内容正文:
反应热及测量
第一章 化学反应的热效应
Chemical Thinking
作者编号:35004
1.认识体系、环境和反应热的概念。
2.能解释中和反应反应热的测定原理;能根据实验中测定并记录的数据计算反应热。
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学习目标
作者编号:35004
课堂导入
化学反应中的能量变化常以热量的形式体现——或是释放,或是吸收。这种伴随化学反应的热量变化,在生活实践、工业生产以及科学研究领域都有着极为广泛的应用价值。
常见的吸热反应和放热反应有哪些?
作者编号:35004
探索新知
放热反应
①大多数 反应;
②所有的 反应;
③___________反应;
④较活泼金属与酸的反应;
⑤活泼金属与H2O的反应;
⑥铝热反应;⑦缓慢氧化反应。
化合
燃烧
酸碱中和
吸热反应
①大多数 反应;
②铵盐和碱的反应:Ba(OH)2·8H2O与 的反应;
③C和 的反应;
④少数化合反应。
⑤柠檬酸和NaHCO3反应
分解
NH4Cl
CO2或H2O(g)
定性描述
注意:反应的吸放热与是否需要加热无关
作者编号:35004
探索新知
在研究化学反应的能量时,该如何定量地描述化学反应过程中释放或吸收的热量呢?
为什么氢气是理想燃料,除了产物无污染外,还有其他什么原因吗?
结合常见燃料热值表思考。
常见燃料 热值
1000千焦/千克
煤气 41.9
柴油 42.7
汽油 46.1
氢气 142.5
偏二甲肼 33
甲烷 32.8
定量描述?
作者编号:35004
一、反应热的相关概念
1.体系与环境
环境
体系
环境:体系以外的其他部分
体系:人为划定的研究对象(物质系统)
物质交换
热量交换
热量:因温度不同而在体系与环境之间交换或传递能量
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一、反应热的相关概念
2.反应热
体系
环境
T2
T1
热量
T2>T1
释放
T1>T2
吸收
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。
作者编号:35004
实验探究:测量氢氧化钠与盐酸反应的反应热
环境
体系
放出热量
这时可以根据体系的温度变化和有关物质的比热容等计算反应热
温度产生差异
(即产生一定的温差)
若环境温度不变,则体系温度会升高
1.测量原理
比热容 = 让1千克物质升高1℃需要多少热量
作者编号:35004
实验探究:测量氢氧化钠与盐酸反应的反应热
1.测量原理
用温度计测量反应前后体系的温度变化,根据有关物质的比热容等来计算反应热。
Q = c · m · Δt
中和反应反应热(kJ)
体系的比热容(J/(g∙℃))
体系的质量(g)
反应前后体系温度的差值(℃)
c水=4.18J/(g∙℃)
测溶液体积,查溶液密度,算溶液质量
多次测量取平均值
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实验探究:测量氢氧化钠与盐酸反应的反应热
2.测量仪器
现代量热计
环形玻璃
搅拌棒
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实验探究:测量氢氧化钠与盐酸反应的反应热
(1)反应物温度的测量。
①用量筒量取50mL0.50mol/L盐酸,打开杯盖,倒入量热计的内筒,盖上杯盖,插入温度计,测量并记录盐酸的温度(数据填入下表)。用水把温度计冲洗干净,擦干备用。
②用另一个量筒量取50mL 0.55 mol/L NaOH溶液,用温度计测量并记录NaOH溶液的温度(数据填入下表)。用水把温度计冲洗干净,擦干备用。
(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,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)。用水把温度计冲洗干净,擦干备用。
(3)重复上述步骤(1)至步骤(2)两次。
【实验测量】
作者编号:35004
实验探究:测量氢氧化钠与盐酸反应的反应热
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实验探究:测量氢氧化钠与盐酸反应的反应热
【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(t 1)。计算
温度差(t 2-t1),将数据填入下表。
次数 起始温度t1/℃ 终止温度
t2/℃ 温度差
(t2-t1)/℃
盐酸 NaOH 溶液 平均值
1 23.5 23.5 26.5
2 24 23 27.5
3 23.5 23.5 26.5
23.5
23.5
23.5
4.0
3.0
3.0
若温度差出现一组数据与其他数据差距很大,应当舍去!
