2017-2018學年高中化學 第一章 化學反應與能量 第一節(jié) 化學反應與能量的變化（第2課時）中和反應反應熱的測定學案 新人教版選修4

1、第2課時中和反應反應熱的測定目標導航1.通過對中和反應反應熱的測定，初步學習化學反應反應熱的測定方法，加深對中和熱概念的理解。2.熟知中和熱測定的原理，實驗儀器、藥品，實驗過程與操作。3.能正確分析測定反應熱時誤差產(chǎn)生的原因，并能采取適當?shù)拇胧p少實驗誤差。一、中和反應和中和熱1中和反應(1)定義：中和反應是指酸和堿反應生成鹽和水的反應，實質(zhì)是酸電離產(chǎn)生的H與堿電離產(chǎn)生的OH結(jié)合成H2O。強酸和強堿反應生成可溶性鹽和水的離子方程式為HOH=H2O。(2)實例：將0.01 molL1硫酸與0.02 molL1氫氧化鈉溶液等體積混合，發(fā)生反應的化學方程式為：H2SO42NaOH=Na2SO42H2

2、O。離子方程式為：HOH=H2O。2中和熱(1)定義：在稀溶液中，酸跟堿發(fā)生中和反應而生成1_mol_H2O時的反應熱叫中和熱。(2)注意：酸、堿溶液必須為稀溶液。計量標準必須是生成1_mol水。(3)對于強酸和強堿的稀溶液反應，中和熱基本上是相等的，表示為H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1?！竞献魈骄俊?定義中的“稀溶液”是指小于或等于1 molL1的酸堿溶液，為什么濃度不能過大？答案因為溶液濃度過大，混合時會產(chǎn)生溶解熱效應而影響中和熱的測定。2.Ba(OH)2(aq) H2SO4(aq)=BaSO4(s)H2O(l)H1CH3COOH(aq)NaOH(aq)=CH

3、3COONa(aq)H2O(l)H2NH3H2O(aq)HCl(aq)=NH4Cl(aq)H2O(l)H3H1、H2、H3的數(shù)值均不等于57.3 kJmol1，為什么？答案57.3 kJ的熱量是指強酸、強堿在稀溶液中發(fā)生中和反應的中和熱，有弱酸或弱堿參加的中和反應，實驗測出的中和熱的數(shù)值要低于57.3 kJ，因為弱電解質(zhì)反應時會繼續(xù)電離，電離要吸熱；在Ba(OH)2和H2SO4反應中，除生成H2O外，還生成了BaSO4，這部分反應熱應不計在中和熱內(nèi)。即：中和熱不包括離子在水溶液中的生成熱，物質(zhì)的溶解熱，電解質(zhì)電離所伴隨的熱效應。二、中和熱的測定1裝置及儀器2實驗原理在稀溶液中，強酸跟強堿發(fā)生中

4、和反應生成1 mol H2O，這時的反應熱叫中和熱。實驗中通過測定酸堿中和反應過程中所放出的熱量計算中和熱。3實驗步驟(1)在大燒杯底部墊泡沫塑料(或紙條)，使放入的小燒杯杯口與大燒杯杯口相平。然后在大、小燒杯之間填滿碎泡沫塑料(或紙條)，大燒杯上用泡沫塑料板(或硬紙板)作蓋板，在板中間開兩個小孔，正好使溫度計和環(huán)形玻璃攪拌棒通過，以達到保溫、隔熱及減少實驗過程中熱量損失的目的。(2)用一量筒量取50 mL 0.50 molL1鹽酸，倒入小燒杯中，并用溫度計測量鹽酸的溫度，然后把溫度計上的酸用水沖洗干凈。(3)用另一個量筒量取50 mL 0.55 molL1 NaOH溶液，并用溫度計測量NaO

