1.1.2 反应热的测量与计算 课件 2023-2024学年高二上学期化学苏教版（2019）选择性必修1

选 择 性 必 修 一 学 化 J S 1 第一单元 化学反应的热效应 2 反应热的测量与计算 不同的化学反应具有不同的反应热 中和热 在稀溶液中，强酸跟强碱发生中和反应生成1 mol液态水时的反应热叫做中和热. NaOH(aq) + HCl(aq) = NaCl(aq) + H2O(l) △H= －57.3kJ·mol-1 人们可以通过多种方法获得反应热的数据，其中最直接的方法是通过实验进行测定。 实验探究 请按照下列操作步骤用简易量热计测定盐酸与氢氧化钠溶液反应的反应热。 （1）用量筒量取50 mL 0.50 mol·L－1 盐酸，倒入简易量热计中，测量并记录盐酸的温度（T1）。 （2）另取一量筒量取50 mL 0.50 mol·L－1 氢氧化钠溶液，测量并记录氢氧化钠溶液 的温度（T2）。 （3）将量筒中的氢氧化钠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拌，观察温度计的温度变化，准确读出反应体系的最高温度 （T3）并记录。 （4）假设溶液的比热与水的比热相等，溶液的密度与水 的密度相等，忽略量热计的比热，根据溶液温度升高的数值，计算该反应的反应热并写出热化学方程式。 中和热的测量 思考：1.使用什么仪器测量放出的热量？ 以HCl与NaOH溶液反应的中和热为例 温度计 2.温度计测量的是温度的变化,如何建立温度与热量的转化关系？ Q=cmΔT 比热容（c）表示单位质量（1g)的某种物质升高单位温度所需的热量 3.放出的热量Q是我们要测量的中和热吗？ 不是，我们测量的中和热必须是HCl与NaOH反应生成1mol水放出的热量 △H＝－——＝－———— cm△t n 水 Q n 水 实验仪器 简易量热计、环形玻璃搅拌棒、温度计 注意： 1.小烧杯须与盖板平齐。 2.碎泡沫塑料的作用是保温隔热，防止热量损失。 实验注意事项： (1)酸碱混合时，要将量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯而不能缓缓倒入，目的是减少热量损失。 (2)实验中，碱的浓度应稍大或碱液过量，目的是保证盐酸被完全中和。 (4)实验中不能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。 (3)测完盐酸浓度后，要将温度计上酸冲洗干净后，再测量NaOH溶液的温度，避免酸碱在温度计的表面反应放热而影响测量结果。 数据记录与处理 温度 实验次数 起始温度/℃ 最高温度/℃ 温度差Δt/℃ HCl NaOH 平均值 1 24.5 25.0 26.5 2 22.0 22.4 25.7 3 25.0 25.4 28.56 24.75 22.2 25.2 1.75 3.5 3.36 13 (1)去掉异常值后，取三次测量所得数据的平均值作为计算依据 Δt = (3.5+3.36)/2=3.43 ℃ (2)根据公式计算中和热 其中：c溶液≈c水＝4.18J/(g·℃) m=mHCl+mNaOH=100g n水= 0.50mol· L－1×0.050L =0.025mol 14 （5）如果用同样的方法测定氢氧化钾溶液与盐酸反应、氢氧化钠溶液与硝酸反应的反应热，请预测其反应热是否相同并说明理由。 KOH(aq)+HCl(aq) = KCl(aq)+H2O(l) △H= －57.3kJ.mol-1 NaOH(aq)+HNO3(aq) = NaNO3(aq)+H2O(l) △H= －57.3kJ.mol-1 H＋(aq)+OH－(aq)=H2O(l); △H= －57.3kJ.mol-1 表示强酸与强碱在稀溶液中发生中和反应的热化学方程式 三个反应的本质一样，都是H++OH－ =H2O 实验中若改用50 mL 0.50 mol/L的稀硫酸和100 mL 0.50 mol/L的NaOH溶液，所测中和热的数值是否约为本实验结果的二倍？ NaOH(aq)+1/2H2SO4(aq)=1/2Na2SO4(aq)+H2O(l) △H= －57.3kJ·mol-1 　中和热是指酸碱中和生成1 mol H2O时放出的热量，其数值与反应物的量无关 能否用醋酸代替稀盐酸溶液进行实验？ 能否用浓硫酸代替稀盐酸溶液进行实验？ 否，浓硫酸稀释时放热。 否，醋酸是弱酸，电离吸热。 能否稀硫酸和氢氧化钡进行中和热实验测定？ 否，硫酸与氢氧化钡反应除生成水外，还生成硫酸钡沉淀，生成沉淀过程中放热。 在科学研究中，科学家常用量热计来测量反应热（图1-5）。目前，科学家已经用实验的方法精确测定了许多反应的反应热。 但是，并非所有化学反应的反应热均可用实验直接测定。