(1)计算温度差(t2−t1)
=3.0℃
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实验探究:测量氢氧化钠与盐酸反应的反应热
【数据处理】
= 4.18×(50+50)×(t2-t1)
=418(t2-t1)J=0.418(t2-t1)kJ
= 0.418×3.0kJ
Q = c ·(m酸+m碱) ·(t2-t1)
注:混合溶液的比热容c=4.18 × 10-3kJ/(g · ℃) ;混合溶液密ρ=1g/cm3
(2) 利用公式计算反应放出的热量:
= 50.16 kJ
(3) 生成1mol H2O时放出的热量
0.418×3
0.025
=
kJ
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探索新知
大量实验测得,在25℃和101kPa下,强酸的稀溶液与强碱的稀溶液发生中和反应生成1mol H2O时,放出57.3kJ的热量。
①稀溶液中,1 mol HCl 和1 mol Ba(OH)2反应
②稀溶液中,2 mol HCl 和1 mol Ba(OH)2反应
③稀溶液中,1 mol H2SO4 和1 mol Ba(OH)2反应
④稀溶液中,1 mol CH3COOH 和1 mol KOH反应
⑤稀溶液中,1 mol HCl 和1 mol NH3·H2O反应
⑥浓硫酸和NaOH溶液混合,反应生成1 mol H2O(l)
判断:下列物质在稀溶液中发生反应的中和热是否为-57.3 kJ/mol ?
是
是,中和热的数值和强酸强碱用量无关
否,测得的中和热数值偏大
否,测得的中和热数值偏小
否,测得的中和热数值偏小
否,测得的中和热数值偏大
作者编号:35004
探索新知
上述实验测量得到的中和热却为50.16kJ/mol,结合实验装置与操作尝试分析,产生误差的原因可能有哪些?
①量取溶液时,操作或读数不当,量取体积小于50 mL;
②量热计保温效果不好;
③溶液混合时速度不够快,或没有及时盖上杯盖;
④读取反应后温度时,过早或过晚,不是读取的最高温度。
【误差分析】
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巩固练习
1.下列说法正确的是( )
A.反应热是1mol物质参加反应时的能量变化
B.当反应放热时△H>0,反应吸热时△H<0
C.任何条件下,化学反应的焓变都等于化学反应的反应热
D.在一定条件下,某一化学反应是吸热反应还是放热反应,由生成物与反应物的焓值差决定
D
作者编号:35004
巩固练习
2.下列有关中和反应反应热测定实验的说法正确的是( )
A.酸、碱溶液混合后,应立即测量最高温度
B.向内筒中加入稀碱时,应当缓慢而匀速地加入
C.测量盐酸后的温度计迅速再测量NaOH溶液的温度
D.任何酸、碱之间发生中和反应生成1 mol H2O(l)时,放出的热量都是57.3 kJ
B
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巩固练习
3.用如图所示的装置进行中和反应反应热的测定。下列说法正确的是( )
A.如图条件下实验过程中没有热量损失
B.玻璃搅拌器可用铜质材料代替
C.为了使反应均匀进行,药品可以分几次加入
D.分别测量NaOH与醋酸和硫酸中和反应的反应热,数值不同
D
作者编号:35004
巩固练习
4. 50 mL 0.50 mol·L-1盐酸与50 mL 0.55 mol·L-1NaOH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反应反应热。
(1)从实验装置上看,图中尚缺少的一种玻璃仪器是___________。
(2)如果不盖杯盖,所求得的中和反应反应热的绝对值将会______
(3)实验中改用60 mL 0.50 mol·L-1盐酸跟50 mL 0.55 mol·L-1 NaOH
溶液进行反应,调整反应物用量后所放出的热量与原实验_________(填“相等”或“不相等”,下同);所求中和反应反应热与原实验_____,简述理由:_________。
【答案】 (1)玻璃搅拌器 (2)偏小
(3) 不相等 相等 中和反应反应热是指强酸与强碱的稀溶液发生中和反应
生成1 mol水时的反应热,与酸碱的用量无关
作者编号:35004
Lavf58.28.100
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