2019高中化学 专题1 第一单元 第2课时 反应热的测量与计算 能源的充分利用学案 苏教版选修4.doc

1第第 2 2 课时课时 反应热的测量与计算反应热的测量与计算 能源的充分利用能源的充分利用学习目标：1.了解定量测定反应热的基本原理和实验方法。2.从能量守恒角度理解并掌握盖斯定律。(难点)3.理解标准燃烧热的概念，掌握有关燃烧热的计算。(重难点)4.了解化学在解决能源危机中的重要作用。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：(2)实验药品：0.50 mol·L1的盐酸，0.50 mol·L1的 NaOH 溶液等。2实验步骤(1)测量初始温度(t1、t2)和溶液体积(VHCl、VNaOH)：用量筒量取 50 mL 0.50 mol·L1盐酸，倒入简易量热计中，测量并记录盐酸的温度(t1)。用另一量筒量取 50 mL 0.50 mol·L1氢氧化钠溶液，测量并记录氢氧化钠溶液的温度(t2)。(2)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，用环形玻璃搅拌棒不断搅拌，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2二、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，其总的热效应是完全相同的。2本质：化学反应的焓变(H)仅与反应的起始状态和反应的最终状态有关，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，如果应用盖斯定律，就可以间接地把它们的反应热计算出来。三、能源的充分利用1能源(1)定义：能提供能量的自然资源。(2)分类2标准燃烧热和热值(1)标准燃烧热：在 101 kPa 的压强下，1 mol 物质完全燃烧的反应热叫做该物质的标准燃烧热。(2)热值：1 g 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：CCO2(g)；HH2O(l)；NN2(g)。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 1 mol，生3成物必须是稳定产物。基础自测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)1 mol C 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 C 为减少实验过程中的热量散失，应把酸(或碱)一次倒入。3以下几个热化学方程式，能表示固态碳或气态氢气燃烧时的标准燃烧热的热化学方程式是( ) 【导学号：73702015】AC(s) O2(g)=CO(g) H110.5 kJ/mol1 2BC(s)O2(g)=CO2(g) H393.5 kJ/molC2H2(g)O2(g)=2H2O(l) H571.6 kJ/molDH2(g) O2(g)=H2O(g) H241.8 kJ/mol1 2B B C(s)完全燃烧生成的稳定氧化物为 CO2(g)，H2完全燃烧生成的稳定氧化物为H2O(l)，参加燃烧的可燃物是 1 mol。合 作 探 究·攻 重 难中和反应反应热测量实验中应注意的问题化学上规定：中和热是在稀溶液中，酸与碱发生中和反应生成 1 mol H2O 时放出的热量。现用 50 mL 0.50 mol·L1的盐酸与 50 mL 0.55 mol·L1的 NaOH 溶液在如图所示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。4简易量热计思考交流1能否将简易量热计中的环形玻璃搅拌棒用铜质金属棒替代？【提示】 不能。铜质金属棒导热能力强，会造成较大实验误差。2本实验中为什么选用了 0.55 mol·L1的 NaOH 溶液？【提示】 为了保证盐酸完全中和。3若用等浓度的醋酸与 NaOH 溶液反应，则对测得的中和热有什么影响？改用浓硫酸代替盐酸呢？【提示】 醋酸电离要吸收热量，造成测得的中和热数值偏小；浓硫酸溶于水放热，使测得结果偏大。4如果其他操作不变，但将药品改为 100 mL 0.50 mol·L1的盐酸和 100 mL 0.55 mol·L1的 NaOH 溶液，则测得的中和热是否为原来的 2 倍？【提示】 测得的中和热与原来相等。因为中和热是指稀溶液中，酸与碱反应生成 1 mol H2O 时放出的热量。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。选择精密温度计，精确到 0.1 。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。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。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 1 mol 水的反应热。5应用盖斯定律计算的问题探究将煤转化为水煤气的主要化学反应为C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)；C(s)、CO(g)和 H2(g)完全燃烧的热化学=高温方程式为：C(s)O2(g)=CO2(g) H393.5 kJ·mol1H2(g) O2(g)=H2O(g) H242.0 kJ·mol11 2CO(g) O2(g)=CO2(g) H283.0 kJ·mol11 2思考交流1根据以上数据，写出 C(s)与水蒸气反应的热化学方程式。【提示】 设给出的三个热化学方程式分别为、，结合盖斯定律知：得出：C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g) H131.5 kJ·mol1。2比较反应热数据可知，1 mol CO(g)和 1 mol H2(g)完全燃烧放出的热量之和比 1 mol C(s)完全燃烧放出的热量多。