例如，反应C(s)＋ O2(g) =CO(g)的反应热就无法用实验直接测得，因为在反应中总会有CO2(g)生成。可见，获取那些不易直接测定的反应热，是一项很有意义的工作。 科学史话 1840年，俄国化学家盖斯在分析了许多化学反应的热效应的基础上，总结出一条规律：“一个化学反应，不论是一步完成，还是分几步完成，其总的热效应是完全相等 的。”这个规律被称为盖斯定律。 在恒压条件下，化学反应的热效应等于焓变（ΔH），而ΔH仅与反应的起始状态和反应的最终状态有关，而与反应的途径无关。由此，盖斯定律就成为必然的结果。 △H＝△H1 + △H2 可见，在上述条件下，反应热效应的计算就是反应焓变的计算。 在众多的化学反应中，有些反应的反应速率很小，有些伴有副反应发生，还有些不易直接进行，测定这些反应的热效应就很困难，运用盖斯定律则可以计算出它们的反应热。 CO(g) C(s) CO2(g) H3 H1 H2 H1 = H2 H3 + C(s)+1/2O2(g)==CO(g) ； ΔH3= ？ C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH1 =－393.5kJ·mol-1 CO(g)+1/2O2(g)= CO2(g) ΔH2 =－283.0kJ·mol-1 方法一: ΔH3= ΔH1 - ΔH2 =-393.5-（-283.0）=-110.5kJ·mol-1 方法二： ①C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH1 =－393.5kJ·mol-1 ②CO(g)+1/2O2(g)= CO2(g) ΔH2 =－283.0kJ·mol-1 （—） C(s)+1/2O2(g)==CO(g) ； ΔH3= ΔH1 – ΔH2 =-110.5kJ·mol-1 若一个化学反应方程式可由另外几个反应的化学方程式相加减而得到，则该反应的焓变亦可以由这几个反应的焓变相加减而得到。 方法导引 【例2】已知在298 K 时，C(s)、CO(g) 燃烧的热化学方程式如下： 请运用盖斯定律计算反应C(s)＋ O2(g)=CO(g)的焓变∆ H3。 分析：C(s)与O2(g) 生成CO2(g)的反应可以一步完成（反应焓变为ΔH1），也可以看成两步完成：先生成CO(g)（反应焓变为ΔH3），CO(g) 再与O2(g)反应生成CO2(g)（反应焓变为ΔH2）。 根据盖斯定律可以得到ΔH1 ＝ΔH2＋ΔH3（图1-7），则反应C(s) ＋ O2(g)=CO(g)的焓变ΔH3 ＝∆H1－ΔH2。 根据盖斯定律，直接将热化学方程式①、②左右两边分别相减，也可以求得C(s)与 O2(g) 反应生成 CO(g) 的焓变。 一个反应的化学方程式可由另外几个反应的化学方程式相加减而得到，则该反应的焓变亦可以由这几个反应的焓变相加减而得到。 学以致用 请根据下列反应的焓变，计算 C(s)与H2(g)反应生成1 mol C2H2(g)的焓变。 1.已知： ①H2(g)+1/2 O2(g) ＝H2O(g) ; △H1 = －241.8kJ·mol-1 ②H2(g)+ 1/2 O2(g) ＝H2O(l) ; △H2 = －285.8kJ·mol-1 求③H2O(l) ＝ H2O(g) ; △ H3 =? △H3 = △H1-△H2=+ 44.0kJ·mol-1 观察反应方程式可知③=①-② 课堂训练 33 2.发射火箭，所用的能量来自于N2H4(肼) 在NO2中燃烧，生成N2、液态H2O。 N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) △H1= + 67.2kJ·mol-1 N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l) △H2=－534kJ·mol-1 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-1 3.①CO(g) + 1/2 O2(g) = CO2(g) ΔH1=－283.0kJ·mol-1 ②H2(g) + 1/2 O2(g) = H2O(l) ΔH2=－285.8 kJ·mol-1 ③C2H5OH(l) + 3 O2(g) = 2 CO2(g) + 3 H2O(l) ΔH3= － 1370 kJ·mol-1　 计算④2CO(g)＋4H2(g)= H2O(l)＋C2H5OH(l) 的ΔH 【解】：①×2 + ②×4 － ③ = ④   所以，ΔH＝ΔH1×2 ＋ΔH2×4－ΔH3   ＝－283.2×2 －285.8×4 －(－1370) ＝－339.2 kJ·mol-1 看 观 谢 谢 37 $$