反应热的测量与计算课件[古柏优讲]

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1、专题专题1 1 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 化学反应的热效应化学反应的热效应反应热的测量与计算反应热的测量与计算例：例：2525时，时，1 1克甲烷气体完全燃烧生成克甲烷气体完全燃烧生成COCO2 2气体和液态水，放出气体和液态水，放出55.64kJ55.64kJ热量，写出该热量，写出该反应的热化学方程式。反应的热化学方程式。练习练习2 2：N N2 2(g)(g)与与H H2 2(g)(g)反应生成反应生成17gNH17gNH3 3(g)(g)，放，放出出46.1kJ46.1kJ热量，写出该反应的热化学方程式热量，写出该反应的热化学方程式练习练习3 3：发射卫星时可

2、用肼（：发射卫星时可用肼（N N2 2H H4 4）作燃料，）作燃料，已知在已知在298K298K时时1 1克肼气体燃烧生成克肼气体燃烧生成N N2 2和水蒸气，和水蒸气，放出放出16.7KJ16.7KJ的能量。的能量。能量的数据如何得到？能量的数据如何得到？2科学教育 1.1.在最初，一些基本的、容易控在最初，一些基本的、容易控制的反应的焓变是通过实验测定的；制的反应的焓变是通过实验测定的；2.2.后来，一些难以控制的反应的后来，一些难以控制的反应的焓变是在此基础上，通过间接计算获焓变是在此基础上，通过间接计算获得的。得的。3科学教育一、反应热的测量一、反应热的测量 几个相关概念间的关系几个

3、相关概念间的关系 反应热反应热中和热中和热燃烧热燃烧热.4科学教育1.1.中和热的定义：中和热的定义：在在稀溶液稀溶液中，中，强酸强酸跟跟强碱强碱发生中和反应而发生中和反应而生成生成1mol1molH H2 2O O，这时的反应热叫做中和热。，这时的反应热叫做中和热。5科学教育2.2.实验步骤：实验步骤：（1 1）.在大烧杯底部垫泡沫塑料（或纸条），在大烧杯底部垫泡沫塑料（或纸条），使放入的小烧杯杯口与大烧杯杯口相平使放入的小烧杯杯口与大烧杯杯口相平。然后。然后再在大、小烧杯之间填满碎泡沫塑料（或纸再在大、小烧杯之间填满碎泡沫塑料（或纸条），大烧杯上用泡沫塑料板（或硬纸板）作条），大烧杯上用泡

4、沫塑料板（或硬纸板）作盖板，在板中间开两个小孔，正好使温度计和盖板，在板中间开两个小孔，正好使温度计和环形玻璃搅拌棒通过，如下图所示。环形玻璃搅拌棒通过，如下图所示。中和热的测定中和热的测定问题问题1：大、小烧杯放置时，为大、小烧杯放置时，为何要使两杯口相平？填碎纸何要使两杯口相平？填碎纸条的作用是什么？对此装置，条的作用是什么？对此装置，你有何更好的建议？你有何更好的建议？答案：答案：两杯口相平，可使盖板把杯口尽量盖严，从而两杯口相平，可使盖板把杯口尽量盖严，从而减少热量损失；填碎纸条的作用是为了达到保温隔减少热量损失；填碎纸条的作用是为了达到保温隔热、减少实验过程中热量损失的目的。若换用隔

5、热、热、减少实验过程中热量损失的目的。若换用隔热、密封性能更好的装置（如保温杯）会使实验结果更密封性能更好的装置（如保温杯）会使实验结果更准确。准确。6科学教育（2）.用一个量筒量取用一个量筒量取50 mL 0.50 mol/L盐酸，倒盐酸，倒入小烧杯中，并用温度计测量盐酸的温度，记录。入小烧杯中，并用温度计测量盐酸的温度，记录。然后把温度计上的酸用水冲洗干净然后把温度计上的酸用水冲洗干净。问题问题2：温度计上的酸为何要用水冲洗干净？：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？冲洗后的溶液能否倒入小烧杯？为什么？答案：答案：因为该温度计还要用来测碱液的温度，若不冲因为

6、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洗，温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，失，故要冲洗干净；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，而导致实验结果若倒入，会使总溶液的质量增加，而导致实验结果误差。误差。2.2.实验步骤：实验步骤：7科学教育2.2.实验步骤：实验步骤：（3 3）.用另一个量筒量取用另一个量筒量取50 mL 0.50 mol/L NaOH50 mL 0.50 mol/L NaOH溶溶液，并用温度计测量液，并用温度计测量NaOHNaOH溶液的温度，记录。将量筒溶液的温度

