内容正文:
化学反应的热效应
反应热
自热火锅加热的原理是什么?
什么是放热反应?怎么判断放热反应吸热反应?
生石灰和水反应放出热量
放热反应
反应类型
反应物、生成物总能量
断键、成键需要的能量
宏观
微观
如何定量描述反应过程能量变化?
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。
等温:指化学反应发生后,使反应后体系的温度恢复到反应前体系的温度,即反应前后体系的温度相等。
以盐酸与NaOH溶液之间的反应为例
被研究的物质系统称为体系(又称为系统);(如图中的盐酸、NaOH溶液、以及发生的中和反应:HCl+NaOH====NaCl+H2O)
与体系相互影响的其他部分称为环境(如试管、空气等)
通过热成像仪直观感受感受中和反应的反应热
以盐酸和氢氧化钠反应为例,如何计算出反应热?
反应物、生成物总能量
断键、成键需要的能量
H2(g)+Cl2(g)====2HCl(g)反应的能量变化
Q=cm∆t
Q:中和反应放出的热量 m:反应混合液的质量
C:反应混合液的比热容 Δt:反应前后溶液温度的差值
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:
①50 mL0.50 mol/L盐酸的质量m1=50 g, 50 mL0.55 mol/L NaOH溶液的质量m2=50 g
②反应后生成的溶液的比热容c=4.18 J/(g .0C)。
如何通过实验测定反应热?
2.实验中是否可以更换温度计?
不能,会存在仪器误差
3.能否测完酸后直接测量碱的温度?那如何操作?
不能,残留的酸与碱反应,造成酸碱消耗,热量损失。测定一种溶液后必须用水冲洗干净并用滤纸擦干再测别的溶液。
1.能否用浓硫酸代替盐酸?对结果会产生什么影响?
不能。浓硫酸溶解于水时放热,所测数值会偏大。
4.能否将NaOH分多次倒入热量计中?
不能,操作时动作要快,尽量减少热量的散失
5.为什么NaOH的浓度稍稍比酸大?
6.玻璃搅拌棒能否用金属搅拌棒代替?
不能。原因是金属质搅拌器易导热,造成热量损失。
为了保证盐酸完全被中和
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 29.5 29.5 29.5 32.5 3
2 30 29 29.5 32.5 3
3 29.5 29.5 29.5 32.2 3
设溶液的密度均为1 g·cm-3,反应后溶液的比热容c=4.18 J·g-1·℃-1, 则反应放出的热量Q≈ kJ,那么生成1 mol H2O放出的热量为= = 。
50.16kJ
0.418(t2-t1)
现实数据
理论数据
50.16 kJ
57.3 kJ
为什么实际放出的热量比理论值低?
a.量热计保温隔热;
b.不能用铜制搅拌器代替玻璃搅拌器;
c.酸碱混合要迅速,并盖上盖子;
实验过程中已采取了哪些措施?
操作角度
a.准确配制浓度,且NaOH溶液浓度稍大于盐酸;
b.一次性迅速混合,不洒出,且匀速搅拌;
c.温度计测定一种溶液后洗净擦干再测别的溶液;
d.不能用同一个量筒量取酸碱;
重复三次,减小误差
装置角度
1.仪器保温性差,是结果偏低的主要原因。
2.倒入氢氧化钠溶液动作慢,搅拌不均匀,未能及时观察温度上升情况,造成热量损失。
3.酸碱溶液的比热容和密度比实际要大,计算过程中忽略了仪器所吸收的热量。
为什么实际放出的热量比理论值低?
中和热
25℃,101kPa下,强酸的稀溶液与强碱的稀溶液发生中和反应生成1mol液态水的反应热。
H+(aq)+OH-(aq)==H2O(l) ∆H=-57.3kJ*mol-1
酸碱反应放出的热为57.3kJ满足以下四点:
稀溶液 强酸与强碱 1mol液态水 可溶盐
稀溶液
强酸与强碱
1mol液态水
可溶盐
浓酸和浓碱溶液会放热,实际放热大于57.3
弱酸弱碱电离吸热,实际放热小于57.3
中和反应反应热以1mol液态水为标准,与酸碱用量无关
0.5molHCl与NaOH反应,实际放出热量28.65,那该反应中和热是多少?
电离吸热
为什么有的放热有的吸热?
反应物、生成物总能量存在差值
断键、成键需要的能量存在差值
反应前后体系的内能发生了变化
绝大多数化学反应是在敞口容器或恒压条件下进行的。
内能(U)改变
反应热Q
等温条件下
等压条件下
焓(H)改变
引入和内能相关的概念
焓变ΔH
等压条件
Q=ΔU
ΔH=Q
焓:是与内能有关的物理量,符号为 H。
焓变:在 条件下进行的化学反应,其反应热等于反应的焓变符号为 ,单位是 。
等压
ΔH
kJ·mol-1
内能(U)
焓(H)
反应物
生成物
内能(U)
反应物
生成物
焓(H)
ΔH<0,放热反应
ΔH>0,吸热反应
mol-1指1mol该反应
Lavf58.12.100
Lavf58.20.100
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