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文檔簡介
1、專題1:化學反應與能量變化第一單元:化學反應中的熱效應反應熱的測量與計算1思考與討論在熱化學方程式中所提供的數據是通過什么途徑獲得的?答:通過實驗精確測定2思考:我們取一定量的鹽酸和氫氧化鈉溶液發(fā)生中和反應,哪些數據可以幫助我們測出它們的反應熱呢?HCl(aq)+NaOH(aq)=NaCl(aq)+H2O(l); H= ? kJ/moL3大燒杯(500 mL)、小燒杯(100 mL) 、溫度計、泡沫塑料或紙條、泡沫塑料板或硬紙板(中心有兩個小孔)、環(huán)形玻璃攪拌棒。觀察簡易量熱計的構造泡沫塑料板4思考:1、量熱計直接測得的數據是什么?是焓變的數值嗎?是體系溫度的變化2、根據體系溫度變化可以求得什
2、么物理量?可以求得反應吸收或放出的熱量Q =m c t泡沫塑料板5 Q=mctQ:反應放出的熱量。m:反應混合液的質量。c:反應混合液的比熱容。t:反應前后溶液溫度的差值。(通常情況下,一定量的物質溫度升高1 所需吸收發(fā)熱量稱為熱容)6測定鹽酸與氫氧化鈉溶液反應的反應熱:(1)用量筒量取50mL0.50mol/L鹽酸,倒入簡易量熱計中,測量并記錄鹽酸的溫度(t1)(2)用另一量筒量取50mL0.50mol/L氫氧化鈉溶液,測量并記錄氫氧化鈉溶液的溫度( t2)(3)將量筒中的氫氧化鈉溶液迅速倒入盛有鹽酸的簡易量熱計中,立即蓋上蓋板,用環(huán)形玻璃攪拌棒不斷攪拌,觀察溫度計的溫度變化,準確讀出并記錄
3、反應體系的最高溫度( t3 )。(4)假設溶液的比熱與水的比熱相等,溶液的密度與水的密度相等,忽略量熱計的比熱,根據溶液溫度升高的數值,計算中和反應的反應熱(5)重復實驗3次,取平均值并寫出該反應的熱化學方程式。活動與探究7所需儀器與試劑:大燒杯(500 mL)、小燒杯(100 mL)溫度計、泡沫塑料或紙條、泡沫塑料板或硬紙板(中心有兩個小孔)、環(huán)形玻璃攪拌棒。量筒(50 mL)兩個、 0.50 mol/L 鹽酸、0.50 mol/L NaOH溶液泡沫塑料板8Q =m c t Q:中和反應放出的熱量。m:反應混合液的質量。c:反應混合液的比熱容。t:反應前后溶液溫度的差值。問酸、堿反應時,我們
4、用的是它的稀溶液,它們的質量應怎樣得到?t = t3 2t2 + t1Q =(V酸酸V堿堿)c (t3- ) 2t2 + t1m =(V酸酸V堿堿)問反應前酸堿的溫度有可能不同,如何求得反應前后的溫度差?9 本實驗中,我們所用一元酸、一元堿的體積均為50 mL,它 們的濃度均為0.50 mol/L。由于是稀溶液,且為了計算簡便,我們近似地認為,所用酸、堿溶液的密度均為1 g/cm3,且中和后所得溶液的比熱容為 4.18 J/(g)已知 V酸=V堿=50 mL。 c酸= c堿=0.50 mol/L。 酸=堿=1 g/cm3 c=4.18 J/(g)請把以上數據代入式,得出Q的表示式。其中熱量的單
5、位用kJ。 得出結果。思考:式表示的是不是該反應的反應熱?為什么?Q = 0.418 (t3- ) kJ 2t2 + t1Q =(V酸酸V堿堿)c (t3- ) 2t2 + t110式不是該反應的反應熱,因為反應熱是有正負的,中和反應放熱,故其H為“”,另外本實驗中得出的數值也不是生成1molH2O時的熱量。H= 0.418 (t3-0.025kJ/mol2t2 + t111重復實驗3次,取測量所得數據的平均值作為計算依據。 12次數123起始溫度t/c終止溫度溫度差t/ct/c鹽酸氫氧化鈉平均值24.525.022.022.425.025.424.7522.225.226.525.428.2
6、1.753.23.0131、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?因為本實驗的關鍵是測反應的反應熱,若動作遲緩,將會使熱量損失而使誤差增大。2、如果用同樣的方法測定氫氧化鉀溶液與鹽酸反應、氫氧化鈉溶液與硝酸反應的反應熱,請預測其反應熱是否相同。 因為酸、堿混合反應的實質是酸電離出來的氫離子與堿電離出來的氫氧根離子反應生成水,因此測得的數據基本相同。強酸、強堿反應:H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l); H= 57.3kJ/moL議一議為何所測得的數據不是57.3 kJ/mol,分析產生誤差的原因。思考與討論14可能的原因有:1.量取溶液的體積有誤差(測量
