反应热的测量和计算.ppt
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1、放热反应:放热反应:吸热反应:吸热反应:HH0 0或或 HH为为“”HH0 0 或或HH为为“”放热放热反应物反应物生成物生成物能能量量反应过程反应过程H H0 0HH生成物总能量反应物总能量生成物总能量反应物总能量吸热吸热反应物反应物生成物生成物能能量量反应过程反应过程H H0 0一、反应热和焓变一、反应热和焓变1.1.反应热:反应热:2.2.焓变:焓变:在在恒温、恒压恒温、恒压的条件下,化学反应过程的条件下,化学反应过程中所吸收或释放的热量称为反应的焓变中所吸收或释放的热量称为反应的焓变.符号:符号:H单位:单位:kJ/mol规定规定:当当H H为为“”(H0H0H0)时,为)时,为吸热吸
2、热反应反应.在化学反应过程中,当反应物和生成物在化学反应过程中,当反应物和生成物具有具有相同温度相同温度时,所时,所吸收吸收或或放出放出的热量的热量.HH436kJ/mol436kJ/mol243kJ/mol243kJ/mol 431kJ/mol431kJ/mol2 2183kJ/mol183kJ/mol化学键化学键断裂断裂时时吸吸收总能量收总能量=化学键化学键形成形成时时放放出总能量出总能量=679kJ862kJ反应物分子反应物分子断键断键时时吸收吸收的能量的能量反应物分子反应物分子断键断键时时吸收吸收的能量的能量生成物分子生成物分子成键成键时时释放释放的能量的能量生成物分子生成物分子成键成
3、键时时释放释放的能量的能量放热反应放热反应吸热反应吸热反应从键能角度看:从键能角度看:HH反应物反应物总键能总键能生成物生成物总键能总键能热化学方程式与化学方程式的差别热化学方程式与化学方程式的差别:1、H只用在只用在热热化学方程式中,并写在化学方程式中,并写在右右边边4、热化学方程式中的热化学方程式中的化学计量数化学计量数可以是可以是整数整数,也可以是也可以是分数分数。它表示的是。它表示的是物质的量物质的量2、热热化学方程式中必须注明物质的聚集化学方程式中必须注明物质的聚集状态状态气态(气态(g)、)、液态液态(l)、)、固态(固态(s)、溶液溶液(aq)3、书写热化学方程式时应、书写热化学
4、方程式时应注明注明反应的反应的温度温度和和压强压强。如果不注明温度和压强,则表示是在。如果不注明温度和压强,则表示是在250C、101KPa条件下的反应热。条件下的反应热。另注意另注意:热化学反应方程式中不用标反应条:热化学反应方程式中不用标反应条件、用件、用“”表示、当化学反应表示、当化学反应逆向逆向进行进行时时,H数值不变数值不变,但但符号相反符号相反.5、H与参加反应的物质的物质的量有关。同一与参加反应的物质的物质的量有关。同一化学反应中,热化学方程式中物质的化学计量数化学反应中,热化学方程式中物质的化学计量数不同,不同,H也不同。也不同。化学计量数化学计量数加倍加倍,H也要也要加加倍倍
5、。该该 H数值是指该反应数值是指该反应完全完全进行时的数值进行时的数值.可逆反应用可逆反应用 选修选修 化学反应原理化学反应原理专题一专题一 化学反应与能量变化化学反应与能量变化第一单元第一单元 化学反应中的热效应化学反应中的热效应反应热的测量与计算反应热的测量与计算问题讨论:问题讨论:前面我们已经学习了热化学方程式的有关知前面我们已经学习了热化学方程式的有关知识,在热化学方程式中提供了反应热的数据,识,在热化学方程式中提供了反应热的数据,那么,这些数据是通过什么途径获得的呢?那么,这些数据是通过什么途径获得的呢?1 1、实验直接测定、实验直接测定2 2、计算获得、计算获得根据公式根据公式H=
6、EH=E反应物总键能反应物总键能-E-E生成物总键能计算生成物总键能计算活动与探究活动与探究 在在稀溶液稀溶液中,酸跟碱发生中,酸跟碱发生中和中和反应而生成反应而生成1mol1molH H2 20 0,这时的反应热叫做,这时的反应热叫做中和热中和热.思考:mol H2SO4 与 2 mol NaOH 完全反应 放出114.6 KJ 的热量,此反应的中和热 为114.6 KJ/mol。对吗?答:不对,不是生成1 mol 水,中和热是57.3 KJ/mol活动与探究活动与探究 1、请大家观察简易量、请大家观察简易量热计的构造,分析一下,热计的构造,分析一下,量热计直接测定的数据是量热计直接测定的数
