2012高中化学1.2热化学方程式学案新人教版选修4

1第2课时热化学方程式[学习目标]1.了解热化学方程式的含义并能正确书写热化学方程式。2.通过中和反应反应热的测定，初步学习测定化学反应反应热的实验方法。3.能正确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误差。[重点·难点]1.热化学方程式的书写2.中和热的测定。1．热化学方程式(1)概念能表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式。(2)特点(与化学方程式比较)①指明了反应时的温度和压强，若在25℃时进行的反应，可不注明。②在化学方程式右边注明ΔH的“＋”、“－”和单位。③所有反应物和生成物都用括号注明了它们在反应时的状态。常用s、l、g分别表示固体、液体和气体。(3)意义热化学方程式不仅表示化学反应中的物质变化，也表明了能量变化。2．H2(g)＋12O2(g)===H2O(l)ΔH＝－285.8kJ·mol－1表示在25℃、101kPa下，1molH2与12molO2完全反应生1mol液态水时放出的热量是285.8kJ。3．写出下列反应的热化学方程式(1)1molN2(g)与适量O2(g)起反应生成NO2(g)，吸收68kJ热量。N2(g)＋2O2(g)===2NO2(g)ΔH＝＋68kJ·mol－1。(2)1molCu(s)与适量O2(g)起反应生成CuO(s)，放出157kJ的热量。2Cu(s)＋O2(g)===2CuO(s)ΔH＝－314kJ·mol－1或Cu(s)＋12O2(g)＝CuO(s)ΔH＝－157kJ·mol－1。4．在稀溶液中，强酸与强碱发生中和反应生成1_mol_H2O(l)时的反应热(即放出的热量)称为中和热。一、热化学方程式的书写1．热化学方程式与普通化学方程式的区别普通化学方程式热化学方程式化学计量数的形式及表示意义是整数，既表示微粒个数又表示该物质的物质的量既可以是整数也可以是分数，只表示物质的物质的量是否注明物质状态不注明必须在化学式后面注明状态是否注明ΔH及其单位不注明必须注明ΔH的正负号及单位表示意义表示化学反应中的物质变化不仅表示化学反应中的物质变化，也表示化学反应中的能量变化2.书写热化学方程式注意的问题2(1)注意ΔH的符号ΔH只能写在热化学方程式的右边，且中间留空格。若为放热反应，ΔH为“－”；若为吸热反应，ΔH为“＋”。ΔH的单位一般为kJ·mol－1(或kJ/mol)。(2)注意测定条件反应热ΔH与测定条件(温度、压强等)有关，因此书写热化学方程式时应注意ΔH的测定条件。绝大多数ΔH是在25℃、101kPa下测定的，可不注明温度和压强。(3)注意物质的聚集状态反应物和生成物的聚集状态不同，反应热ΔH也不同。因此，书写热化学方程式时必须注明物质的聚集状态。气体用“g”，液体用“l”，固体用“s”，溶液用“aq”。热化学方程式中不用标“↑”和“↓”。(4)注意化学计量数①化学计量数只表示物质的物质的量，因此可以为整数或分数。②由于ΔH与反应物的物质的量有关，所以热化学方程式中化学式前面的化学计算数必须与ΔH相对应：a．化学计量数和反应热数值可以同时增大或减小相同的倍数。b．当反应逆向进行时，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反。例如：已知H2(g)＋12O2(g)===H2O(l)ΔH＝－285.8kJ·mol－1，则：H2O(l)===H2(g)＋12O2(g)ΔH＝＋285.8_kJ·mol－1。2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)ΔH＝－571.6_kJ·mol－1。(5)注意ΔH的单位ΔH的单位“kJ·mol－1”并不是指每摩尔具体物质反应时伴随的能量变化，而是指给定形式的具体反应以各物质的化学计量数来计量其物质的量时伴随的能量变化。(6)热化学方程式一般不写反应条件。【典例1】已知充分燃烧ag乙炔气体时生成1mol二氧化碳气体和液态水，并放出热量bkJ，则乙炔燃烧的热化学方程式正确的是()A．