7、結果是按50 mL的酸、堿進行計算,若實際量取時,多于50 mL或小于50 mL都會造成誤差)2.溫度計的讀數有誤。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而便立即去測堿的溫度,致使熱量損失而引起誤差。 誤差分析:15討論已知: C(s)+1/2O2(g)=CO(g) ;H = H1 CO(g)+1/2O2(g)= CO2(g) H = H2 C(s)+O2(g)=CO2(g) H = H3 有相同質量的碳分別燃燒,第一種情況先產生CO,CO再完全燃燒生成CO2,第二種情況直
8、接燃燒生成CO2,則兩種情況所產生的反應熱是否相等, H1 H2 H3 三者有什么樣的關系答:兩者相等H3= H1+ H216蓋斯定律 不管化學反應是一步完成或分幾步完成,其反應熱是相同的。 化學反應的焓變(H)只與反應體系的始態(tài)和終態(tài)有關,而與反應的途徑無關。17如何理解蓋斯定律?H、H1、H2之間有何關系?H=H1+H2BHACH1H218已知在298K時,C(石墨)、CO(g)燃燒的熱化學方程式如下 C(s)+O2(g)=CO2(g) H1=393.5kJ/molCO(g)+1/2O2(g)= CO2(g) H2=-283.0kJ/molC(s)+1/2O2(g)=CO(g) ;H3=?
9、 = + 則H1 = H2 + H3 H3 =H1- H2 =-393.5kJ/mol(283.0kJ/mol) =-110.5kJ/mol19閱讀課本P8,總結用蓋斯定律進行計算的過程,并仿照課本的計算過程做以下練習:已知: H2O(g)=H2O(l) H1=-44kJ/mol H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g) H2=-241.8kJ/mol 那么,H2的燃燒熱H是多少?H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) H=?kJ/mol蓋斯定律的應用H=H1+H2=-285.8kJ/mol20根據下列反應的焓變,計算C(石墨)與H2(g)反應生成1molC2H2(g)的焓變:C(石墨)
10、+O2(g)=CO2(g) H=-393.5KJ/mol2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) H=-571.6KJ/mol2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l) H=-2599.2KJ/mol問題解決21根據下列反應的焓變,計算C(石墨)與H2(g)反應生成1molC2H2(g)的焓變:C(石墨)+O2(g)=CO2(g) H1=-393.5KJ/mol 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) H2=-571.6KJ/mol 2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l) H3=-2599.2KJ/mol 2C(石墨)+ H2(g) = C2H2(
11、g) H4 = 2+ /2/2H4= H12+ H2/2H3/22C(石墨)+ H2(g) = C2H2(g) H4=+226.8KJ/mol224在同溫同壓下,下列各組熱化學方程式中Q2Q1(Q1Q2均大于零)的是( )A. H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) H=-Q1 1/2H2(g)+1/2Cl2(g)=HCl(g) H=-Q2B. C(s)+1/2O2(g)=CO (g) H=-Q1 C(s)+O2(g)=CO2(g) H=-Q2C. 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) H=-Q1 2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) H=-Q2D. S(g)+O2(g)=SO2 (
12、g) H=-Q1 S(s)+O2(g)=SO2(g) H=-Q2B236、已知 (1)H2( g )1/2O2 ( g ) H2O ( g ) H1 = a kJ/mol(2)2H2( g )O2 ( g ) 2H2O ( g ) H2 = b kJ/mol(3) H2( g )1/2O2 ( g ) H2O ( l ) H3 = c kJ/mol(4) 2H2( g )O2 ( g ) 2H2O ( l ) H4 = d kJ/mol則a、b、c、d的關系正確的是 。A、acd0 C、2a=b0 C24因為有些反應進行得很慢,有些反應不容易直接發(fā)生,有些反應的產品不純(有副反應發(fā)生),這給測
