2020高中化学 第一章 化学反应与能量 第一节 化学反应与能量的变化 第2课时 热化学方程式 中和

[明确学习目标]1.了解热化学方程式的含义。2.掌握热化学方程式的书写。3.通过中和反应反应热的测定，初步学习测定反应热的实验方法。23学生自主学习一、热化学方程式1．概念表示参加反应的物质的和反应热的关系的化学方程式。2．意义(1)热化学方程式既表明了化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的变化。□01物质的量□02能量(2)热化学方程式H2(g)＋12O2(g)===H2O(l)ΔH＝－285.8kJ·mol－1，表示在25℃、101kPa时，1molH2与12molO2完全反应生成水时的热量是285.8kJ。□03液态□04放出3．书写原则(1)热化学方程式的化学计量数只表示，不表示，可以用整数也可以用数。(2)必须注明物质的、ΔH的“”和单位。(3)对于相同反应，ΔH的数值必须与对应。□05物质的量□06分子个数□07分□08聚集状态□09＋、－□10化学计量数二、中和热的测定1．中和热(1)概念：在溶液中，酸和碱发生中和反应生成水所放出的热量。(2)强酸与强碱稀溶液反应的热化学方程式：H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)ΔH＝。□01稀□021mol□03－57.3kJ·mol－12．中和热的测定(1)实验原理通过一定量的酸、碱溶液在反应前后的变化，计算反应放出的，由此求得中和热。□04温度□05热量(2)实验装置和用品①实验装置②实验用品大烧杯(500mL)、小烧杯(100mL)、温度计、量筒(50mL)两个、碎泡沫塑料或纸条、泡沫塑料板或硬纸板(中心有两个小孔)、环形玻璃搅拌棒、0.50mol·L－1盐酸、0.55mol·L－1NaOH溶液。(3)测量步骤(4)数据处理ΔH＝－m1＋m2·c·t2－t1×10－3nH2OkJ·mol－1其中(m1＋m2)表示，c为，c＝4.18J·(g·℃)－1。□11溶液质量□12比热容1．热化学方程式与普通化学方程式有何区别？提示：物质的状态和条件标注不同热化学方程式要注明物质的聚集状态，等号上方不标注条件，而普通化学方程式中不需注明所有物质的状态，但一定要注明条件能量表示不同在热化学方程式的右端要注明焓变，而普通化学方程式不需注明化学计量数不同热化学方程式中的化学计量数可以是整数，也可以是分数，而普通化学方程式中的化学计量数只能是整数意义不同热化学方程式不仅表明了化学反应中物质的变化，也表明了化学反应中能量的变化，而普通化学方程式只表明了化学反应中的物质变化提示2．热化学方程式为什么要注明物质的聚集状态？提示：反应过程中能量变化：ΔH＝H生成物－H反应物。物质的聚集状态不同，物质所具有的能量就不同，因此，必须注明物质的聚集状态。提示3．不能用铜质搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒原因是什么？若用醋酸代替盐酸进行中和热的测量，放出的热量会减小还是增大？提示：因为铜质搅拌棒导热太快，会造成一些热量散失，引起误差；醋酸是弱电解质，电离吸收热量，因此测量反应放出的热量会减小。提示4．为什么用0.55mol·L－1NaOH溶液，不用0.50mol·L－1的NaOH溶液？提示：实验过程中碱稍稍过量，保证0.50mol·L－1的盐酸完全被NaOH中和。提示23课堂互动探究一、书写热化学方程式应注意的事项1．要在物质的化学式后面用括号注明各物质的聚集状态。一般用英文字母g、l和s分别表示气态、液态和固态，水溶液中的溶质则用aq表示。2．ΔH的单位是kJ·mol－1。3．根据焓的性质，对于相同物质的反应，当化学计量数不同时，其ΔH也不同。若化学方程式中各物质的化学计量数加倍，则ΔH的数值也加倍，单位不变。4．热化学方程式中不用“↑”“↓”；“===”上不用标明反应条件。5．必须标明ΔH的符号，放热反应ΔH为“－”，吸热反应ΔH为“＋”，正负号不可省略。[即时练]1．已知充分燃烧ag乙炔(C2H2)气体时生成1mol二氧化碳气体和液态水，并放出bkJ热量，则乙炔燃烧的热化学方程式书写正确的是()A．2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－4bkJ/molB．C2H2(g)＋52O2(g)===2CO2(g)＋H2O(l)ΔH＝2bkJ/molC．2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－2bkJ/molD．2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝bkJ/mol答案A答案解析由原子守恒可知，“生成1mol二氧化碳气体”时参加反应的乙炔的物质的量为0.5mol，即0.5molC2H2完全燃烧生成液态的水和二氧化碳气体时放出bkJ的热量，则2molC2H2参加反应时，ΔH应为－4bkJ/mol；B项中应为ΔH＝－2bkJ/mol；综上知选项A正确。解析2．写出下列反应的热化学方程式：(1)1molC2H5OH(l)完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)，放出1366.8kJ热量：_________________________________。(2)1molC(石墨)与适量H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g)，吸收131.3kJ热量：_________________________________。(3)1.7gNH3(g)发生催化氧化反应生成气态产物，放出22.67kJ的热量：________________________________。答案(1)C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l)ΔH＝－1366.8kJ·mol－1(2)C(石墨，s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)ΔH＝＋131.3kJ·mol－1(3)NH3(g)＋54O2(g)===NO(g)＋32H2O(g)ΔH＝－226.7kJ·mol－1答案解析根据反应物的物质的量及放出或吸收的热量，要写出热化学方程式，关键是要确定与方程式中的化学计量数相对应的ΔH。(3)1.7gNH3的物质的量为0.1mol，则1molNH3完全反应放出的热量为226.7kJ。