2019-2020年高中化学 专题1 第1单元 第2课时 反应热的测量与计算 能源的充分利用课件 苏

专题1化学反应与能量变化第一单元化学反应中的热效应第2课时反应热的测量与计算能源的充分利用目标与素养：1.了解定量测量反应热的基本原理和实验方法。(科学探究与创新意识)2.从能量守恒角度理解并掌握盖斯定律。(变化观念与平衡思想)3.理解标准燃烧热的概念，掌握有关燃烧热的计算。(变化观念与平衡思想)4.了解化学在解决能源危机中的重要作用。(科学态度与社会责任)自主预习探新知一、反应热的测量1．实验中用到的仪器和药品(1)实验仪器：简易量热计(2)实验药品：0．50mol·L－1的盐酸，0.50mol·L－1的NaOH溶液等。2．实验步骤(1)用量筒量取50mL0.50mol·L－1盐酸，倒入___________中，测量并记录盐酸的温度(t1)。(2)用另一量筒量取50mL0.50mol·L－1氢氧化钠溶液，测量并记录氢氧化钠溶液的温度(t2)。简易量热计(3)测量最高温度(t3)：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，立即盖上盖板，用_______________不断搅拌，观察温度计的温度变化，准确读出并记录反应体系的最高温度(t3)。3．实验数据处理与计算ΔH＝－c×m×Δt×10－3nH2OkJ·mol－1环形玻璃搅拌棒二、盖斯定律1．内容：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__________的。2．本质：化学反应的焓变(ΔH)仅与反应的_________和反应的__________有关，而与反应的途径无关。3．应用：对于进行得很慢的反应，不容易直接发生的反应，产品不纯(即有副反应发生)的反应，测定这些反应的反应热有困难，如果应用__________，就可以_____地把它们的反应热计算出来。完全相同起始状态最终状态盖斯定律间接三、能源的充分利用1．能源(1)定义：能提供_____的自然资源。(2)分类能量2．标准燃烧热和热值(1)标准燃烧热：在________的压强下，_______物质_____燃烧的_______叫做该物质的标准燃烧热。(2)热值：____物质完全燃烧所放出的热量叫做该物质的热值。(3)完全燃烧的标准：C→_______；H→_______；N→______。微点拨：标准燃烧热是反应热的一种类型，标准燃烧热规定可燃物必须是1mol，生成物必须是稳定产物。101kPa1mol完全反应热1gCO2(g)H2O(l)N2(g)1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)测定盐酸与氢氧化钠溶液反应的反应热时，应保证加入的盐酸与氢氧化钠溶液恰好完全反应。()(2)盖斯定律遵守能量守恒定律。()(3)利用盖斯定律可计算有副反应发生的反应的反应热。()(4)1molC燃烧生成CO时放出的热量就是C的标准燃烧热。()答案：(1)×(2)√(3)√(4)×2．在进行中和热的测定中，下列操作错误的是()A．反应前酸、碱溶液的温度要相同B．测量溶液的温度计要一直插在溶液中C．为了使反应均匀进行，可以向酸(碱)中分次加入碱(酸)D．为了使反应更完全，可以使酸或碱适当过量C[为减少实验过程中的热量散失，应把酸(或碱)一次倒入。]3．已知金刚石和石墨在氧气中燃烧的热化学方程式分别为C(金刚石，s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH＝－395.41kJ·mol－1，C(石墨，s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH＝－393.51kJ·mol－1。试写出金刚石转化成石墨的热化学方程式：____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：将题给两个热化学方程式依次标为①和②，根据盖斯定律由①－②得：C(金刚石，s)===C(石墨，s)ΔH＝－1.9kJ·mol－1。答案：C(金刚石，s)===C(石墨，s)ΔH＝－1.9kJ·mol－1核心突破攻重难认识燃烧热、中和热1．中和热的概念(1)中和热是指在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应生成1mol液态水所放出的热量。(2)理解时应注意①强酸和强碱的稀溶液发生反应，其中和热是相等的，都约是57.3kJ·mol－1。H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1。②强酸和弱碱或弱酸和强碱的稀溶液发生反应，中和热一般小于57.3kJ·mol－1，因为弱电解质的电离是吸热的。③中和反应的实质是H＋和OH－化合生成H2O。若反应过程中有其他物质生成(如生成不溶性物质、难电离物质等)，这部分反应热不在中和热之内。2．燃烧热及表示燃烧热的热化学方程式(2)燃烧热是以1mol物质完全燃烧所放出的热量来定义的，因此在书写表示燃烧热的热化学方程式时，应以燃烧1mol物质为标准来配平其余物质的化学计量数，故在其热化学方程式中常出现分数。3．燃烧热和中和热的比较燃烧热中和热放热反应相同点能量变化ΔH及其单位ΔH＜0，单位均为kJ·mol－1反应物的量1mol不一定为1mol生成物的量不确定生成水的量为1mol不同点表示方法燃烧热为akJ·mol－1或ΔH＝－akJ·mol－1中和热为57.3kJ·mol－1或ΔH＝－57.3kJ·mol－1【例1】下列说法正确的是()A．1mol硫酸与1molBa(OH)2完全中和所放出的热量为中和热B．25℃、101kPa时，1molS和2molS的标准燃烧热相等C．CO是不稳定的氧化物，它能继续和氧气反应生成稳定的CO2，所以CO的燃烧反应一定是吸热反应D．101kPa时，1mol碳燃烧所放出的热量为碳的标准燃烧热B[A项，1molH2SO4与1molBa(OH)2反应生成2molH2O，同时还有BaSO4沉淀生成，不符合中和热的定义；B项，标准燃烧热与可燃物的物质的量无关；C项，CO的燃烧属于放热反应；D项，1mol碳燃烧不一定生成1molCO2。]