5、H溶液的溫度。(4)把套有蓋板的溫度計和環(huán)形玻璃攪拌棒放入小燒杯的鹽酸中，并把量筒中的NaOH溶液一次性倒入小燒杯中(不要灑到外面)，蓋好蓋板。用環(huán)形玻璃攪拌棒輕輕攪動溶液，并準確讀取混合溶液的最高溫度，記為終止溫度，重復(2)(4)操作三次。4注意事項(1)實驗中應防止熱量散失，如攪拌時應用玻璃棒，而不應用金屬棒(絲)攪拌。(2)加過量堿液使酸完全反應，堿過量對中和熱測定沒有影響。(3)數(shù)據(jù)處理時，相差較大的數(shù)據(jù)可能是偶然誤差引起的，應舍去?！竞献魈骄俊?在實驗中，大小燒杯放置時，為何要使兩杯口相平，填碎紙條的作用是什么？答案兩杯口相平，可使蓋板把杯口盡量蓋嚴，從而減少熱量損失；填碎紙條的作

6、用是為了達到保溫、隔熱、減少實驗過程中熱量損失的目的。2酸、堿混合時，為何要把量筒中的NaOH溶液一次倒入小燒杯而不能緩緩倒入？答案因為該實驗的關(guān)鍵是盡可能減少熱量的損失，若動作遲緩，將會使熱量損失多而使實驗誤差增大。一、中和熱測定實驗的誤差分析【例1】用“偏高”、“偏低”或“不變”填空。(1)大燒杯上如不蓋硬紙板，測得中和熱的數(shù)值_。(2)若將環(huán)形玻璃攪拌棒改成“銅棒”，測得中和熱的數(shù)值_。(3)在實驗中用“50 mL 0.5 molL1”的鹽酸與50 mL 0.55 molL1 NaOH反應測定中和熱，若把50 mL的NaOH改成60 mL，測得中和熱的數(shù)值_。(4)最后記錄的溫度不是最高

7、溫度，測得中和熱的數(shù)值_。(5)量取NaOH溶液和稀鹽酸時，均仰視刻度線，測得中和熱的數(shù)值_。答案(1)偏低(2)偏低(3)不變(4)偏低(5)偏高【反思歸納】中和熱實驗誤差分析測得的數(shù)據(jù)若不是57.3 kJmol1，產(chǎn)生誤差的原因可能有：(1)量取溶液的體積有誤差(測量結(jié)果是按50 mL的酸、堿進行計算的，若實際量取時，大于50 mL或小于50 mL都會造成誤差)。(2)溫度計的讀數(shù)有誤。(3)實驗過程中有液體灑在外面。(4)混合酸、堿溶液時，動作緩慢，導致實驗誤差。(5)隔熱操作不到位，致使實驗過程中熱量損失而導致誤差。(6)測了酸后的溫度計未用水清洗便立即去測堿的溫度，會使熱量損失而引起

8、誤差。變式訓練1實驗室利用如圖裝置進行中和熱的測定，請回答下列問題：(1)該圖中有兩處未畫出，它們是_，_。(2)在操作正確的前提下，提高中和熱測定準確性的關(guān)鍵是_。(3)如用0.5 molL1的鹽酸與NaOH固體進行實驗，則實驗中測得的“中和熱”數(shù)值將_(填“偏大”、“偏小”、“不變”)；原因是_ _。答案(1)環(huán)形玻璃攪拌棒泡沫塑料板或硬紙板(2)提高裝置的保溫效果(3)偏大氫氧化鈉固體溶于水放熱二、中和熱測定實驗的數(shù)據(jù)記錄與處理【例2】利用如圖所示裝置測定中和熱的實驗步驟如下：用量筒量取50 mL 0.50 molL1鹽酸倒入小燒杯中，測出鹽酸的溫度，然后把溫度計上的酸用水沖洗干凈；用另

9、一量筒量取50 mL 0.55 molL1 NaOH溶液，并用同一溫度計測出其溫度；將NaOH溶液倒入小燒杯中，設法使之混合均勻，測得混合液最高溫度?；卮鹣铝袉栴}：(1)使鹽酸與NaOH溶液混合均勻的正確操作是_(填字母)。A用溫度計小心攪拌B揭開硬紙片用玻璃棒攪拌C輕輕地振蕩燒杯D用套在溫度計上的環(huán)形玻璃攪拌棒輕輕地攪動(2)假設鹽酸和氫氧化鈉溶液的密度都是1 gcm3，又知中和反應后生成溶液的比熱容c4.18 Jg11。為了計算中和熱，某學生實驗記錄數(shù)據(jù)如下：實驗序號起始溫度t1/終止溫度t2/鹽酸氫氧化鈉溶液混合溶液120.020.123.2220.220.423.4320.520.62