7、据是什么?是焓变的数值吗?什么?是焓变的数值吗?是体系(溶液)温度的变化是体系(溶液)温度的变化2 2、根据体系温度变化可以求得什么物理量?、根据体系温度变化可以求得什么物理量?可以求得反应吸收或放出的热量可以求得反应吸收或放出的热量Q=m ctQ Q:中和反应放出的热量。中和反应放出的热量。mm:反应混合液的质量。:反应混合液的质量。c c:反应混合液的比热容。:反应混合液的比热容。t t:反应前后溶液温度的差值。:反应前后溶液温度的差值。活动与探究活动与探究3 3、酸、碱反应时,我们用的是它的稀溶液,它酸、碱反应时,我们用的是它的稀溶液,它们的质量应怎样得到?们的质量应怎样得到?量出它们的
8、体积,再乘以它们的密度即可。量出它们的体积,再乘以它们的密度即可。Q=(V酸酸酸酸V碱碱碱碱)c(t2t1)Q=m c t已知已知 V酸酸=V碱碱=50mL。c酸酸=c碱碱=0.50mol/L。酸酸=碱碱=1g/cm3 c=4.18J/(g)请把以上数据代入式请把以上数据代入式,得出得出Q的表示式。的表示式。Q=0.418(t2t1)kJ 本实验中,我们所用一元酸、一元碱的体积均为本实验中,我们所用一元酸、一元碱的体积均为50 mL,它它 们的浓度均为们的浓度均为0.50 mol/L。由于是稀溶液,且为了计算简便,。由于是稀溶液,且为了计算简便,我们近似地认为,所用酸、碱溶液的密度均为我们近似
9、地认为,所用酸、碱溶液的密度均为1 g/cm3,且中,且中和后所得溶液的比热容为和后所得溶液的比热容为 4.18 J/(g)4 4、式表示的是中和热吗?为什么?式表示的是中和热吗?为什么?H=0.418(t2t1)0.025kJ/mol活动与探究活动与探究24.5022.0025.0025.0022.4025.2026.5025.6028.4524.7522.2025.101.753.403.35强酸、强碱反应强酸、强碱反应:H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)H=56.43kJ/moL活动与探究活动与探究请算出中和热H=反应热的测量和计算答:相同。反应的实质强酸、强碱反应强酸、强碱反应
10、:H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)H=57.3kJ/moL讨论:讨论:要想提高中和热测定的准确性,实验时应注意什么?要想提高中和热测定的准确性,实验时应注意什么?1、应注意实验过程中的隔热保温效果。、应注意实验过程中的隔热保温效果。2、用、用0.1分刻度的温度计,读数时要估读分刻度的温度计,读数时要估读到小数点后第二位。到小数点后第二位。3、盐酸与氢氧化钠溶液浓度的配置准确,、盐酸与氢氧化钠溶液浓度的配置准确,且浓度不宜过大,氢氧化钠溶液浓度要稍大于且浓度不宜过大,氢氧化钠溶液浓度要稍大于盐酸的浓度,或者盐酸的浓度要稍大于氢氧化盐酸的浓度,或者盐酸的浓度要稍大于氢氧化钠溶液浓度。钠溶
11、液浓度。4、操作动作要迅速。、操作动作要迅速。讨论下列问题 2.本实验中若把本实验中若把50 mL 0.50 mol/L的盐酸改为的盐酸改为50 mL 0.50 mol/L醋酸,所测结果是否会有所变化?醋酸,所测结果是否会有所变化?为什么?为什么?答案:会有所变化。因为醋酸为弱电解质,其电答案:会有所变化。因为醋酸为弱电解质,其电离时要吸热,故将使测得数值偏小。离时要吸热,故将使测得数值偏小。1.若改用若改用100 mL 0.50 mol/L的盐酸和的盐酸和100 mL 0.55 mol/L的的NaOH溶液,所测中和热的数值是否约为本溶液,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
12、没有失误)?实验结果的二倍(假定各步操作没有失误)?答案:否。因中和热是指酸与碱发生中和反应生答案:否。因中和热是指酸与碱发生中和反应生成成1 mol H2O时放出的热量,其数值与反应物的量时放出的热量,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,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)。则二者结果相同)。3、温度计上的酸为何要用水冲洗干净?冲洗后的溶液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?能否倒入小烧杯?为什么?因为该温度计还要用来测碱液的温度,