那么相应的热化学方程式为NH3(g)＋54O2(g)===NO(g)＋32H2O(g)ΔH＝－226.7kJ·mol－1。解析规律方法热化学方程式正误判断的方法——“五看法”二、中和热的测定步骤和注意事项1．实验步骤(1)组装量热计：大小烧杯口要相平，烧杯间要填满隔热材料。(2)往小烧杯中加入50mL0.50mol·L－1的盐酸，并用温度计测量盐酸的温度。(3)用量筒量取50mL0.55mol·L－1的NaOH溶液，并测量温度。(4)将NaOH溶液迅速倒入小烧杯中，盖好盖板，并用环形玻璃搅拌棒充分搅拌，读取混合液的最高温度。(5)再重复实验两次并把记录的数据填入下表空格中(6)中和热的计算ΔH＝－0.418t2－t10.025kJ·mol－1。2．注意事项(1)实验中要用强酸、强碱的稀溶液(0.1～0.5mol·L－1)。(2)操作时动作要快，尽量减少热量的损失，使用绝热装置，避免热量散发到反应体系外。(3)测量盐酸的温度后，要将温度计上的酸冲洗干净后，再测量NaOH溶液的温度，避免酸、碱在温度计的表面反应放热而影响测量结果。(4)读取中和反应的温度(t2)是反应混合液的最高温度。(5)强酸与强碱溶液中和热ΔH＝－57.3kJ·mol－1，与强酸、强碱的用量无关。[即时练]3．为了测定酸碱中和反应的反应热，计算时至少需要的数据是()①酸溶液的浓度和体积②碱溶液的浓度和体积③比热容④反应后溶液的质量⑤生成水的物质的量⑥反应前后温度的变化⑦操作所需的时间A．①②③⑥B．①③④⑤C．③④⑤⑥D．全部答案C答案解析根据计算公式ΔH＝－cm溶液·t2－t1nH2O×10－3kJ·mol－1可知，C项正确。解析4.50mL0.50mol·L－1盐酸与50mL0.55mol·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热。回答下列问题：(1)实验时用环形玻璃搅拌棒搅拌溶液的方法是____________________，不能用金属搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒的理由是____________________。(2)理论上稀的强酸溶液与强碱溶液反应生成1mol水时放出57.3kJ的热量，写出表示稀硫酸和稀氢氧化钠溶液反应的中和热的热化学方程式：___。(3)大烧杯上有硬纸板，上面有两个小孔，两个小孔不能开得过大，其原因是______________________________。反应需要测量温度，每次测量温度后都必须采取的操作是___________。答案(1)上下轻轻搅动金属传热快，热量损失大(2)NaOH(aq)＋12H2SO4(aq)===12Na2SO4(aq)＋H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1(3)减少热量损失用水将温度计冲洗干净答案解析(1)环形玻璃搅拌棒上下移动搅拌的面积大，范围广，使反应物混合均匀，保证溶液上下温度一致；金属具有导热性，使反应热损失，还可能与溶液反应。解析规律方法中和热测定实验中产生误差的原因(1)装置方面：装置的隔热保温效果不好，造成实验过程中热量损失而引起误差。(2)操作方面①实验过程中液体洒落桌面②混合酸、碱溶液时，动作缓慢③用温度计测量酸的温度后未清洗而直接去测量碱的温度(3)读数方面①温度计的读数有误差②量取溶液体积时，读数有误差俯视、仰视的问题本课归纳总结1.热化学方程式书写“三步骤”(1)写出配平的化学方程式。(2)注明物质的聚集状态。(3)注明反应热的正、负号、数值和单位。2．中和热测定中和热概念→生成1molH2Ol减少热量损失→采取措施准确测定温度→注意事项计算：ΔH＝－cmΔt×10－3nH2OkJ/mol[其中c＝4.18J/g·℃]23学习效果检测1．已知热化学方程式2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)ΔH1＝－571.6kJ·mol－1，则关于热化学方程式2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)ΔH2＝？的说法正确的是()A．热化学方程式中化学计量数即可表示分子个数又可表示物质的量B．该反应ΔH2大于零C．该反应ΔH2＝－571.6kJ·mol－1D．该反应与上述反应属于可逆反应答案B答案解析该反应中化学计量数只表示物质的量，不表示微粒数，故A错误；由题意知2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)ΔH2＝＋571.6kJ·mol－1，该反应ΔH大于零，故B正确，C错误；可逆反应是指相同条件下，正、逆反应同时进行的反应，氢气燃烧和水分解反应条件不同，不是可逆反应，故D错误。解析2．0.5molCH4完全燃烧生成CO2和液态水时放出445kJ的热量，则下列热化学方程式中正确的是()A．2CH4(g)＋4O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l)ΔH＝＋890kJ·mol－1B．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝＋890kJ·mol－1C．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－890kJ·mol－1D．CH4(g)＋O2(g)===CO2(g)＋H2O(l)ΔH＝－890kJ·mol－1答案C答案解析根据信息，1mol甲烷完全燃烧放出的热量为445/0.5kJ＝890kJ，此反应是放热反应，即ΔH0，CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－890kJ·mol－1，故C正确。解析3．下列热化学方程式书写正确的是()A．C(s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH＝＋393.5kJ/molB．2SO2＋O2===2SO3ΔH＝－196.6kJ/molC．H2(g)＋12O2(g)===H2O(l)ΔH＝－285.8kJ/molD．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)ΔH＝－571.6kJ答案C答案解析A项，碳燃烧的反应是放热反应，应为C(s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH＝－393.5kJ·mol－1，错误；B项，反应的热化