7、，记录。将量筒中的氢氧化钠溶液中的氢氧化钠溶液迅速迅速倒入盛有盐酸的简易量热计中倒入盛有盐酸的简易量热计中(注意不要洒到外面注意不要洒到外面），），立即立即盖上盖板。盖上盖板。问题问题3 3：酸、碱混合时，为何要把量筒中的酸、碱混合时，为何要把量筒中的NaOHNaOH溶液立溶液立即倒入小烧杯而不能缓缓倒入？即倒入小烧杯而不能缓缓倒入？因为本实验的关键是测反应的反应热，若动作因为本实验的关键是测反应的反应热，若动作迟缓，将会使热量损失而使误差增大。迟缓，将会使热量损失而使误差增大。8科学教育2.2.实验步骤：实验步骤：（4 4）.用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动溶液，并准确读用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动溶液

8、，并准确读取混合溶液的取混合溶液的最高温度最高温度，记为终止温度，记入下表。，记为终止温度，记入下表。问题问题4 4：实验中能否用环形铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒？实验中能否用环形铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒？为什么？为什么？答案：答案：不能。因为铜丝易导热，使热量损失较大。不能。因为铜丝易导热，使热量损失较大。9科学教育2.2.实验步骤：实验步骤：（5 5）.重复实验三次，取测量所得数据的平均值重复实验三次，取测量所得数据的平均值作为计算依据。作为计算依据。10科学教育（6 6）.数据处理数据处理2.2.实验步骤：实验步骤：a.取三次测量所得数据的平均值作为计算依据.如果某一次实验的数据与另

9、外两次实验的数据差异明显，怎么办？次数次数1 12 23 3起始温度起始温度t t1 1/c c终止温度终止温度温度差温度差t t2 2/c ct/c盐酸盐酸氢氧化钠氢氧化钠 平均值平均值24.525.022.022.425.025.424.7522.225.226.525.428.21.753.23.011科学教育1.量取溶液的体积有误差（测量结果是按50 mL的酸、碱进行计算，若实际量取时，多于50 mL或小于50 mL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

10、了酸后的温度计未用水清洗而便立即去测碱的温度，致使热量损失而引起误差。分析可能产生的误差。分析可能产生的误差。12科学教育b.计算反应热：HQ/ncmt/n n n0.50mol0.50mol L L1 10.050L0.050L0.025mol0.025molc c4.18J/(g4.18J/(g)t t(t(t2 2t t1 1)=3.1)=3.1 H 4.1810-3kJ/(g)100gt t0.50mol L10.050L0.0250.418t tH kJ.mol-1m mm m1 1m m2 2100g100g13科学教育3 3.实验成功的关键防止热量的散失防止热量的散失.为了达到此

11、目的，实验过程中采取了哪些措施？双层烧杯、碎泡沫塑料、盖板双层烧杯、碎泡沫塑料、盖板 .14科学教育4 4.实验注意事项实验注意事项 a.为了保证0.50mol L1的盐酸完全被NaOH中和，可以采用0.55molL1NaOH溶液，使碱稍稍过量，因为过量的碱并不参加中和反应.b.实验中所用的盐酸和氢氧化钠溶液配好后要充分冷却至室温，才能使用.c.要使用同一支温度计.分别先后测量酸、碱及混合液的温度时，测定一种溶液后必须用水冲洗干净并用滤纸擦干.温度计的水银球部分要完全浸入溶液中，且要稳定一段时间再记下读数.15科学教育d.操作时动作要快，尽量减少热量的散失.e.实验中若用弱酸代替强酸，或用弱碱

12、代替强碱，因中和过程中电离吸热，会使测得中和热的数值偏低.16科学教育H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l);H=57.3kJ.moL-1表示强酸与强碱在稀溶液中发生中和反应的热化学方程式表示强酸与强碱在稀溶液中发生中和反应的热化学方程式NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)H=57.3kJ.moL-1KOH(aq)+HNO3(aq)=KNO3(aq)+H2O(l)H=57.3kJ.moL-1NaOH(aq)+1/2H2SO4(aq)=1/2Na2SO4(aq)+H2O(l)H=57.3kJ.moL-12NaOH(aq)+H2SO4(aq)=Na2SO4(aq)+

13、2H2O(l)H=114.6kJ.moL-1【观察与思考观察与思考】：17科学教育若实验中改用若实验中改用100 mL 0.50 mol/L100 mL 0.50 mol/L的盐酸和的盐酸和100 mL 0.50 mol/L100 mL 0.50 mol/L的的NaOHNaOH溶液，所测中和热溶液，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）？步操作没有失误）？否。否。因中和热是指酸与碱发生中和反应生成因中和热是指酸与碱发生中和反应生成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