2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－4bkJ·mol－1B．C2H2(g)＋52O2(g)===2CO2(g)＋H2O(l)ΔH＝2bkJ·mol－1C．2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－2bkJ·mol－1D．2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝bkJ·mol－1解析乙炔燃烧是放热反应，ΔH＜0，则排除B、D两选项；又因反应生成1mol二氧化碳气体时，放出热量为bkJ，则生成4molCO2(g)应放出热量4bkJ，故A正确，C不正确。答案A【变式训练1】已知：①1molH2分子中化学键断裂时需要吸收436kJ的能量，②1molI2蒸气中化学键断裂时需要吸收151kJ的能量，③由H原子和I原子形成1molHI分子时释放299kJ的能量。下列热化学方程式正确的是()A．2HI(g)===H2(g)＋I2(g)ΔH＝＋11kJ·mol－1B.12H2(g)＋12I2(g)===HI(g)ΔH＝－11kJ·mol－1C．H2(g)＋I2(g)===2HI(g)ΔH＝＋288kJ·mol－1D.12H2(g)＋12I2(g)===HI(g)ΔH＝－144kJ·mol－1答案A二、中和反应反应热的测定3[实验用品]仪器：大烧杯(500mL)、小烧杯(100mL)、量筒(50mL)两个、泡沫塑料或纸条、泡沫塑料板或硬纸板(中心有两个小孔)、温度计、环形玻璃搅拌棒。试剂：0.50mol·L－1盐酸、0.55mol·L－1NaOH溶液。[实验方案]1．实验步骤(1)设计装置如图。(2)用一个量筒量取50mL0.50mol·L－1盐酸，倒入小烧杯中，并用温度计测量盐酸的温度，记入下表。并将温度计上的酸用水冲洗干净。(3)用另一个量筒量取50mL0.55mol·L－1的NaOH溶液，并用温度计测量NaOH溶液的温度，记入下表。(4)把套有盖板的温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯中的盐酸中，并把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯，盖好盖板，用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动，测量混合溶液的最高温度，记入下表。(5)重复步骤(2)～(4)三次。2．数据记录及处理数据记录表起始温度t1/℃终止温度t2/℃温度差(t2－t1)/℃HClNaOH平均值1233.计算反应热(1)以三次测量所得数据的平均值为计算依据。(2)取盐酸和NaOH溶液的密度为1g·cm－3。忽略实验装置的比热容。(3)取盐酸质量为m1、NaOH溶液质量为m2，反应后溶液比热容c＝4.18J·g－1·℃－1，则实验中反应放出的热量为(m1＋m2)·c·(t2－t1)＝0.418(t2－t1)kJ，生成1molH2O时放出的热量为ΔH＝t2－t10.025kJ·mol－1[问题探究]1．实验中为何使用0.55mol·L－1NaOH溶液而不用0.50mol·L－1的NaOH溶液？答案保证0.50mol·L－1的盐酸全部反应，提高实验的精确度。2．在中和热测定实验中能否用金属(不与酸反应)质环形搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒？答案不能，因为金属易导热，会造成热量损失，增大实验误差。3．组装简易量热器时，减少热量损失的措施有哪些？答案(1)其保温隔热的效果一定要好，在两烧杯缝隙处一定要塞满泡沫塑料(或纸条)；(2)小烧杯杯口与大烧杯杯口相平；(3)作盖板的大烧杯上的泡沫塑料板上的两个小孔，要恰好使温度计和环形玻璃搅拌棒通过；(4)可改用保温杯来制作，也可用块状聚苯乙烯泡沫塑料制成与小烧杯外径相近的绝缘外套来制作。(5)不能用导热性良好或与酸反温度实验次数4应的金属丝代替玻璃棒。【典例2】在800mL的大烧杯中放入碎纸屑，把盛有50mL0.50mol·L－1盐酸的200mL烧杯放到大烧杯中，两只烧杯间填满碎纸屑。