甲同学据此认为“煤转化为水煤气可以使煤燃烧放出更多的热量” ；乙同学根据盖斯定律做出下列循环图：并据此认为“煤转化为水煤气再燃烧放出的热量与煤直接燃烧放出的热量相等” 。(1)甲、乙两同学谁的观点正确？原因是什么？【提示】 乙同学观点正确。甲同学忽略了煤转化为水煤气要吸收热量(或H1H2H3，且 H2>0)(2)将煤转化为水煤气作为燃料和煤直接燃烧相比有很多优点，你能例举其中的两点吗？【提示】 减少污染；燃烧充分；方便运输。(任选两点即可)利用盖斯定律进行计算的两种方法(1)加和法6(2)虚拟途径法方法。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。举例。若反应物 A 变为生成物 D，可以有两个途径：a由 A 直接变成 D，反应热为 H。b由 A 经过 B 变成 C，再由 C 变成 D，每步的反应热分别为 H1、H2、H3。如图所示：则有：HH1H2H3当 堂 达 标·固 双 基题组 1 中和反应反应热的测定1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 0.5 mol·L1 NaOH 溶液分别与 0.5 mol·L1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7A 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。2某实验小组用 50 mL 0.50 mol·L1 NaOH 溶液和 30 mL 0.50 mol·L1稀硫酸溶液进行中和反应的反应热的测定。 【导学号：73702016】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 H57.3 kJ·mol1)：_。(2)实验数值结果与 57.3 kJ·mol1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 H2SO4发生中和反应，使稀 H2SO4的起始温度偏高，温度差偏小，符合条件。【答案】 (1) H2SO4(aq)NaOH(aq)= Na2SO4(aq)H2O(l) H57.3 1 21 2kJ·mol1(2)acd1对于该实验常常存在如下易错点：实验中改变酸碱的用量时，反应放出的热量发生改变，误认为中和热也发生改变。误认为中和热 H57.3 kJ·mol1是针对所有酸碱反应，H57.3 8kJ·mol1是稀的强酸和强碱溶液反应生成可溶性盐和 1 mol 水时的反应热，浓酸或浓碱溶于水时也要放热，反应生成 1 mol H2O 时的中和热 Hd>0C2ab0C C H2在 O2中燃烧为放热反应，所以，a、b、c、d都小于 0。所以选项 B、D 均不正确。(1)、(3)比较，(1)生成 H2O(g)，(3)生成 H2O(l)，故a>c，A 项不正确。根据盖斯定律，比较(1)和(2)两个方程式的化学计量数，可知b2a，C 项正确。6试比较下列三组 H的大小(填“” “”或“”)。 【导学号：73702018】(1)同一反应，生成物状态不同时A(g)B(g)=C(g) H10A(g)B(g)=C(l) H20则 H1_H2。(2)同一反应，反应物状态不同时S(g)O2(g)=SO2(g) H10S(s)O2(g)=SO2(g) H20则 H1_H2。(3)两个有联系的不同反应相比C(s)O2(g)=CO2(g) H10C(s) O2(g)=CO(g) H201 2则 H1_H2。【解析】 (1)因为 C(g)=C(l) H30则 H3H2H1，H2H1。(2) 10H2H3H1，则 H3H1H2，又 H30，所以 H1H2。(3)根据常识可知 CO(g) O2(g)=CO2(g) H30，又因为 H2H3H1，所以1 2H2H1。【答案】 (1) (2) (3)比较反应热大小时，首先考虑该反应是放热反应还是吸热反应；再根据数值大小进行比较。审题时应注意如果题目要求比较 H大小，应考虑“” “” 。如果题目要求比较反应热数值大小则无需考虑“” “” 。题组 4 能源7下图为“能源分类相关图” ，四组能源选项中全部符合图中阴影部分的是( )A煤炭、石油、潮汐能B水能、生物质能、天然气C太阳能、风能、沼气D地热能、海洋能、核能C C 太阳能、风能、沼气这三种能源既是新能源、可再生能源，又是来自太阳的能源。8下列选项能说明乙醇作为燃料的优点的是( )燃烧时发生氧化反应 充分燃烧的产物不污染环境 乙醇是一种可再生能源 燃烧时放出大量的热ABCDD D 乙醇燃烧生成 CO2和水，并放出大量的热。题组 5 标准燃烧热和热值925 、101 kPa 下，碳、氢气、甲烷和葡萄糖的标准燃烧热依次是 393.5 kJ·mol1、285.8 kJ·mol1、890.3 kJ·mol1、2 800 kJ·mol1，则下列热化学方程式正确的是( )【导学号：73702019】11AC(s) O2(g)=CO(g) H393.5 kJ·mol11 2B2H2(g)O2(g)=2H2O(g) H571.6 kJ·mol1CCH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(g) H890.3 kJ·mol1D. C6H12O6(s)3O2(g)=3CO2(g)3H2O(l) H1 400 kJ·mol11 2D D 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(H<0)且生成液态水；25 时甲烷的燃烧产物是 CO2(g)和 H2O(l)。10已知 H2(g)、CO(g)、CH4(g)、CH3OH(l)的标准燃烧热依次为 285.8 kJ·mol1、283.0 kJ·mol1、890.3 kJ·mol1、726.5 kJ·mol1，则上述 4 种物质中热值最大的是( )【导学号：73702020】AH2(g)BCO(g)CCH4(g)DCH3OH(l)A 1 g 物质完全燃烧放出的热量叫做该物质的热值，依据概念可分别求出四种物质的热值。