10、3.6依據(jù)該學生的實驗數(shù)據(jù)計算，該實驗測得的中和熱H_(結(jié)果保留一位小數(shù))。(3)_(填“能”或“不能”)用Ba(OH)2溶液和硫酸代替氫氧化鈉溶液和鹽酸，理由是_。解析(1)使鹽酸與NaOH溶液混合均勻的正確操作：用套在溫度計上的環(huán)形玻璃攪拌棒輕輕地攪動。(2)取三次實驗的平均值代入公式計算即可。即：t120.3 t223.4 所以H51.8 kJmol1(3)因為硫酸與Ba(OH)2溶液反應時生成BaSO4沉淀的生成熱會影響反應的反應熱，故不能用Ba(OH)2溶液和硫酸代替氫氧化鈉溶液和鹽酸。答案(1)D(2)51.8 kJmol1(3)不能H2SO4與Ba(OH)2反應時生成BaSO4沉

11、淀的生成熱會影響反應的中和熱變式訓練2實驗室用50 mL 0.50 molL1鹽酸、50 mL 0.55 molL1 NaOH溶液和下圖所示裝置進行測定中和熱的實驗，得到表中的數(shù)據(jù)：實驗次數(shù)起始溫度t1/終止溫度t2/鹽酸NaOH溶液120.220.323.7220.320.523.8321.521.624.9完成下列問題：(1)實驗時用環(huán)形玻璃攪拌棒攪拌溶液的方法是_，不能用銅絲攪拌棒代替環(huán)形玻璃攪拌棒的理由是_ _。(2)經(jīng)數(shù)據(jù)處理，t2t13.4 。則該實驗測得的中和熱H_鹽酸和NaOH溶液的密度按1 gcm3計算，反應后混合溶液的比熱容(c)按4.18 Jg11計算。(3)若將NaOH

12、溶液改為相同體積、相同濃度的氨水，測得中和熱為H1，則H1與H的關(guān)系為H1_(填“”“”或“”)H，理由是_。答案(1)上下攪動(或輕輕攪動)Cu傳熱快，熱量損失多(2)56.8 kJmol1(3)NH3H2O電離吸熱解析(1)對于本實驗，讓NaOH和HCl盡可能快地完全反應是減小誤差的一個方面，所以實驗時用環(huán)形玻璃攪拌棒上下攪動，做好保溫工作是減小誤差的另一個重要方面。由于銅絲傳熱快，熱量損失多，所以選用環(huán)形玻璃攪拌棒，而不用銅絲攪拌棒。(2)H(100 g4.18103 kJg113.4 )0.025 mol56.8 kJmol1。(3)因弱電解質(zhì)的電離過程是吸熱的，將NaOH溶液改為相同

13、體積、相同濃度的氨水反應后放出的熱量少，所以H1H。1下列關(guān)于中和熱的說法中正確的是()A10 L 0.1 molL1 NaOH溶液與10 L 0.1 molL1鹽酸反應時的反應熱是中和熱B1 mol HCl氣體通入1 L 0.01 molL1 NaOH溶液中反應時的反應熱是中和熱C1 mol CH3COOH與2 mol NaOH溶液反應時的反應熱是中和熱D只要強酸與強堿在稀溶液中反應生成1 mol水時的反應熱就是中和熱答案A解析B中1 mol HCl氣體通入1 L 0.01 molL1 NaOH溶液中反應的熱效應除了中和熱外還有HCl氣體的溶解熱和電離熱效應，錯誤；C中醋酸溶液和NaOH溶液