13、若不冲洗,温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,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。会使总溶液的质量增加,而导致实验结果误差。4 4、实验中所用、实验中所用HClHCl和和NaOHNaOH的物质的量比为的物质的量比为11,11,但在实际操但在实际操作过程中往往会取作过程中往往会取0.55mol/L0.55mol/L的的NaOHNaOH,你知道为什么吗?,你知道为什么吗?HCl过量行吗?过量行吗?为
14、了保证为了保证0.50 mol/L的盐酸完全被的盐酸完全被NaOH中和,中和,采用采用0.55 mol/L NaOH溶液,使碱稍稍过量。若使溶液,使碱稍稍过量。若使盐酸过量,亦可。盐酸过量,亦可。【课堂练习课堂练习】:50mL0.50molL盐酸与盐酸与50mL0.55molLNaOH溶液在如右图溶液在如右图所示的装置中进行中和反应。通过测反应过程中所放出来的热量可所示的装置中进行中和反应。通过测反应过程中所放出来的热量可计算中和计算中和热。热。回答下列问题:回答下列问题:(1)从实验装置上看,图中缺少的一种玻璃用品是从实验装置上看,图中缺少的一种玻璃用品是。(2)烧杯间填满碎纸条的作用是烧杯
15、间填满碎纸条的作用是。(3)大烧杯上如不盖硬纸板,求得的中和热数值大烧杯上如不盖硬纸板,求得的中和热数值(填填“偏大偏大”、“偏小偏小”或或“无无影响影响”)(4)实验中改用实验中改用60mL050molL盐酸跟盐酸跟50mL055molLNaOH溶液进行反应,与上述实验相比,所放出的热量溶液进行反应,与上述实验相比,所放出的热量,(填填“相等相等”或或“不相等不相等”)。(5)用相同浓度和体积的氨水代替用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行上述实验,测得的溶液进行上述实验,测得的中和热的数值会中和热的数值会;用;用50mL050mol/LNaOH溶液进行上溶液进行上述实验,测得的中和热的
16、数值会述实验,测得的中和热的数值会。(均填均填“偏大偏大”、“偏小偏小”或或“无影响无影响”)环形玻璃搅拌棒环形玻璃搅拌棒 防止热量损失防止热量损失偏小偏小 不相等不相等偏小偏小偏小偏小问题讨论:问题讨论:是不是任一反应的反应热均能直接测出是不是任一反应的反应热均能直接测出?如何测出这个反应的反应热如何测出这个反应的反应热:C(s)+1/2OC(s)+1/2O2 2(g)=CO(g)(g)=CO(g);H H1 1=?=?COCO(g)(g)+1/2O+1/2O2(g)2(g)=CO=CO2(g)2(g)H H2 2=-283.0kJ/mol=-283.0kJ/molC(s)+OC(s)+O2
17、 2(g)=CO(g)=CO2(g)2(g)H H3 3=-393.5kJ/mol=-393.5kJ/molC(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=H3H1=H3H2=-393.5kJ/mol(-283.0kJ/mol)=-110.5kJ/mol 不管化学反应是一步完成或不管化学反应是一步完成或分几步完成,其反应热是相同的。分几步完成,其反应热是相同的。化学反应的焓变(化学反应的焓变(H H)只)只与反应体系的始态和终态有关,与反应体系的始态和
18、终态有关,而与反应的途径无关。而与反应的途径无关。反应热的测量和计算H H、H H1 1、H H2 2之间有何关系?之间有何关系?H=H=H H1 1+H H2 2BHACH1H22、计算、计算(1)若一个反应的焓变)若一个反应的焓变H=akJkJmolmol 1 1,则其逆反,则其逆反 应的焓变应的焓变H=-akJkJmolmol 1 1(2 2)若一个化学反应方程式可由另外几个反应)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焓变亦可以由这几个反应的焓变相加减而 得到。得到。1.1.已知
19、:已知:.C(.C(石墨,石墨,s)+Os)+O2 2(g)=CO(g)=CO2 2(g)H(g)H1 1=-393.5kJ/mol=-393.5kJ/mol.C(.C(金刚石,金刚石,s)+Os)+O2 2(g)=CO(g)=CO2 2(g)H(g)H2 2=-=-395.0kJ/mol395.0kJ/mol写出石墨变成金刚石的热化学方程式写出石墨变成金刚石的热化学方程式(25,101kPa(25,101kPa时时).).解:解:-得:C(C(石墨,石墨,s)=C(s)=C(金刚石,金刚石,s)H=+1.5kJ/mols)H=+1.5kJ/mol【课堂练习课堂练习】:2.2.某次发射火箭,用