用泡沫塑料板做成大烧杯盖，通过盖子插入一根玻璃搅拌棒(末端呈半圆环的玻璃棒)和一只温度计，测定溶液的温度。迅速往盐酸溶液中加入50mL0.55mol·L－1烧碱溶液，盖好，搅拌溶液，观察温度的变化。当温度保持稳定时，记录读数，取出装反应液的烧杯，倒出溶液，清洗干净，保持内外杯壁干燥。重复进行三次实验。用这一实验可以粗略测定中和热。(1)烧杯间填满碎纸屑的作用是________________________________________________________________________。(2)要重复进行三次实验的目的是________________________________________________________________________。(3)烧杯如果不盖泡沫塑料板，所求得的中和热数值将________(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。(4)实验中若改用60mL0.50mol·L－1盐酸和50mL0.55mol·L－1烧碱溶液进行上述反应，与上述实验相比，所放出的热量______(填“相等”或“不相等”)，所求中和热________(填“相等”或“不相等”)，理由是_________________________________。(5)三次平行操作测得数据中，起始时盐酸与烧碱溶液温度相同，而终止温度与起始温度之差(t2－t1)分别为①2.3℃，②2.4℃，③2.9℃，则最终代入计算式的温度差的平均值为________℃。解析解答本题，首先要明确实验的原理，“量热器”的组成以及造成实验误差的原因，然后按实验步骤进行分析和判断。(1)碎纸屑的作用为减少实验过程中的热量损失。(2)重复实验的目的是减小实验误差。(3)不盖泡沫塑料板会损失部分热量，故所测结果偏小。(4)由中和热概念可知，中和热是以生成1mol液态水为标准的，而与过量部分的酸、碱无关。(5)中所测温度2.9℃显然是错误的，代入计算式的温度应是①与②的平均值。答案(1)保温、隔热，减少实验过程中热量的损失(2)减小实验过程中的误差(3)偏小(4)不相等相等因为60mL0.50mol·L－1盐酸和50mL0.55mol·L－1烧碱溶液反应能生成0.0275molH2O，而50mL0.50mol·L－1盐酸与50mL0.55mol·L－1烧碱溶液反应只能生成0.025molH2O，因此所放出的热量不同。但中和热是指酸与碱发生中和反应生成1molH2O(l)时所放出的热量，与酸、碱的用量无关，因此所求中和热相等(5)2.35【典例3】强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热化学方程式为H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1。分别向1L0.5mol·L－1的NaOH溶液中加入：①稀盐酸，②浓硫酸，③稀硝酸。恰好完全反应的反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3，它们之间的关系正确的是()A．ΔH1ΔH2ΔH3B．ΔH2ΔH1ΔH3C．ΔH1＝ΔH2＝ΔH3D．ΔH1＝ΔH3ΔH2答案D【变式训练2】实验室进行中和热的测定实验时除需要大烧杯(500mL)、小烧杯(100mL)外，所用的其他仪器和试剂均正确的一组是()A．0.50mol·L－1盐酸，0.50mol·L－1NaOH溶液，100mL量筒1个B．0.50mol·L－1盐酸，0.55mol·L－1NaOH溶液，100mL量筒2个C．0.50mol·L－1盐酸，0.55mol·L－1NaOH溶液，50mL量筒1个D．0.50mol·L－1盐酸，0.55mol·L－1NaOH溶液，50mL量筒2个答案D解析本实验中为了保证0.50mol·L－1的盐酸完全被中和，采用0.55mol·L－1NaOH溶液，使碱稍过量，故A项不符合；所需酸、碱量均为50mL，故B项不符合；酸、碱分别用不同的量筒量取，故C项不符合。