2023年[推荐学习]高中化学专题化学反应与能量变化第一单元第二课时反应热的测量与计算学案苏教选修.pdf
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1、生活的色彩就是学习 K12 的学习需要努力专业专心坚持 第二课时 反响热的测量与计算 课标要求 1了解定量测定反响热的根本原理和实验方法。2知道盖斯定律的内容,能用盖斯定律进行有关焓变的简单计算。3学会有关焓变计算的方法技巧,进一步提高化学计算能力。1中和反响反响热的测量(1)原理:通常以盐酸与 NaOH 溶液反响为例测定中和反响的反响热。(2)实验中用到的仪器和药品 实验仪器(如图):实验药品:0.5 molL 1的盐酸,0.5 molL 1的 NaOH 溶液和蒸馏水等。(3)测定的实验步骤 测量初始温度(t1、t2)和溶液体积(VHCl、VNaOH):a用量筒量取 50 mL 0.50 m
2、olL 1盐酸,倒入简易量热计中,测量并记录盐酸的温1.中和反响反响热计算公式为:Hcm t 103n H2O kJ mol1,其中 c 4.18 J g1 1。2盖斯定律是指一个化学反响,不管是一步完成,还是分几步完成,其总的热效应是完全相同的。3 运用盖斯定律计算反响热时常用的方法有虚拟路径法和热化学方程式加合法。中和反响反响热的测量 生活的色彩就是学习 K12 的学习需要努力专业专心坚持 度(t1)。b用另一量筒量取 50 mL 0.50 molL 1氢氧化钠溶液,测量并记录氢氧化钠溶液的温度(t2)。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
3、板,用环形玻璃搅拌棒不断搅拌,观察温度计的温度变化,准确读出并记录反响体系的最高温度(t3)。2.实验数据处理与计算 H cm t 10 3n H2O kJmol 1。1 强酸与强碱的稀溶液发生中和反响的反响热 H 57.3 kJmol 1。分别向 1 L 0.5 molL 1的 NaOH 溶液中参加:稀醋酸、浓硫酸、稀硝酸,恰好完全反响的热效应分别为 H1、H2、H3,它们的关系正确的选项是()A H1 H2 H3 B H2 H1 H3 H2 解析:选 D 等物质的量的 NaOH 与稀 CH3COOH、浓硫酸、稀 HNO3恰好反响生成等物质的量的水,假设不考虑物质的溶解热和弱电解质电离吸热,
4、应放出相同的热量。但在实际反响中,浓硫酸溶解放热,CH3COOH 是弱电解质,电离要吸热,应选 D。注意放热越多,H值越小。2.某实验小组用 50 mL 0.50 molL 1NaOH溶液和 30 mL 0.50 molL 1稀硫酸溶液进行中和反响的反响热的测定。测定稀硫酸和稀氢氧化钠反响中和热的实验装置如下图。生活的色彩就是学习 K12 的学习需要努力专业专心坚持(1)写出该反响的热化学方程式(中和反响的反响热 H 57.3 kJmol 1):_ _ _。(2)实验数值结果与 57.3 kJmol 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
5、溶液的体积时仰视读数 c分屡次把 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,应放出热量偏多,使中和热数值偏大,b 错误;分屡次倒入会导 致有较多热量损失,c 项符合条件;d 项操作中温度计上的 NaOH 溶液会与稀 H2SO4发生中和反响,使稀 H2SO4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)H 57.3 kJmol 1(2)a、c、d 方法
6、技巧 测量实验中的误差(1)常见误差(以盐酸和 NaOH 溶液反响为例)影响因素 原因分析 中和反响反响热数值 用环形金属(如铜)棒 金属传热速度快 偏小 无保温层 热量损失 偏小 浓 H2SO4代替盐酸 稀释时放出热量 偏大 醋酸代替盐酸 醋酸继续电离、吸收热量 偏小 倒入 NaOH 动作缓慢 热量损失 偏小 测完盐酸的温度计未洗涤 热量损失 偏小(2)误差分析方法 中和反响反响热实验中导致误差的因素可归纳为对 t 的影响;假设 t 偏大,那么|H|偏大,假设 t 偏小,那么|H|偏小。改变酸、碱的用量,反响生成的 H2O的量改变,反响放出的热量也随之改变,但 H Qn H2O kJmol
7、1不变,即 H与反响生成水的多少无关。盖斯定律的应用 生活的色彩就是学习 K12 的学习需要努力专业专心坚持 1内容:一个化学反响,不管是一步完成,还是分几步完成,其总的热效应是完全相同的。2本质:一个化学反响的焓变只与反响的起始状态和反响的最终状态有关,与反响的途径无关。3反响热的特点 化学反响的热效应只与始态、终态有关。与过程无关,就像登山至山顶,不管选哪一条路走,山的海拔(图中的 h)总是不变的(如以下图)。4应用:应用盖斯定律,可以间接地把不易测定的反响的反响热计算出来。1:C(石墨,s)O2(g)=CO2(g)H1393.1 kJmol 1 C(金刚石,s)O2(g)=CO2(g)H