20、某次发射火箭,用N N2 2H H4 4(肼)在(肼)在NONO2 2中燃烧,生成中燃烧,生成N N2 2、液态液态H H2 2O.O.已知:已知:N N2 2(g)+2O(g)+2O2 2(g)=2NO(g)=2NO2 2(g)H(g)H1 1=+67.2kJ/mol =+67.2kJ/mol N N2 2H H4 4(g)+O(g)+O2 2(g)=N(g)=N2 2(g)+2H(g)+2H2 2O(l)HO(l)H2 2=-534kJ/mol=-534kJ/mol 假如都在相同状态下,请写出发射火箭反应的热化学方假如都在相同状态下,请写出发射火箭反应的热化学方程式程式.2 N2 N2 2
21、H H4 4(g)+2NO(g)+2NO2 2(g)=3N(g)=3N2 2(g)+4H(g)+4H2 2O(l)H=-1135.2kJ/molO(l)H=-1135.2kJ/mol 1 1已知胆矾溶于水时溶液温度降低,胆矾分解的热化已知胆矾溶于水时溶液温度降低,胆矾分解的热化学方程式为:学方程式为:CuSOCuSO4 45H5H2 2O(s)=CuSOO(s)=CuSO4 4(s)+5H(s)+5H2 2O(l)H=+QO(l)H=+Q1 1kJ/molkJ/mol 室温下,若将室温下,若将1mol1mol无水硫酸铜溶解为溶液时放热无水硫酸铜溶解为溶液时放热Q Q2 2kJkJ,则(则()A
22、 AQ Q1 1QQ2 2 B BQ Q1 1=Q=Q2 2C CQ Q1 1QQ2 2 D D无法确定无法确定A盖斯定律的灵活应用盖斯定律的灵活应用课堂练习课堂练习写出下列热化学方程式:写出下列热化学方程式:(1 1)在)在101kPa101kPa时,时,1mol C1mol C完全燃烧放出完全燃烧放出393.5kJ393.5kJ的热量的热量(2 2)0.5molCH0.5molCH4 4(g)(g)完全燃烧生成完全燃烧生成COCO2 2(g)(g)和和H H2 2O(l)O(l)时,放出时,放出445kJ445kJ热量热量(3 3)0.50mol/L 0.50mol/L、50mL50mL盐
23、酸与盐酸与0.50mol/L0.50mol/L、50mLNaOH50mLNaOH溶液完全反应放出溶液完全反应放出1.4325kJ1.4325kJ的热量的热量(4)0.50mol/L 0.50mol/L、50mL50mL盐酸与盐酸与0.50mol/L0.50mol/L、50mL50mLK KOHOH溶液完全反应放出溶液完全反应放出1.4325kJ1.4325kJ的热量的热量1中和反应反应热的实验测定中和反应反应热的实验测定 (1)实验药品:)实验药品:50 mL、0.50 mol/L的的盐酸盐酸和和50 mL、0.50 mol/L氢氧化钠氢氧化钠溶液溶液一、反应热的测量一、反应热的测量(2)实验
24、仪器:)实验仪器:简易量热计简易量热计 量筒量筒(50 mL)两个)两个实验原理:实验原理:4.18 mt4.18 mt1010-3-30.0250.025kJ/molkJ/molH H=(4)(4)实验步骤:实验步骤:a a、药品取用药品取用 用一个量筒最取用一个量筒最取50 mL 0.50 mol/L50 mL 0.50 mol/L盐酸,盐酸,倒入小烧杯中,并用温度计测量盐酸的温度,倒入小烧杯中,并用温度计测量盐酸的温度,记入下表。记入下表。然后把温度计上的酸用水冲洗干然后把温度计上的酸用水冲洗干净净。用另一个量筒量取用另一个量筒量取50 mL 0.550 mL 0.50 0 mol/L
25、mol/L NaOH NaOH溶液,并用温度计测量溶液,并用温度计测量NaOHNaOH溶液溶液 的温度,记入下表。的温度,记入下表。b b、酸碱混合、酸碱混合把量筒中的把量筒中的NaOHNaOH溶液溶液迅速迅速倒入量热计(倒入量热计(注意不要注意不要洒到外面洒到外面)。立即立即盖上盖板盖上盖板,用用环形玻璃搅拌棒环形玻璃搅拌棒轻轻轻轻搅动溶液,并准确读取混合溶液的最高温度,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。记为终止温度,记入下表。c c、数据处理数据处理d d、重复以上实验两次重复以上实验两次次次数数1 12 23 3起始温度起始温度t/t/c c终止温度终止温度
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