反应热的测量与计算(课件)

专题1化学反应与能量变化第一单元化学反应的热效应——反应热的测量与计算例：25℃时，1克甲烷气体完全燃烧生成CO2气体和液态水，放出55.64kJ热量，写出该反应的热化学方程式。练习2：N2(g)与H2(g)反应生成17gNH3(g)，放出46.1kJ热量，写出该反应的热化学方程式练习3：发射卫星时可用肼（N2H4）作燃料，已知在298K时1克肼气体燃烧生成N2和水蒸气，放出16.7KJ的能量。能量的数据如何得到？1.在最初，一些基本的、容易控制的反应的焓变是通过实验测定的；2.后来，一些难以控制的反应的焓变是在此基础上，通过间接计算获得的。一、反应热的测量几个相关概念间的关系反应热中和热燃烧热…….1.中和热的定义：在稀溶液中，强酸跟强碱发生中和反应而生成1molH2O，这时的反应热叫做中和热。2.实验步骤：（1）.在大烧杯底部垫泡沫塑料（或纸条），使放入的小烧杯杯口与大烧杯杯口相平。然后再在大、小烧杯之间填满碎泡沫塑料（或纸条），大烧杯上用泡沫塑料板（或硬纸板）作盖板，在板中间开两个小孔，正好使温度计和环形玻璃搅拌棒通过，如下图所示。中和热的测定问题1：大、小烧杯放置时，为何要使两杯口相平？填碎纸条的作用是什么？对此装置，你有何更好的建议？答案：两杯口相平，可使盖板把杯口尽量盖严，从而减少热量损失；填碎纸条的作用是为了达到保温隔热、减少实验过程中热量损失的目的。若换用隔热、密封性能更好的装置（如保温杯）会使实验结果更准确。（2）.用一个量筒量取50mL0.50mol/L盐酸，倒入小烧杯中，并用温度计测量盐酸的温度，记录。然后把温度计上的酸用水冲洗干净。问题2：温度计上的酸为何要用水冲洗干净？冲洗后的溶液能否倒入小烧杯？为什么？答案：因为该温度计还要用来测碱液的温度，若不冲洗，温度计上的酸会和碱发生中和反应而使热量散失，故要冲洗干净；冲洗后的溶液不能倒入小烧杯，若倒入，会使总溶液的质量增加，而导致实验结果误差。2.实验步骤：2.实验步骤：（3）.用另一个量筒量取50mL0.50mol/LNaOH溶液，并用温度计测量NaOH溶液的温度，记录。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(注意不要洒到外面），立即盖上盖板。问题3：酸、碱混合时，为何要把量筒中的NaOH溶液立即倒入小烧杯而不能缓缓倒入？因为本实验的关键是测反应的反应热，若动作迟缓，将会使热量损失而使误差增大。2.实验步骤：（4）.用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动溶液，并准确读取混合溶液的最高温度，记为终止温度，记入下表。问题4：实验中能否用环形铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒？为什么？答案：不能。因为铜丝易导热，使热量损失较大。2.实验步骤：（5）.重复实验三次，取测量所得数据的平均值作为计算依据。（6）.数据处理2.实验步骤：a.取三次测量所得数据的平均值作为计算依据.如果某一次实验的数据与另外两次实验的数据差异明显，怎么办？次数123起始温度t1/ºc终止温度温度差t2/ºct/ºc盐酸氢氧化钠平均值24.525.022.022.425.025.424.7522.225.226.525.428.21.753.23.0Δ1.量取溶液的体积有误差（测量结果是按50mL的酸、碱进行计算，若实际量取时，多于50mL或小于50mL都会造成误差）2.温度计的读数有误。3.实验过程中有液体洒在外面。4.混合酸、碱溶液时，动作缓慢，导致实验误差。5.隔热操作不到位，致使实验过程中热量损失而导致误差。6.测了酸后的温度计未用水清洗而便立即去测碱的温度，致使热量损失而引起误差。分析可能产生的误差。b.计算反应热：△H＝Q/n＝cm△t/nn＝0.50mol·L－1×0.050L＝0.025molc＝4.18J/(g·℃)△t＝(t2－t1)=3.1℃△H＝－4.18×10-3kJ/(g·℃)×100g×△t0.50mol·L－1×0.050L0.0250.418△t△H＝－kJ.mol-1m＝m1＋m2＝100g3.实验成功的关键防止热量的散失.