第2课时 热化学方程式 中和热的测定Word格式.docx
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(2)ΔH=+14.9kJ/mol。
知识点二、中和热的测定
1.中和热
(1)定义:
(2)表示方法:
对于强酸和强碱的稀溶液反应,中和热基本上是相等的,表示为:
H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l) ΔH=-57.3kJ/mol。
2.中和热的测定
(1)实验目的:
测定强酸与强碱反应的反应热。
(2)实验装置:
(3)实验测量数据
①初始温度(t1)
测量方法是用一量筒量取50mL0.50mol·
L-1盐酸,倒入小烧杯中并测量其温度;
用另一量筒量取50mL0.55mol·
L-1NaOH溶液并用蒸馏水洗净的温度计测量其温度,取两温度平均值为t1。
②终止温度(t2)
测量方法是把套有盖板的温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯的盐酸中,并把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯中。
用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动溶液,并准确读取混合溶液的最高温度,记录终止温度为t2。
③重复实验操作三次,记录每次的实验数据,取其平均值作为计算依据。
④实验数据处理
盐酸、氢氧化钠溶液为稀溶液,其密度近似地认为都是1g·
cm-3,反应后溶液的比热容c=4.18J/(g·
℃)。
该实验中盐酸和NaOH溶液反应放出的热量是0.418(t2-t1)kJ,中和热为0.418(t2-t1)/0.025__kJ/mol。
2.若用浓H2SO4与稀NaOH溶液反应,测得的中和热的数值变吗?
用醋酸溶液呢?
提示 有变化。
因为浓H2SO4稀释过程中会放出热量,故测得的中和热数值会偏大;
而醋酸是弱电解质,电离过程需吸收热量,故测得的中和热数值会偏小。
[效果自测]
1.判断下列热化学方程式书写是否正确,正确的画“√”,错误的画“×
”(注:
焓变数据均正确)
(1)CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g) ΔH=+177.7kJ( )
(2)C(s)+H2O(s)===CO(g)+H2(g) ΔH=-131.3kJ·
mol-1( )
(3)C(s)+
O2(g)===CO(g) ΔH=-110.5kJ·
(4)CO(g)+
O2(g)===CO2(g) ΔH=-283kJ·
(5)2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6kJ·
答案
(1)×
(2)×
(3)√ (4)√ (5)√
2.已知H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l) ΔH=-57.3kJ·
mol-1,回答下列问题:
(1)用含20gNaOH的稀溶液跟足量稀盐酸反应放出____________kJ的热量。
(2)用含2molH2SO4的稀溶液跟足量稀NaOH溶液反应,此反应的中和热ΔH为______________。
(3)如果将
(1)反应中的稀盐酸换成稀醋酸,反应放出的热量____________(填“大于”、“小于”或“等于”)
(1)中反应放出的热量。
解析
(1)
=0.5mol,所以0.5molNaOH与足量稀盐酸反应放出的热量为0.5mol×
57.3kJ·
mol-1=28.65kJ。
(2)据中和热的定义可知,中和热与强酸、强碱的物质的量的多少无关,中和热ΔH为-57.3kJ·
mol-1。
(3)因醋酸为弱酸,用NaOH中和时,需不断地电离出H+,而电离过程中要吸收热量,故反应放出的热量会减小。
答案
(1)28.65
(2)-57.3kJ·
mol-1 (3)小于
学习任务一、热化学方程式的书写及判断
【交流讨论】
化学反应同时存在着物质变化和能量变化,化学反应中的物质变化可用化学方程式表示,那么用什么方法可以既表示物质变化也表示其能量变化呢?
如何建立物质变化和能量变化的定量关系呢?
1.热化学方程式中ΔH的正、负号如何确定?
提示 放热反应ΔH<0,吸热反应ΔH>0。
2.同一物质的不同状态在写热化学方程式时的ΔH相同吗?
提示 不相同。
3.同一反应用不同的计量数来表示,热化学方程式中的ΔH相同吗?