13、定反應熱造成了困難.此時如果應用蓋斯定律,就可以間接地把它們的反應熱計算出來.蓋斯定律用途25某次發(fā)射火箭,用N2H4(肼)在NO2中燃燒,生成N2、液態(tài)H2O。已知:N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)H1=+67.2kJ/mol N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l) H2=-534kJ/mol 假如都在相同狀態(tài)下,請寫出發(fā)射火箭反應的熱化學方程式。 2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(l) H=-1135.2kJ/mol 26 若多步化學反應相加可得到新的化學反應,則新反應的反應熱即為上述多步反應的反應熱之和??偨Y規(guī)律:注意:1、計量數的變化與反
14、應熱數值的變化要對應2、反應方向發(fā)生改變反應熱的符號也要改變總結思考: 在用方程式疊加計算反應熱時要注意哪些問題?270.3 mol的氣態(tài)高能燃料乙硼烷(B2H6)在氧氣中完全燃燒,生成固態(tài)三氧化二硼和液態(tài)水,放出649.5 kJ熱量,其熱化學方程式為_ 。B2H6(g)+3O2(g)=B2O3(s)+3H2O(l) = -2165 kJ/molH又已知H2O(l)= H2O(g); H+44 kJ/mol,則11.2L標準狀況下的乙硼烷完全燃燒生成氣態(tài)水時放出的熱量是 kJ。1016.5課堂練習28同素異形體相互轉化但反應熱相當小而且轉化速率慢,有時還很不完全,測定反應熱很困難?,F在可根據蓋
15、斯提出的觀點“不管化學反應是一步完成或分幾步完成,這個總過程的熱效應是相同的”。已知:P4(s、白磷)+5O2(g)=P4O10(s); = -2983.2 kJ/molH1P(s、紅磷)+5/4O2(g)=1/4P4O10(s); = -738.5 kJ/molH2試寫出白磷轉化為紅磷的熱化學方程式 。 P4(s、白磷)=4 P(s、紅磷); = -29.2 kJ/molH課堂練習29在一定條件下,氫氣和丙烷燃燒的化學方程式為:2H2(g)+ O2(g) = 2H2O( l )H =- 571.6 kJ/molC3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l)H= 2220 kJ/
16、mol5mol 氫氣和丙烷的混合氣完全燃燒時放熱3847kJ 則氫氣和甲烷的體積比為 ( )(A) 1:3 (B) 3:1 (C) 1:4 (D) 1:1B課堂練習30 解1 :設H2、C3H8的物質的量分別為x,y x + y = 5(571.6/2)(x) + 2220y = 3847V(H2):V(C3H8) =n(H2):n(C3H8) = 3.75:1.25 = 3:1 x = 3.75 moly = 1.25 mol31解2 :1mol H2 燃燒放熱 285.8 kJ 1mol 混合氣 燃燒放熱 3847kJ/5 = 769.4 kJH2 285.8C3H4 2220769.41
17、450.6483.631 =32解3 :( 巧解)5mol 混合氣中,C3H8 物質的量必小于2mol,H2 的物質的量必大于3mol。 2mol C3H8 燃燒放熱 4440 kJ, 超過總放熱量 3847 kJn (H2) : n (C3H8) 必大于 3 : 2選 B33有關熱化學方程式的計算在一定條件下,CO和CH4燃燒的熱化學方程式分別為:2CO(g)+O2(g)=2CO2(g); H=566KJ/molCH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l);H=890KJ/mol由1摩爾CO和3摩爾CH4組成的混和氣在上述條件下完全燃燒時,釋放的熱量為( )A2912KJ B.2953KJ C.3236KJ D.3867KJB0.5566389029533435 為什么要討論反應熱的計算?1、有些反應熱無法或很難精確測量2、工業(yè)生產的需要(1)燃料的燃燒(2)反應條件的控制(3)“廢熱”的利用如何計算C燃燒生成CO的燃燒熱?36反應熱計算的常見題型:1、化學反應中物質的量的變
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