8、2395.0 kJmol 1 由石墨变成金刚石是放热反响还是吸热反响?判断金刚石和石墨哪种物质稳定性更强。提示:由得:C(石墨,s)=C(金刚石,s)H 1.9 kJmol 1,石墨变成金刚石是吸热反响;石墨的稳定性更强。2:H2(g)12O2(g)=H2O(g)H3241.8 kJmol 1 和H2O(g)=H2O(l)H444 kJmol 1 根据和,怎样计算 H2(g)12O2(g)=H2O(l)的反响热?提示:计算热化学方程式:H2(g)12O2(g)=H2O(l)的反响热,此时需要将气态水转化为液态水。根据盖斯定律知:H H3 H4(241.8 kJmol 1)(44 kJmol 1
9、)285.8 kJmol 1。生活的色彩就是学习 K12 的学习需要努力专业专心坚持 3相同质量的 H2分别与 O2完全反响时生成液态水和气态水,哪一个放出的热量多?提示:生成液态水放出的热量多。1应用盖斯定律的常用方法(1)虚拟路径法 假设反响物 A变为生成物 D,可以有两个途径:由 A直接变成 D,反响热为 H;由 A经过 B 变成 C,再由 C 变成 D,每步的反响热分别为 H1、H2、H3,如下图:那 么有:H H1 H2 H3。(2)加和法 确定待求反响的热化学方程式。找出待求热化学方程式中各物质出现在方程式中的位置(是同侧还是异侧)。利用同侧相加、异侧相减进行处理。根据待求方程式中
10、各物质的化学计量数通过乘除来调整反响的化学计量数,并消去中间产物。实施叠加并确定反响热的变化。2应用盖斯定律计算反响热时的考前须知(1)热化学方程式同乘以某一个数时,反响热数值也必须乘上该数。(2)热化学方程式相加减时,同种物质之间可相加减,反响热也随之相加减(带符号)。(3)将一个热化学方程式颠倒时,H的“号必须随之改变,但数值不变。1:Fe2O3(s)32C(s)=32CO2(g)2Fe(s)H 234.1 kJmol 1 C(s)O2(g)=CO2(g)H 393.5 kJmol 1 那么 2Fe(s)32O2(g)=Fe2O3(s)的 H是()A 824.4 kJmol 1 B627.
11、6 kJmol 1 C744.7 kJmol 1 D 169.4 kJmol 1 生活的色彩就是学习 K12 的学习需要努力专业专心坚持 解析:选 A 根据盖斯定律,由32得:H 393.5 kJmol 132234.1 kJmol 1824.4 kJmol 1。2:2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H1196.6 kJmol 1 2NO(g)O2(g)2NO2(g)H2113.0 kJmol 1 那么反响 NO2(g)SO2(g)SO3(g)NO(g)的 H _ kJmol 1。解析:根据盖斯定律,由1212可得,SO2(g)NO2(g)SO3(g)NO(g),那么 H 12 H112
12、H212(196.6 kJmol 1)12(113.0 kJmol 1)41.8 kJmol 1。答案:41.8 计算依据 计算方法 热化学方程式 热化学方程式与数学上的方程式相似,可以左右颠倒同时改变正负号,各项的化学计量数包括 H的数值可以同时扩大或缩小相同的倍数 根据盖斯定律 可以将两个或两个以上的热化学方程式包括其 H相加或相减,得到一个新的热化学方程式 根据化学键 的键能 H 反响物化学键键能总和生成物化学键键能总和 根据反响物和 生成物的总能量 H E(生成物)E(反响物)1:2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H 571.6 kJmol 1;2H2O(g)=2H2(g)O2(g
13、)H 483.6 kJmol 1。现有 18 g 液态 H2O,蒸发时吸收的热量为()A 88 kJ B 44 kJ C 4.89 kJ D 2.45 kJ 反响热的计算 生活的色彩就是学习 K12 的学习需要努力专业专心坚持 解 析:选 B 12 12,得 H2O(g)=H2O(l)H 44 kJmol 1,故H2O(l)=H2O(g)H 44 kJmol 1。m(H2O)18 g,n(H2O)18 g18 gmol 1 1 mol,故 18 g 液态 H2O蒸发时吸收的热量为 44 kJ,B 项正确。2:2H2O(l)=2H2(g)O2(g)H 517.6 kJmol 1,CH4(g)2O
14、2(g)=CO2(g)2H2O(l)H 890.3 kJmol 1。1 g 氢气和 1 g 甲烷分别燃烧后,放出的热量之比约是()A 134 B117 C2.31 D 4.61 解析:选 C 根据两个反响的热化学方程式,可求得 1 g 氢气和 1 g 甲烷完全燃烧放出的热量分别为517.64 129.4 kJ 和890.316 55.64 kJ,比值约是 2.31。三级训练节节过关 1:Zn(s)1/2O2(g)=ZnO(s)H 348.3 kJmol 1 2Ag(s)1/2O2(g)=Ag2O(s)H 31.0 kJmol 1 那么 Zn(s)Ag2O(s)=ZnO(s)2Ag(s)的 H等