【点拨提升】
1.书写“三”步骤
——写出配平的化学方程式
⇓
——注明物质的聚集状态
——写出ΔH的数值、单位及符号
2.热化学方程式书写的注意事项
(1)注意标明物质的聚集状态:
方程式中每种物质的化学式后面用括号注明物质的聚集状态(g、l、s),不用标“↑”或“↓”,水溶液用aq表示。
(2)注意注明必要的反应条件:
焓变与温度和压强等测定条件有关,所以书写时必须在ΔH后指明反应的温度和压强(298K、101kPa时,可不注明)。
(3)注意明确化学计量数的含义:
化学计量数只表示该物质的物质的量,不表示分子个数或原子个数,因此热化学方程式中化学计量数也可以是分数。
(4)注意ΔH的单位及符号:
ΔH的单位是J·
mol-1或kJ·
mol-1,ΔH只能写在化学方程式的右边,表示正向反应的焓变。
ΔH<0表示为放热反应;
ΔH>0则表示为吸热反应。
(5)注意同一反应中化学计量数与ΔH数值的对应关系:
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;
若反应逆向进行,则ΔH改变符号,但绝对值不变。
3.“五看”法判断热化学方程式的正误
一看方程式是否配平
二看各物质的聚集状态是否正确
三看ΔH的“+”、“-”符号是否正确
四看反应热的单位是否为“kJ·
mol-1”
五看反应热的数值与化学计量数是否对应
【典例1】 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:
解析 已知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。
(1)C2H5OH燃烧的化学方程式为:
C2H5OH+3O2
2CO2+3H2O,那么,相应的热化学方程式为:
C2H5OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-1366.8kJ·
(2)1molC(石墨)反应吸收131.3kJ热量,则相应的热化学方程式为:
C(石墨,s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g) ΔH=+131.3kJ·
(3)1.7gNH3的物质的量为0.1mol,1molNH3完全反应放出的热量为226.7kJ。
则4molNH3发生反应放出的热量为:
22.67kJ×
10×
4=906.8kJ。
那么相应的热化学方程式为:
4NH3(g)+5O2(g)===4NO(g)+6H2O(g) ΔH=-906.8kJ·
mol-1或NH3(g)+
O2(g)===NO(g)+
H2O(g) ΔH=-226.7kJ·
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·
(3)4NH3(g)+5O2(g)===4NO(g)+6H2O(g) ΔH=-906.8kJ·
mol-1NH3(g)+
根据已知量求出反应热,再按步骤写出热化学方程式。
【变式训练1】 根据要求,写出下列反应的热化学方程式:
(1)1molC2H4(g)与适量O2(g)反应,生成CO2(g)和H2O(l),放出1411kJ的热量。
(2)1molAl(s)与适量O2(g)发生反应,生成Al2O3(s),放出834.9kJ的热量。
(3)23g某液态有机物和一定量的氧气混合点燃,恰好完全反应,生成27g液态水和22.4LCO2(标准状况)并放出683.5kJ的热量。
解析 (3)结合题意,首先确定某液态有机物的化学式为C2H6O,书写出化学方程式后注明每种物质的聚集状态,再计算ΔH即可。
答案
(1)C2H4(g)+3O2(g)===2CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-1411kJ·
(2)2Al(s)+3/2O2(g)===Al2O3(s) ΔH=-1669.8kJ·
(3)C2H6O(l)+3O2(g)===2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-1367kJ·
【典例2】 已知在25℃、101kPa下,1gC8H18(辛烷)燃烧生成二氧化碳和液态水时放出48.40kJ的热量。
表示上述反应的热化学方程式正确的是( )
A.C8H18(l)+
O2(g)===8CO2(g)+9H2O(g)
ΔH=-48.40kJ·
B.C8H18(l)+
O2(g)===8CO2(g)+9H2O(l)
ΔH=-5517.6kJ·
C.C8H18(l)+
ΔH=+5517.6kJ·
D.C8H18(l)+
解析 在25℃、101kPa下,1molC8H18燃烧生成CO2和液态水时放出的热量为
×
114g=5517.6kJ。
解答该题关键要看三点:
答案 B
明确热化学方程式的书写原则为解答关键,注意物质的聚集状态和反应热与化学计量数的关系。
【变式训练2】 在常温常压下,1gH2在足量Cl2中燃烧生成HCl气体,放出92.3kJ的热量。
下列热化学方程式中正确的是( )
A.H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g) ΔH=-92.3kJ·
mol
B.H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g) ΔH=+92.3kJ·
C.H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g) ΔH=+184.6kJ·
D.2HCl(g)===H2(g)+Cl2(g) ΔH=+184.6kJ·
解析 H2在Cl2中燃烧生成HCl气体,1gH2燃烧放出92.3kJ的热量,则1mol(2g)H2燃烧放出184.6kJ的热量,化学反应放出热量,ΔH为“-”。
则H2在Cl2中燃烧生成HCl气体的热化学方程式为:
H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g) ΔH=-184.6kJ·
一个放热反应的逆反应是吸热反应,并且在其他条件相同时,ΔH是原ΔH的相反数。
则该题的四个选项中只有D是正确的。
答案 D
学习任务二、中和热测定实验
1.酸、碱混合时,为何要把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯而不能缓缓倒入?