14、不一定是稀溶液，錯誤；D中如果是硫酸與氫氧化鋇反應，它們反應除生成水外還會生成硫酸鋇沉淀，會放出更多熱量。2在測定中和熱的實驗中，下列說法正確的是()A使用環(huán)形玻璃攪拌棒是為了加快反應速率，減小實驗誤差B為了準確測定反應混合溶液的溫度，實驗中溫度計水銀球應與小燒杯底部接觸C用0.5 molL1 NaOH溶液分別與0.5 molL1的鹽酸、醋酸溶液反應，如所取的溶液體積相等，則測得的中和熱數(shù)值相同D在測定中和熱實驗中需要使用的儀器有天平、量筒、燒杯、滴定管、溫度計答案A解析在中和熱的測定中，使用環(huán)形玻璃攪拌棒，目的是使反應物混合均勻，加快反應，減小誤差，A正確；B項中溫度計水銀球不能接觸燒杯底部

15、，B錯；C項中CH3COOH為弱酸，電離時吸熱，故測得的中和熱比用鹽酸時數(shù)值小，C錯；D項中實驗儀器中不需要天平、滴定管，D錯。3在進行中和熱的測定中，下列操作錯誤的是()A反應前酸、堿溶液的溫度要相同B測量溶液的溫度計要一直插在溶液中C為了使反應均勻進行，可以向酸(堿)中分次加入堿(酸)D為了使反應更完全，可以使酸或堿適當過量答案C解析分次加入混合時，容易造成熱量損失，使測試結(jié)果不準確。4含有11.2 g KOH的稀溶液與1 L 0.1 molL1的H2SO4溶液反應，放出11.46 kJ的熱量，表示該反應的中和熱的熱化學方程式為()AKOH(aq)H2SO4(aq)=K2SO4(aq)H2

16、O(l)H11.46 kJmol1B2KOH(aq)H2SO4(aq)=K2SO4(aq)2H2O(l)H11.46 kJmol1C2KOH(aq)H2SO4(aq)=K2SO4(aq)2H2O(l)H114.6 kJmol1DKOH(aq)H2SO4(aq)=K2SO4(aq)H2O(l)H57.3 kJmol1答案D解析中和熱是以生成1 mol H2O(l)所放出的熱量來衡量的，故書寫中和熱的熱化學方程式時，應以生成1 mol H2O(l)為標準來配平其余物質(zhì)的化學計量數(shù)，故答案為D。5用50 mL 0.50 mol/L的鹽酸與50 mL 0.55 mol/L的氫氧化鈉溶液在如圖所示的裝置

17、中進行中和反應，通過測定反應過程中所放出的熱量可計算中和熱?；卮鹣铝袉栴}：(1)環(huán)形玻璃攪拌棒能否用環(huán)形鐵質(zhì)攪拌棒代替？_(填“能”或“不能”)，其原因是_。(2)已知在稀溶液中，強酸和強堿發(fā)生中和反應生成1 mol H2O時，放出57.3 kJ的熱量，則題述反應的熱化學方程式為_ _。答案(1)不能鐵會和鹽酸反應；鐵導熱性好，熱量損失較大(2)NaOH(aq)HCl(aq)=NaCl(aq)H2O(l)H57.3 kJmol1解析(1)環(huán)形鐵質(zhì)攪拌棒一是能導熱，造成熱量損失，二是可以與鹽酸反應，故不能用其代替環(huán)形玻璃攪拌棒。(2)因為在稀溶液中，強酸和強堿發(fā)生中和反應生成1 mol H2O時

18、，放出57.3 kJ的熱量，所以題述反應的熱化學方程式為NaOH(aq)HCl(aq)=NaCl(aq)H2O(l)H57.3 kJmol1。 基礎過關(guān)一、中和反應的反應熱1下列說法正確的是()A中和熱一定是強酸跟強堿反應放出的熱量B1 mol酸與1 mol堿完全反應放出的熱量是中和熱C在稀溶液中，酸與堿發(fā)生中和反應生成1 mol H2O(l)時的反應熱叫做中和熱D測定中和熱時可用稀硫酸和稀Ba(OH)2溶液答案C解析本題考查的是中和熱的概念，關(guān)鍵是記清楚有關(guān)中和熱的問題。中和熱是指稀酸、稀堿中和反應生成1 mol H2O(l)時所放出的熱量，故C正確；H2SO4和Ba(OH)2反應時，除生成