1．下列说法正确的是()A．中和热一定是强酸跟强碱反应放出的热量B．1mol酸与1mol碱完全反应放出的热量是中和热C．在稀溶液中，酸与碱发生中和反应生成1molH2O(l)时的反应热叫做中和热D．表示强酸与强碱反应的中和热的热化学方程式为H＋＋OH－===H2OΔH＝－57.3kJ·mol－1C[中和热是指稀酸、稀碱反应生成1mol液态H2O时放出的热量。]2．25℃、101kPa下，碳、氢气、甲烷和葡萄糖的标准燃烧热依次是393.5kJ·mol－1、285.8kJ·mol－1、890.3kJ·mol－1、2800kJ·mol－1，则下列热化学方程式正确的是()A．C(s)＋12O2(g)===CO(g)ΔH＝－393.5kJ·mol－1B．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)ΔH＝571.6kJ·mol－1C．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－890.3kJ·mol－1D．12C6H12O6(s)＋3O2(g)===3CO2(g)＋3H2O(l)ΔH＝－1400kJ·mol－1D[根据标准燃烧热的定义，碳的燃烧产物应是CO2；氢气燃烧是放热反应(ΔH0)且生成液态水；25℃时甲烷的燃烧产物是CO2(g)和H2O(l)。]中和反应反应热测定实验1．中和反应反应热测量实验中的“三关”(1)隔热关——装置保温、隔热效果好，减少热量的损失，使用简易量热计，其优点是保温效果好，也可在保温杯中进行。(2)测量关——温度在测量过程中是重要的参数，测量时要又快又准。①选择精密温度计，精确到0.1℃。②测量溶液温度时，将温度计插在液体中央，使水银球处于溶液中央位置，温度计不要碰到容器壁或插在液面以上。③温度计不能当搅拌棒用，用环形玻璃搅拌棒搅拌，使溶液迅速、充分混合。④测量酸和碱溶液的温度时要稳定一会儿再读数，测量反应混合液的温度时要随时读取温度值，记录最高温度。(3)酸、碱关——注意酸碱的强弱和浓度。酸、碱浓溶液稀释过程中会放出热量，而弱酸、弱碱电离过程中需吸收热量。故通常中和反应反应热是指强酸、强碱在稀溶液中反应生成1mol水的反应热。2．中和热测定实验中产生误差的可能原因(1)量取溶液的体积有误差(测量结果是按50mL的酸、碱进行计算的，若实际量取时大于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便立即去测碱的温度，会使热量损失而引起误差。【例2】某实验小组用50mL0.50mol·L－1NaOH溶液和30mL0.50mol·L－1稀硫酸溶液进行中和反应的反应热的测定。测定稀硫酸和稀氢氧化钠反应中和热的实验装置如图所示。(1)写出该反应的热化学方程式(中和反应的反应热ΔH＝－57.3kJ·mol－1)：______________________________________________________________________________________________________。(2)实验数值结果与57.3kJ·mol－1相比偏小，产生偏差的原因可能是________(填字母)。a．实验装置保温、隔热效果差b．量取NaOH溶液的体积时仰视读数c．分多次把NaOH溶液倒入盛有稀硫酸的小烧杯中d．用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定稀硫酸溶液的温度解析：实验数值结果说明该实验过程中有热量损失，a项符合；b项仰视读数会导致量取NaOH体积偏大，放出热量偏多，使中和热数值偏大，b错误；c项分多次倒入会导致有较多热量损失，符合条件；d项操作中温度计上的NaOH溶液会与稀硫酸发生中和反应，使稀硫酸的起始温度偏高，温度差偏小，符合条件。答案：(1)12H2SO4(aq)＋NaOH(aq)===12Na2SO4(aq)＋H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1(2)acd3．在测定中和热的实验中，下列说法正确的是()A．使用环形玻璃棒是为了加快反应速率，减少实验误差B．为了准确测定反应混合溶液的温度，实验中温度计水银球应与小烧杯底部接触C．用0.5mol·L－1NaOH溶液分别与0.5mol·L－1的盐酸、醋酸溶液反应，若所取的溶液体积相等，则测得的中和热数值相同D．在测定中和热实验中需要使用的仪器有天平、量筒、量热计、滴定管、温度计A[A项中在中和热的测定中，使用环形玻璃棒搅拌，目的是使反应物混合均匀，加快反应，减小实验误差，A正确；B项中温度计水银球不能接触烧杯底部，B错；C项中CH3COOH为弱酸，电离吸热，故测得的中和热比用盐酸时数值小，C错；D项中仪器不需要天平、滴定管，D错。]利用盖斯定律进行计算的两种方法1．加和法找出根据待求解的热化学方程式中的反应物和生成物找出可用的已知热化学方程式。调整加和将调整好的热化学方程式和ΔH进行加和。求焓ΔH随热化学方程式的调整而相应进行加、减、乘、除运算。检查检查得出的热化学方程式是否正确。2．虚拟途径法(1)方法。先根据题意虚拟转化过程，然后根据盖斯定律列式求解，即可求得待求的反应热。(2)举例若反应物A变为生成物D，可以有两个途径：①由A直接变成D，反应热为ΔH。②由A经过B变成C，再由C变成D，每步的反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3。如图所示：则有：ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3【例3】CH4­CO2催化重整反应为：CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)。已知：C(s)＋2H2(g)===CH4(g)ΔH＝－75kJ·mol－1C(s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH＝－394kJ·mol－1C(s)＋12O2(g)===CO(g)ΔH＝－111kJ·mol－1该催化重整反应的ΔH＝________kJ