提示 因为本实验的关键是尽可能减少热量的损失,若动作迟缓,将会使热量损失多而使实验误差增大。
2.若改用100mL0.50mol·
L-1的盐酸和100mL0.55mol·
L-1的NaOH溶液,所测中和热的数值是否约为本实验结果的二倍(假定各步操作没有失误)?
提示 否。
因中和热是指在稀溶液中强酸与强碱发生中和反应生成1molH2O(l)时的反应热,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)。
3.中和热的测定结果经常出现偏差,可能的原因有哪些?
提示 可能的原因有:
(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,若实际量取时,多于50mL或少于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)隔热措施不到位,致使实验过程中热量损失而导致误差。
(6)测量酸后的温度计未用水清洗而立即去测碱的温度,而引起误差。
1.中和热的测定
项目
内容
实验关键
(1)迅速反应酸碱溶液,防止热量散失。
(2)在测量反应混合液的温度时要随时读取温度值,记录下最高温度值。
注意事项
(1)温度计不要靠在容器壁上或插入容器底部;
(2)不可将温度计当搅拌棒使用;
环形玻璃搅拌棒应上下移动;
(3)为保证盐酸被完全中和,碱的浓度稍大。
2.中和热与反应热不同
中和热仅指在稀溶液中,强酸与强碱发生中和反应生成1mol水时的反应热;
任何一个化学反应所吸收或放出的热量都叫反应热。
【典例3】 利用如图所示装置测定中和热的实验步骤如下:
①用量筒量取50mL0.50mol·
L-1盐酸倒入小烧杯中,测出盐酸的温度,然后把温度计上的酸用水冲洗干净;
②用另一量筒量取50mL0.55mol·
L-1NaOH溶液,并用同一温度计测出其温度;
③将NaOH溶液倒入小烧杯中,设法使之混合均匀,测得混合液最高温度。
回答下列问题:
(1)使盐酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作是____(填字母)。
A.用温度计小心搅拌
B.揭开硬纸片用玻璃棒搅拌
C.轻轻地振荡烧杯
D.用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒轻轻地搅动
(2)假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1g·
cm-3,又知中和反应后生成溶液的比热容c=4.18J·
g-1·
℃-1。
为了计算中和热,某学生实验记录数据如下:
实验序号
起始温度t1/℃
终止温度t2/℃
盐酸
氢氧化钠溶液
混合溶液
1
20.0
20.1
23.2
2
20.2
20.4
23.4
3
20.5
20.6
23.6
依据该学生的实验数据计算,该实验测得的中和热ΔH=________(结果保留一位小数)。
(3)________(填“能”或“不能”)用Ba(OH)2溶液和硫酸代替氢氧化钠溶液和盐酸,理由是____________________________________________________________。
解析
(1)使盐酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作:
用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒轻轻地搅动。
(2)取三次实验的平均值代入公式计算即可。
即:
第1次实验起始温度为20.05℃,混合后温度为23.2℃,Δt1=3.15℃;
第2次实验起始温度为20.3℃,混合后温度为23.4℃,Δt2=3.1℃;
第3次实验起始温度为20.55℃,混合后温度为23.6℃,Δt3=3.05℃
=(3.15℃+3.1℃+3.05℃)/3=3.1℃
所以ΔH=
-
≈-51.8kJ·
(3)因为硫酸与Ba(OH)2溶液反应时生成BaSO4沉淀的生成热会影响反应的反应热,故不能用Ba(OH)2溶液和硫酸代替氢氧化钠溶液和盐酸。
答案
(1)D
(2)-51.8kJ·
mol-1 (3)不能 H2SO4与Ba(OH)2反应时生成BaSO4沉淀的生成热会影响反应的反应热
注意掌握测定中和热的正确方法,明确实验操作过程中关键在于尽可能减少热量散失,使测定结果更加准确。
【变式训练3】 实验室进行中和热的测定的实验时除需要大烧杯(500mL)、小烧杯(100mL)外,其他所用的仪器和试剂均正确的一组是( )
