 mol H2O时的反应热,其数值与反应物的量的多少无关,故所测结果应与本次实验结果基本相同。
(2)若用NaOH固体代替NaOH溶液,对结果会产生什么影响?
提示:NaOH固体溶于水时放热,使测得的反应热的数值偏大。
(3)用浓硫酸代替盐酸对结果会产生什么影响?用醋酸代替盐酸对结果会产生什么影响?若用稀硫酸和稀Ba(OH)2溶液测定中和反应反应热,对结果会产生什么影响?
提示:浓硫酸溶于水时放热,使所测反应热的数值偏大;弱酸、弱碱电离时吸热,使所测反应热的数值偏小;若用稀硫酸和稀Ba(OH)2溶液测定反应热,