14、果应基本和本次实验结的多少无关，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）。失，则二者结果相同）。18科学教育二、反应热的计算二、反应热的计算【交流与讨论】【交流与讨论】如何测定如何测定C(s)+1/2OC(s)+1/2O2 2(g)=CO(g)(g)=CO(g)的反应热的反应热H H？能直接测定吗？如何测？若不能直接测，怎么办？不能直接测定不能直接测定19科学教育 一个化学反应，不论是一步完成，还是分几一个化学反应，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。步完成，其总的热效应是完全相同的。

15、即：化学反应的焓变（即：化学反应的焓变（H H）只与反应体系的）只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关。始态和终态有关，而与反应的途径无关。20科学教育HH1+H2盖斯定律直观化盖斯定律直观化21科学教育 已知 C(s)+O C(s)+O2 2(g)=CO(g)=CO2 2(g)H(g)H1 1=-393.5 kJ/mol CO(g)+1/2OCO(g)+1/2O2 2(g)=CO(g)=CO2 2(g)H(g)H2 2=-283.0kJ/mol283.0kJ/mol 求 C(s)+1/2O C(s)+1/2O2 2(g)=CO(g)H(g)=CO(g)H3 3=？CO(g)C(s)

16、CO2(g)H3H1H2H2H1H3=+22科学教育C(s)+1/2O2(g)=CO(g)H1？CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)H2-283.0 kJ/molC(s)+O2(g)=CO2(g)H3-393.5 kJ/mol+)H1+H2=H3 H1=H3 H2 =-393.5 kJ/mol(-283.0 kJ/mol)=-110.5 kJ/mol23科学教育 盖斯定律应用盖斯定律应用（1）若一个反应的焓变）若一个反应的焓变H=a kJkJmolmol 1 1，则其逆反，则其逆反 应的焓变应的焓变H=-a kJkJmolmol 1 1（2 2）若一个化学反应方程式可由另外几个反应）若一

17、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。注意：注意：1、计量数的变化与反应热数值的变化要对应、计量数的变化与反应热数值的变化要对应2、反应方向发生改变反应热的符号也要改变、反应方向发生改变反应热的符号也要改变24科学教育例1：已知：请计算下列反应的焓变。（1）氢气与氯气反应生成1mol氯化氢气体(2)氯化氢气体分解生成1mol氢气和1mol氯气H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)=-184.6 kJ.mol-1HH=-92.3kJ.mol

18、-1H=+184.6kJ.mol-125科学教育例2：根据下列反应的焓变，计算C（石墨）与H2(g)反应生成1molC2H2(g)的焓变。C(石墨石墨)+O2(g)=CO2(g)H1=393.5kJ.mol-12H2(g)+O2(g)=2H2O(l)H2=571.6kJ.mol-12C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l)H3=2599.2kJ.mol-1 2C(石墨石墨)+H2(g)=C2H2(g)H=？=2 +1/2 1/2 H=2 H1+1/2 H2 1/2 H3（393.5)+1/2(571.6)1/2(2599.2)=+226.8kJ.mol-1 26科学教育自主

19、归纳：解题步骤 确定待求的反应方程式；找出待求方程式中各物质出现在已知方程式的什么位置；根据未知方程式中各物质计量数和位置的需要对已知方程式进行处理，或调整计量数，或调整反应方向；实施叠加并检验上述分析的正确与否。27科学教育练习：已知练习：已知 CO(g)+1/2 O2(g)=CO2(g)H1=283.0 kJ.mol-1 H2(g)+1/2 O2(g)=H2O(l)H2=285.8 kJ.mol-1C2H5OH(l)+3 O2(g)=2 CO2(g)+3 H2O(l)H3=1370 kJ.mol-1 计算计算2CO(g)4 H2(g)=H2O(l)C2H5OH(l)的的H 【解】：2+4-

20、=所以，所以，HH12 H24 H3 283.22 285.84 1370 339.2 kJ.mol-128科学教育能源的充分利用能源的充分利用29科学教育定义：定义：l mol可燃可燃物质物质完全燃烧完全燃烧生成生成稳定的物质稳定的物质时放出的时放出的热量，叫做该物质的燃烧热。在热量，叫做该物质的燃烧热。在101kPa，25 的条件的条件下的燃烧热又叫做标准燃烧热。下的燃烧热又叫做标准燃烧热。衡量燃料燃烧放出热量大小的物理量衡量燃料燃烧放出热量大小的物理量定义：在定义：在101kPa时，时，l g物质物质完全燃烧完全燃烧的反应热。的反应热。一、标准燃烧热与热值一、标准燃烧热与热值30科学教育