15、于()A 317.3 kJmol 1 B379.3 kJmol 1 C332.8 kJmol 1 D 317.3 kJmol 1 解析:选 A 由即可得出目标热化学方程式,从而求得 H。2:CH3COOH(l)2O2(g)=2CO2(g)2H2O(l)H1870.3 kJmol 1 C(s)O2(g)=CO2(g)H2393.5 kJmol 1 H2(g)12O2(g)=H2O(l)H3285.8 kJmol 1 那么 2C(s)2H2(g)O2(g)=CH3COOH(l)的反响热为()A H 488.3 kJmol 1 B H 244.15 kJmol 1 C H 977.6 kJmol 1
16、 D H 488.3 kJmol 1 解析:选 D 所求反响由22所得,那么 H H22 H32 H1488.3 kJmol 1。生活的色彩就是学习 K12 的学习需要努力专业专心坚持 3 100 g C 不完全燃烧所得产物中,CO所占体积为 1/3,CO2为 2/3,且:C(s)12O2(g)=CO(g)H 110.35 kJmol 1 CO(g)12O2(g)=CO2(g)H 282.57 kJmol 1 与这些碳完全燃烧相比,损失的热量为()A 39.292 kJ B 3 274.3 kJ C 784.92 kJ D 2 489.44 kJ 解析:选 C 在 100 g C 中有(100
17、/36)mol 变为 CO,其他变为 CO2,故与 C 完全燃烧相比,损失的热量就是 CO 继续燃烧放出的热量,依据热化学方程式可知损失的热量为 100 g12 gmol 13282.57 kJmol 1784.92 kJ。4能源是国民经济开展的重要根底,我国目前使用的能源主要是化石燃料。(1)在 25、101 kPa 时,16 g CH4完全燃烧生成液态水时放出的热量是 890.31 kJ,那 么 CH4燃 烧 的 热 化 学 方 程 式 是_。(2):C(s)O2(g)=CO2(g)H 437.3 kJmol 1 H2(g)12O2(g)=H2O(g)H 285.8 kJmol 1 CO(
18、g)12O2(g)=CO2(g)H 283.0 kJmol 1 那么煤的气化主要反响的热化学方程式是 C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)H _ kJmol 1。解析:(2)根据盖斯定律,第 1 个反响减去第 2 个和第 3 个反响,即 H 437.3(285.8)(283.0)131.5(kJmol 1)。答案:(1)CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H 890.31 kJmol 1(2)131.5 一、单项选择题 1中和反响反响热测定实验中,以下操作一定使测定结果偏低的是()A 量筒量取所用药品 B NaOH溶液在倒入小烧杯中时,有少量的溅出 C量热计的保温材料质量
19、高 D 测量 HCl溶液温度时的温度计用水洗后,测 NaOH溶液的温度 解析:选 B NaOH溶液溅出,导致反响的 NaOH 的量减小,使放出的热量减少,致使结生活的色彩就是学习 K12 的学习需要努力专业专心坚持 果偏低。2在 298 K 时下述反响的有关数据 C(s)1/2O2(g)=CO(g)H1110.5 kJmol 1 C(s)O2(g)=CO2(g)H2 393.5 kJmol 1 那么 C(s)CO2(g)=2CO(g)的 H为()A 283.5 kJmol 1 B172.5 kJmol 1 C172.5 kJmol 1 D 504 kJmol 1 解析:选 B 根据盖斯定律:H
20、 2 H1 H22(110.5 kJmol 1)(393.5 kJmol 1)172.5 kJmol 1。3氢气(H2)、一氧化碳(CO)、辛烷(C8H18)、甲烷(CH4)的热化学方程式分别为 H2(g)12O2(g)=H2O(l)H 285.8 kJmol 1 CO(g)12O2(g)=CO2(g)H 283.0 kJmol 1 C8H18(l)252O2(g)=8CO2(g)9H2O(l)H 5 518 kJmol 1 CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H 890.3 kJmol 1 相同质量的 H2、CO、C8H18、CH4完全燃烧时,放出热量最少的是()A H2(g
21、)B CO(g)C C8H18(l)D CH4(g)解析:选 B 假设 H2、CO、C8H18和 CH4的质量皆为 1 g,那么它们放出的热量分别为 H2:1 g2 gmol 1285.8 kJmol 1 142.9 kJ CO:1 g28 gmol 1283.0 kJmol 1 10.11 kJ C8H18:1 g114 gmol 15 518 kJmol 1 48.40 kJ CH4:1 g16 gmol 1890.3 kJmol 1 55.64 kJ 故答案为 B。4:N2(g)2O2(g)=2NO2(g)H167.7 kJmol 1 N2H4(g)O2(g)=N2(g)2H2O(g)H
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