为了达到此目的，实验过程中采取了哪些措施？双层烧杯、碎泡沫塑料、盖板.4.实验注意事项a.为了保证0.50mol·L－1的盐酸完全被NaOH中和，可以采用0.55mol·L－1NaOH溶液，使碱稍稍过量，因为过量的碱并不参加中和反应.b.实验中所用的盐酸和氢氧化钠溶液配好后要充分冷却至室温，才能使用.c.要使用同一支温度计.分别先后测量酸、碱及混合液的温度时，测定一种溶液后必须用水冲洗干净并用滤纸擦干.温度计的水银球部分要完全浸入溶液中，且要稳定一段时间再记下读数.d.操作时动作要快，尽量减少热量的散失.e.实验中若用弱酸代替强酸，或用弱碱代替强碱，因中和过程中电离吸热，会使测得中和热的数值偏低.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NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)△H=—57.3kJ.moL-1KOH(aq)+HNO3(aq)=KNO3(aq)+H2O(l)△H=—57.3kJ.moL-1NaOH(aq)+1/2H2SO4(aq)=1/2Na2SO4(aq)+H2O(l)△H=—57.3kJ.moL-12NaOH(aq)+H2SO4(aq)=Na2SO4(aq)+2H2O(l)△H=—114.6kJ.moL-1【观察与思考】：若实验中改用100mL0.50mol/L的盐酸和100mL0.50mol/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（假定各步操作没有失误）？否。因中和热是指酸与碱发生中和反应生成1molH2O时放出的热量，其数值与反应物的量的多少无关，故所测结果应基本和本次实验结果相同（若所有操作都准确无误，且无热量损失，则二者结果相同）。二、反应热的计算【交流与讨论】如何测定C(s)+1/2O2(g)==CO(g)的反应热△H？①能直接测定吗？如何测？②若不能直接测，怎么办？不能直接测定一个化学反应，不论是一步完成，还是分几步完成，其总的热效应是完全相同的。即：化学反应的焓变（ΔH）只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关。△H＝△H1+△H2盖斯定律直观化•已知•C(s)+O2(g)==CO2(g)ΔH1=-393.5kJ/molCO(g)+1/2O2(g)==CO2(g)ΔH2=-283.0kJ/mol•求C(s)+1/2O2(g)==CO(g)ΔH3=？CO(g)C(s)CO2(g)H3H1H2H2H1H3=+C(s)+1/2O2(g)==CO(g)△H1＝？CO(g)+1/2O2(g)==CO2(g)△H2＝-283.0kJ/molC(s)+O2(g)==CO2(g)△H3＝-393.5kJ/mol+)△H1+△H2=△H3∴△H1=△H3－△H2=-393.5kJ/mol－(-283.0kJ/mol)=-110.5kJ/mol盖斯定律应用（1）若一个反应的焓变△H=akJ·mol1，则其逆反应的焓变△H=-akJ·mol1（2）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。注意：1、计量数的变化与反应热数值的变化要对应2、反应方向发生改变反应热的符号也要改变例1：已知：请计算下列反应的焓变。（1）氢气与氯气反应生成1mol氯化氢气体(2)氯化氢气体分解生成1mol氢气和1mol氯气H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)=-184.6kJ.mol-1HΔH=-92.3kJ.mol-1ΔH=+184.6kJ.mol-1例2：根据下列反应的焓变，计算C（石墨）与H2(g)反应生成1molC2H2(g)的焓变。①C(石墨)+O2(g)=CO2(g)ΔH1=－393.5kJ.mol-1②2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H2=－571.6kJ.mol-1③2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l)△H3=－2599.2kJ.mol-1④2C(石墨)+H2(g)=C2H2(g)ΔH=？