19、水外，還有BaSO4沉淀生成，所以其反應熱不是中和熱，D錯誤。2已知HOH=H2O生成1 mol H2O放出熱量57.3 kJ，下列反應中能放出57.3 kJ熱量的是()A1 mol稀H2SO4與足量NaOH溶液反應B稀鹽酸與氨水反應生成1 mol H2OC稀鹽酸與稀Ba(OH)2溶液反應生成1 mol水D稀NaOH與95%濃硫酸反應生成1 mol水答案C解析A放出熱量應為2 mol57.3 kJmol1；B放出熱量應略小于57.3 kJ，因弱酸、弱堿在水中電離要吸收一部分熱量，故多數(shù)強酸與弱堿、弱酸與強堿的中和反應熱數(shù)值小于57.3 kJ；酸與堿的濃度不能太大，否則中和熱數(shù)值會偏大，故D錯。

20、3中和熱是在稀溶液中，酸、堿發(fā)生中和反應生成 1 mol 液態(tài)水時放出的熱量，強酸、強堿的中和熱為57.3 kJmol1。下列熱化學方程式中正確的是()AHNO3(aq)KOH(aq)=H2O(l)KNO3(aq)H57.3 kJmol1BHNO3(aq)NH3H2O(aq)=H2O(l)NH4NO3(aq)H57.3 kJmol1CCH3COOH(aq)KOH(aq)=H2O(l)CH3COOK(aq)H57.3 kJmol1答案D解析A項中H57.3 kJmol1，錯；B、C兩項中，NH3H2O、CH3COOH為弱電解質(zhì)，電離時需吸收熱量，分別與強酸、強堿發(fā)生中和反應時，放出的熱量小于57

21、.3 kJ，故H57.3 kJmol1，B、C錯。二、中和熱測定實驗儀器與操作4測定稀鹽酸和氫氧化鈉稀溶液中和熱實驗中沒有使用的儀器有：大、小燒杯；容量瓶；量筒；環(huán)形玻璃攪拌棒；試管；溫度計；蒸發(fā)皿；托盤天平中的()A BC D答案B解析本題主要考查中和熱測定實驗中儀器的使用問題，該實驗中用到大、小燒杯、溫度計、量筒、環(huán)形玻璃攪拌棒，沒有用到容量瓶、試管、蒸發(fā)皿和托盤天平，故B項正確。5實驗室進行中和熱的測定實驗時除需要大燒杯(500 mL)、小燒杯(100 mL)外，所用的其他儀器和試劑均正確的一組是()A0.50 molL1鹽酸，0.50 molL1 NaOH溶液，100 mL 量筒1個B

22、0.50 molL1鹽酸，0.55 molL1 NaOH溶液，100 mL 量筒2個C0.50 molL1鹽酸，0.55 molL1 NaOH溶液，50 mL 量筒1個D0.50 molL1鹽酸，0.55 molL1 NaOH溶液，50 mL 量筒2個答案D解析本實驗中為了保證0.50 molL1的鹽酸完全被中和，采用0.55 molL1 NaOH溶液，使堿稍過量，故A項不符合；所需酸、堿量均為50 mL，故B項不符合；酸、堿分別用不同的量筒量取，故C項不符合。6關(guān)于中和熱測定的說法錯誤的是()A實驗需用到的主要玻璃儀器包括大、小燒杯、溫度計、環(huán)形玻璃攪拌棒及泡沫塑料板、碎泡沫塑料(或硬紙板、

23、碎紙條)等B鹽酸與某強堿中和放出的熱量隨反應物的用量改變而改變，但中和熱不變CNaOH稍過量的目的是保證鹽酸完全被NaOH中和D測定結(jié)果準確與否的關(guān)鍵是盡量減小熱量損失及準確讀取混合溶液的最高溫度等答案A7中和熱測定實驗中，下列操作一定會降低實驗準確性的是()A用滴定管取所用藥品BNaOH溶液在倒入小燒杯時，有少量濺出C大、小燒杯體積相差較大，夾層間放的碎泡沫塑料較多D測量HCl溶液的溫度計用水洗凈后再用來測NaOH溶液的溫度答案B解析NaOH溶液在倒入小燒杯時，有少量濺出，實驗中生成水的量減少，放出的熱量減小，測得中和熱的數(shù)值不準。三、中和熱測定實驗數(shù)據(jù)處理與計算8為了測定酸堿反應的中和熱，