A.0.50mol·
L-1盐酸,0.50mol·
L-1NaOH溶液,100mL量筒1个
B.0.50mol·
L-1盐酸,0.55mol·
L-1NaOH溶液,100mL量筒2个
C.0.50mol·
L-1NaOH溶液,50mL量筒1个
D.0.50mol·
L-1NaOH溶液,50mL量筒2个
解析 本实验中为了保证0.50mol·
L-1的盐酸完全被中和,采用0.55mol·
L-1NaOH溶液,使碱稍过量,故A项不符合;
所需酸、碱量均为50mL,故B项不符合;
酸、碱分别用不同的量筒量取,故C项不符合。
1.热化学方程式C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g) ΔH=+131.3kJ·
mol-1表示( )
A.碳和水反应吸收131.3kJ的热量
B.1mol碳和1mol水反应生成1mol一氧化碳和1mol氢气,并吸收131.3kJ热量
C.1mol固态碳和1mol水蒸气反应生成1mol一氧化碳气体和1mol氢气,吸收热量131.3kJ
D.1个固态碳原子和1分子水蒸气反应吸收热量131.3kJ
解析 依据反应热的概念,反应热表示按照热化学方程式中化学计量数的物质的量反应时,吸收或放出的热量,单位是kJ/mol,该热化学方程式表示:
1mol固态碳和1mol水蒸气反应生成1mol一氧化碳气体和1mol氢气,并吸收131.3kJ的热量,特别要指明水的状态。
答案 C
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
解析 分次加入混合时,容易造成热量损失,使测试结果不准确。
3.含Ba(OH)21mol的稀溶液与足量稀盐酸反应,放出114.6kJ的热量,表示该反应中和热的热化学方程式正确的是( )
A.Ba(OH)2(aq)+2HCl(aq)===BaCl2(aq)+2H2O(l) ΔH=-114.6kJ·
B.Ba(OH)2(aq)+2HCl(aq)===BaCl2(aq)+2H2O(l) ΔH=+114.6kJ·
C.
Ba(OH)2(aq)+HCl(aq)===
BaCl2(aq)+H2O(l) ΔH=-57.3kJ·
D.
BaCl2(aq)+H2O(l) ΔH=+57.3kJ·
解析 中和热指稀的强碱溶液和稀的强酸溶液发生中和反应生成1molH2O(l)时的反应热,故排除A、B两项;
中和反应为放热反应,ΔH<
0,故排除B、D两项。
4.用50mL0.50mol/L的盐酸与50mL0.55mol/L的氢氧化钠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。
(1)环形玻璃搅拌棒能否用环形铁质搅拌棒代替?
________(填“能”或“不能”),其原因是______________________________________________
(2)已知在稀溶液中,强酸和强碱发生中和反应生成1molH2O(l)时,放出57.3kJ的热量,则题述反应的热化学方程式为_____________________________
解析
(1)环形铁质搅拌棒一是能导热,造成热量损失,二是可以与盐酸反应,故不能用其代替环形玻璃搅拌棒。
(2)因为在稀溶液中,强酸和强碱发生中和反应生成1molH2O时,放出57.3kJ的热量,所以题述反应的热化学方程式为NaOH(aq)+HCl(aq)===NaCl(aq)+H2O(l) ΔH=-57.3kJ·
答案
(1)不能 铁会和盐酸反应;
铁导热性好,热量损失较大
(2)NaOH(aq)+HCl(aq)===NaCl(aq)+H2O(l) ΔH=-57.3kJ·
[合格练]
1.下列有关中和反应反应热的说法正确的是( )
A.中和反应反应热的热化学方程式:
H+(l)+OH-(l)===H2O(l) ΔH=-57.3kJ·
B.准确测量中和反应反应热的实验过程中,至少需测定温度4次
C.环形玻璃搅拌棒材料若用铜代替,则测量出的中和反应反应热数值偏小
D.若稀酸溶液中H+与稀碱溶液中OH-的物质的量相等,则所测中和反应反应热数值更准确
解析 A项,应为H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l) ΔH=-57.3kJ/mol;
B项,至少测定温度3次,盐酸、Na
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