21、关于燃烧热的理解：关于燃烧热的理解：研究条件：研究条件：25,101 kPa反应程度：完全燃烧反应程度：完全燃烧燃烧物的物质的量：燃烧物的物质的量：1 mol研究内容：放出的热量。（研究内容：放出的热量。（H0，单位，单位kJ/mol）在未有特别说明的情况下，外界压强一般指在未有特别说明的情况下，外界压强一般指25，101 kPa。所谓完全燃烧也是完全氧化，它是指物质中的下。所谓完全燃烧也是完全氧化，它是指物质中的下列元素完全转变成对应的稳定物：列元素完全转变成对应的稳定物：如：如：CCO2(g)；HH2O(l)；SSO2(g)；ClHCl(g)；NN2(g)31科学教育【思考】燃烧放出的热量

22、与标准燃烧热有什么不同？【思考】燃烧放出的热量与标准燃烧热有什么不同？答：答：燃烧放出的热量与物质的多少有关，燃烧的燃烧放出的热量与物质的多少有关，燃烧的物质越多，放出的热量就越多。而标准燃烧热规定物质越多，放出的热量就越多。而标准燃烧热规定是是1 mol的可燃物；的可燃物；研究燃烧放出的热量并未限定燃烧产物的形态，研究燃烧放出的热量并未限定燃烧产物的形态，而研究标准燃烧热必须是生成稳定的氧化物。而研究标准燃烧热必须是生成稳定的氧化物。所以，不同量的同一物质完全燃烧，放出的热量可所以，不同量的同一物质完全燃烧，放出的热量可能不同，但标准燃烧热是一定的。能不同，但标准燃烧热是一定的。32科学教育

23、概念辨析：概念辨析：1.下列各组物质的标准燃烧热相等的是下列各组物质的标准燃烧热相等的是：（：（）A.碳和一氧化碳碳和一氧化碳 B.1mol碳和碳和2mol碳碳C.1mol乙炔和乙炔和2mol碳碳 D.淀粉和纤维素淀粉和纤维素BH2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)；=-285.8 kJ/molHH2(g)+1/2O2(g)=H2O(g)；=-241.8 kJ/molH2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)；=-483.6 kJ/molH2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)；=-571.6 kJ/molH2.已知热化学方程式：已知热化学方程式：则氢气的则氢气的标准标准燃烧热为：燃烧热

24、为：285.8 kJ/mol33科学教育二、二、能源的充分利用能源的充分利用 1、什么是能源？能源的作用？就是能提供能量的自然资源，包括化石燃料（煤、石油、天然气）、阳光、风力、流水、潮汐以及柴草等。能源的开发和利用可以用来衡量一个国家或地区的经济发展和科学技术水平。煤、石油、天然气是当今世界上重要的化石燃料。煤、石油、天然气是当今世界上重要的化石燃料。但它们的蕴藏有限，且不可再生。但它们的蕴藏有限，且不可再生。解决的办法解决的办法 ：开源节流。即开发新能源，：开源节流。即开发新能源，节约现有能源，提高能源的利用率。节约现有能源，提高能源的利用率。34科学教育能能源源传统能源传统能源煤、石油、

25、天然气、热力、电力煤、石油、天然气、热力、电力太阳能、核能、生物质能、地热能、太阳能、核能、生物质能、地热能、海洋能、氢能、天然气水合物海洋能、氢能、天然气水合物 新能源新能源 35科学教育按按转转换换状状况况分分类类 一次能源一次能源 电力、热力、氢能、焦碳、煤气、电力、热力、氢能、焦碳、煤气、蒸汽、汽油、煤油、沼气蒸汽、汽油、煤油、沼气.二次能源二次能源 直接取自自然界，没有加工直接取自自然界，没有加工转换的各种能量和资源。转换的各种能量和资源。由一次能源经过加工转换后由一次能源经过加工转换后得到的能源。得到的能源。36科学教育 节约能源的重要措施：节约能源的重要措施：科学地控制燃烧反应，使燃料科学地控制燃烧反应，使燃料充分燃烧充分燃烧，提高能，提高能源的利用率。源的利用率。使燃料充分燃烧的使燃料充分燃烧的措施措施：（1）通入充足且适量的空气；）通入充足且适量的空气；（2）固体燃料粉碎、液体燃料喷雾以）固体燃料粉碎、液体燃料喷雾以增大燃料与空气的接触面。增大燃料与空气的接触面。37科学教育