内容正文:
第一节 反应热
第1课时 反应热及测定
第一章 化学反应的热效应
1、能从体系和环境的角度认识反应热的概念。
2、理解中和反应反应热的测定原理。
3、根据实验中测定的数据能计算反应热。
1
(1)所有燃烧、爆炸
(2)酸碱中和反应
(3)活泼金属与水、酸反应
(4)大多数化合反应
(5)缓慢氧化
(6)铝热反应:
2Al + Fe2O3 Al2O3 + 2Fe
高温
放热反应
吸热反应
(1)大多数分解反应
(2)以C+CO2、C+H2O等氧化还原反应
(3)铵盐与碱:如Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl
(4)碳酸氢钠+盐酸/醋酸
定性描述
反应的吸放热与是否需要加热无关
复习巩固:请列举常见的放热反应和吸热反应?
【设问】在实际应用中,人们如何定量地描述化学反应过程中释放或吸收的热量呢?
课前引入
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微信公众号:杨sir化学
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(1)反应热: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:即反应前后体系的温度相等。
环境:与体系相互影响的其它部分(如试管、空气等)
体系
环境
热量
以盐酸与NaOH溶液的反应为例
体系(系统):试管中的溶液及发生的反应等。 (如图中的盐酸、NaOH溶液、以及发生的中和反应:HCl+NaOH NaCl+H2O)
一、反应热 焓变
1、反应热及测定
体系
环境
T2
T1
热量
T2>T1
释放
T1>T2
吸收
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【实验探究】:
1.使用绝热装置,减少热量向环境传递。
测定酸碱中和反应的反应热
1.实验装置
2.使用温度计测量反应前后体系温度的变化
3.使用玻璃搅拌器,保证反应物混合均匀。
材料名称 导热系数(W/mK)
玻璃 0.12
铁 80
银 429
铜 401
泡沫塑料 0.045
纸板 0.06~0.14
木屑 0.05
如何定量地测定化学反应中释放或者吸收的热量?教材P5
Q = cm△t
(2)中和反应的反应热测定
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【思考】:实验中所用HCl和NaOH的物质的量比为何不是1∶1而是NaOH稍过量?
因为在空气中稀盐酸相对碱稳定,碱极易与空气中CO2反应,消耗了一部分NaOH,为了保证盐酸完全被中和,需要采用稍过量的NaOH溶液。
【实验探究】:
测定酸碱中和反应的反应热
2.实验试剂
0.5mol/L
的稀盐酸
0.55mol/L
的NaOH溶液
H+(aq)+OH- (aq) H2O(l)
50mL
50mL
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热量损失
高
3.实验操作(引导学生阅读教材P5)
【实验探究】:
测定酸碱中和反应的反应热
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1.为什么采用碱稍过量的方法?
2.能否用金属搅拌器代替玻璃搅拌器?
3. 测量盐酸和NaOH溶液的温度时能否选用不同的温度计?
4.为什么将溶液迅速倒入内筒后,立即盖上杯盖?
5.能否将NaOH溶液分多次倒入量热计中?
因碱会吸收空气中的CO2,为保证盐酸完全被中和
不能。金属易导热,会造成热量损失
不能,会存在仪器误差
减少热量损失
不能,迅速操作,减少热量损失
【思考】
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【实验探究】:
测定酸碱中和反应的反应热
4.数据收集
酸碱混合充分反应后体系温度t2
实验次数 反应物
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/℃
平均值 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 32.5 3
重复三次实验,减少实验误差
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【实验探究】:
测定酸碱中和反应的反应热
在测定中和反应的反应热时,应该测量哪些数据? 如何根据测得的数据计算反应热?