24、計算時至少需要的數(shù)據(jù)是()酸溶液的濃度和體積堿溶液的濃度和體積比熱容反應后溶液的質(zhì)量(單位：kg)生成水的物質(zhì)的量反應前后溫度變化操作所需的時間A BC D全部答案C解析根據(jù)H可知，C正確。9已知含1 mol NaOH的稀溶液與含1 mol HCl的稀溶液反應可放出57.3 kJ的熱量，則含0.05 mol H2SO4的濃硫酸與足量的稀NaOH溶液反應，放出的熱量為()A5.73 kJ B5.73 kJC5.73 kJ D無法判斷答案B解析NaOH與HCl反應的實質(zhì)為HOH=H2O，即1 mol H與1 mol OH反應時放出57.3 kJ的熱量。0.05 mol的H2SO4中n(H)0.1

25、mol，與足量的OH反應，放出5.73 kJ的熱量，注意：濃H2SO4稀釋時還放出部分熱量。10將V1 mL 1.00 molL1 HCl溶液和V2 mL未知濃度的NaOH溶液混合均勻后測量并記錄溶液溫度，實驗結(jié)果如圖所示(實驗中始終保持V1V250 mL)。下列敘述正確的是()A做該實驗時環(huán)境溫度為22 B該實驗表明化學能可以轉(zhuǎn)化為熱能CNaOH溶液的濃度約為1.00 molL1D該實驗表明有水生成的反應都是放熱反應答案B解析從圖中曲線可以看出，溫度為22 時，V1為5 mL，則V2為45 mL，此時已經(jīng)開始發(fā)生反應，所以22 一定不是室溫，A錯；曲線隨V1增多而升高，隨反應的進行，溶液溫度

26、升高，說明反應放熱，化學能轉(zhuǎn)化為熱能，B正確；當V130 mL 時溫度最高，說明此時兩者恰好完全反應，則c(NaOH)1.5 molL1，C錯；該實驗不能證明有水生成的其他反應也是放熱反應，D錯。能力提升11已知H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1，回答下列問題：(1)用含20 g NaOH的稀溶液跟足量稀鹽酸反應放出_kJ的熱量。(2)用含2 mol H2SO4的稀溶液跟足量稀NaOH反應，此反應的中和熱H為_。(3)如果將(1)反應中的稀鹽酸換成稀醋酸，反應放出的熱量_(填“大于”、“小于”或“等于”)(1)中反應放出的熱量。答案(1)28.65(2)57.3 kJ

27、mol1(3)小于解析(1)0.5 mol，所以0.5 mol NaOH與足量稀鹽酸反應放出的熱量為0.5 mol57.3 kJmol128.65 kJ。(2)據(jù)中和熱的定義可知，中和熱與強酸、強堿的物質(zhì)的量的多少無關(guān)，中和熱H為57.3 kJmol1。(3)因醋酸為弱酸，用NaOH中和時，需不斷地電離出H，而電離過程中要吸收熱量，故反應放出的熱量會減小。12.50 mL 0.50 molL1鹽酸與50 mL 0.55 molL1 NaOH溶液在如圖所示的裝置中進行中和反應。通過測定反應過程中所放出的熱量可計算中和熱?；卮鹣铝袉栴}：(1)從實驗裝置上看，圖中尚缺少的一種玻璃用品是_ _，燒杯間填滿碎泡沫塑料的作用是_ _。(2)大燒杯上如不蓋硬紙板，則求得的中和熱數(shù)值_(填“偏大”、“偏小”或“無影響”)。(3)實驗中若改用60 mL 0.50 molL1鹽酸跟50 mL 0.55 molL1 NaOH溶液進行反應，與上述實驗相比，所放出的熱量_(填“相等”或“不相等”)，所