④=2×①+1/2×②－1/2×③ΔH=2×ΔH1+1/2×△H2－1/2×△H3＝２×（－393.5)+1/2×(－571.6)－1/2×(－2599.2)=+226.8kJ.mol-1自主归纳：解题步骤•①确定待求的反应方程式；•②找出待求方程式中各物质出现在已知方程式的什么位置；•③根据未知方程式中各物质计量数和位置的需要对已知方程式进行处理，或调整计量数，或调整反应方向；•④实施叠加并检验上述分析的正确与否。练习：已知①CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)ΔH1=－283.0kJ.mol-1②H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)ΔH2=－285.8kJ.mol-1③C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l)ΔH3=－1370kJ.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＝－339.2kJ.mol-1能源的充分利用1.标准燃烧热定义：lmol可燃物质完全燃烧生成稳定的物质时放出的热量，叫做该物质的燃烧热。在101kPa，25℃的条件下的燃烧热又叫做标准燃烧热。衡量燃料燃烧放出热量大小的物理量2.热值定义：在101kPa时，lg物质完全燃烧的反应热。一、标准燃烧热与热值关于燃烧热的理解：①研究条件：25℃,101kPa②反应程度：完全燃烧③燃烧物的物质的量：1mol④研究内容：放出的热量。（ΔH0，单位kJ/mol）⑤在未有特别说明的情况下，外界压强一般指25℃，101kPa。所谓完全燃烧也是完全氧化，它是指物质中的下列元素完全转变成对应的稳定物：如：C→CO2(g)；H→H2O(l)；S→SO2(g)；Cl→HCl(g)；N→N2(g)【思考】燃烧放出的热量与标准燃烧热有什么不同？答：①燃烧放出的热量与物质的多少有关，燃烧的物质越多，放出的热量就越多。而标准燃烧热规定是1mol的可燃物；②研究燃烧放出的热量并未限定燃烧产物的形态，而研究标准燃烧热必须是生成稳定的氧化物。所以，不同量的同一物质完全燃烧，放出的热量可能不同，但标准燃烧热是一定的。概念辨析：1.下列各组物质的标准燃烧热相等的是：（）A.碳和一氧化碳B.1mol碳和2mol碳C.1mol乙炔和2mol碳D.淀粉和纤维素BH2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)；=-285.8kJ/molHH2(g)+1/2O2(g)=H2O(g)；=-241.8kJ/molH2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)；=-483.6kJ/molH2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)；=-571.6kJ/molH2.已知热化学方程式：则氢气的标准燃烧热为：＿＿＿＿＿＿＿＿285.8kJ/mol二、能源的充分利用•1、什么是能源？能源的作用？•就是能提供能量的自然资源，包括化石燃料（煤、石油、天然气）、阳光、风力、流水、潮汐以及柴草等。•能源的开发和利用可以用来衡量一个国家或地区的经济发展和科学技术水平。煤、石油、天然气是当今世界上重要的化石燃料。但它们的蕴藏有限，且不可再生。解决的办法：开源节流。即开发新能源，节约现有能源，提高能源的利用率。能源传统能源煤、石油、天然气、热力、电力太阳能、核能、生物质能、地热能、海洋能、氢能、天然气水合物新能源按转换状况分类一次能源电力、热力、氢能、焦碳、煤气、蒸汽、汽油、煤油、沼气……..二次能源直接取自自然界，没有加工转换的各种能量和资源。由一次能源经过加工转换后得到的能源。节约能源的重要措施：科学地控制燃烧反应，使燃料充分燃烧，提高能源的利用率。使燃料充分燃烧的措施：（1）通入充足且适量的空气；（2）固体燃料粉碎、液体燃料喷雾以增大燃料与空气的接触面。