Q = cm△t
5.数据处理
Δt:三次测量所得温度差(t2-t1)的平均值
m:反应混合液的质量
50mL0.5mol/L盐酸的质量 m1=50g;
50mL0.55mol/LNaOH溶液的质量 m2=50g
m=m1+m2=100g
c:反应混合液的比热容c=4.18×10-3kJ/(g·℃)。
= 4.18×10-3 (50+50) △t=0.418 △t (kJ)
= 50.16 kJ/mol
生成1mol H2O时放出的热量
0.418×3
0.025
=
kJ/mol
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①简易量热计保温效果不够好;
②量取溶液时,操作或读数不当,量取体积小于50 mL;
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。
⑤采用近似值计算,酸碱溶液的比热容和密度均大于水。
大量科学事实告诉我们,中和热应为57.3KJ/mol,但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,产生误差的原因有哪些?
6.误差分析
【实验探究】:
测定酸碱中和反应的反应热
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(3)中和反应的反应热(简称中和热)
【思考讨论】
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?
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
2.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。
不能用弱酸或弱碱,因弱酸、弱碱电离时吸收热量而使测量数值偏低。
3.能否用醋酸代替盐酸?
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水时,放出57.3kJ的热量叫做中和热。
必须是强酸强碱、是稀溶液、反应生成1mol液态水时放出的热量,且不生成沉淀。
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反应热:
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。
中和热:
25 ℃和101 kPa下,强酸与强碱的稀溶液发生中和反应生成1mol H2O(l)时,放出57.3kJ的热量叫做中和热。
课堂小结
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1、某同学设计如图所示实验,探究反应中的能量变化
下列判断正确的是( )
A.由实验可知,(a)、(b)、(c)所涉及的反应都是放热反应
B.将实验(a)中的铝片更换为等质量的铝粉后释放出的热量有所增加
C.实验(c)中将环形玻璃搅拌棒改为铁质搅拌器对实验结果没有影响
D.若用NaOH固体代替NaOH溶液与盐酸反应测定中和反应的反应热,则测定数值偏高
D
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2、大量实验测得,在25℃和101kpa下强酸稀溶液与强碱稀溶液发生中和反应生成1mol水时,放出57.3kJ的热量。下列酸碱中和反应符合的是( )
A. 浓硫酸与稀氢氧化钠
B. 稀醋酸溶液与稀氢氧化钠溶液
C. 稀硫酸与稀氢氧化钡溶液
D. 稀硫酸与稀氢氧化钾溶液
弱酸弱碱稀溶液因为电离吸热,故生成1molH2O,放热 < 57.3 kJ
强酸强碱浓溶液因为稀释放热,故生成1molH2O,放热 >57.3 kJ
稀H2SO4和稀Ba(OH)2溶液混合,除了生成水的过程放出热量,还有Ba2+和SO42-生成BaSO4沉淀的过程也要放出热量。
D
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3、某同学通过实验测出稀盐酸与稀NaOH溶液反应生成1mol水放出的热量为52.3kJ,造成这一结果的原因不可能是的是( )
A、实验装置保温、隔热效果差
B、用量筒量取盐酸时仰视读数
C、分多次将NaOH溶液倒入量热计的内筒中
D、用测量盐酸的温度计直接测定NaOH溶液的温度
B
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4、判断正误
(1)中和热的测定实验中,可分多次把氢氧化钠溶液倒入盛有稀盐酸的小烧杯中。( )
(2)玻璃搅拌器可用铁丝制作的搅拌器代替。( )
(3)在25 ℃和101 kPa下,1 mol稀硫酸与足量NaOH溶液反应放出57.3 kJ热量。( )
(4)用不同的酸和不同的碱进行实验,测定所得中和热的数值一定不相同。( )
(5)为减小温度测定时的误差,酸碱混合后立即测定初始温度(t1),当温度达到最大值时,立即测定终止温度(t2)。( )
×
×
×
×
×
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5、如图是某兴趣小组组装的中和热测定装置,分别取40 mL 0.50 mol·L-1盐酸与40 mL 0.55 mol·L-1氢氧化钠溶液进行中和热的测定。下列说法错误的是( )
A.稍过量的氢氧化钠是为了确保盐酸完全反应
B.仪器A的名称是玻璃搅拌器
C.在测定中和热的每次实验中,至少需要测定并记
录3次温度
D.用浓硫酸和浓Ba(OH)2溶液代替盐酸和氢氧化钠
溶液,其结果也是相同的
D
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