反應熱的測量及計算

反應熱的測量與計算專題1化學反應與能量變化第一單元化學反應的熱效應例：25℃時，1克甲烷氣體完全燃燒生成CO2氣體和液態(tài)水，放出55.64kJ熱量，寫出該反應的熱化學方程式。練習2：N2(g)與H2(g)反應生成17gNH3(g)，放出46.1kJ熱量，寫出該反應的熱化學方程式練習3：發(fā)射衛(wèi)星時可用肼（N2H4）作燃料，已知在298K時1克肼氣體燃燒生成N2和水蒸氣，放出16.7KJ的能量。能量的數據如何得到？一、反應熱的測量【活動與探究】閱讀課本p6實驗，了解實驗原理和步驟.最直接的方法是通過實驗測得。（1）實驗藥品：50mL、0.50mol/L的鹽酸和50mL、0.50mol/L氫氧化鈉溶液（2）實驗儀器：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。然后再在大、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①用量筒量取50mL0.50mol/L鹽酸，倒入小燒杯中，并用溫度計測量鹽酸的溫度，記錄,然后把溫度計上的酸用水沖洗干凈。溫度計上的酸為何要用水沖洗干凈？沖洗后的溶液能否倒入小燒杯？為什么？

因為該溫度計還要用來測堿液的溫度，若不沖洗，溫度計上的酸會和堿發(fā)生中和反應而使熱量散失，故要沖洗干凈；沖洗后的溶液不能倒入小燒杯，若倒入，會使總溶液的質量增加，而導致實驗結果誤差。（3）.實驗步驟：②用另一個量筒量取50mL0.50mol/LNaOH溶液，并用溫度計測量NaOH溶液的溫度，記錄。把溫度計和環(huán)形玻璃攪拌棒放入小燒杯的鹽酸中，并把量筒中的NaOH溶液一次倒入小燒杯。.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。③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，記入下表。

實驗中能否用環(huán)形銅絲攪拌棒代替環(huán)形玻璃攪拌棒？為什么？不能。因為銅絲易導熱，使熱量損失較大④重復實驗三次，取測量所得數據的平均值作為計算依據。

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么物理量？可以求得反應吸收或放出的熱量Q=cmΔt4、問題與討論1）有人建議用50mL0.55mol/LNaOH進行上述實驗，測得的中和熱數值會更加準確。為什么？可以保證鹽酸完全反應。使測得的熱量更準確。2）如果用同樣的方法測定氫氧化鉀與鹽酸反應、氫氧化鈉與硝酸反應的反應熱，請預測其反應熱是否相同，并設計實驗方案加以驗證。實驗的結果相同，因為三個反應的本質一樣，都是H++OH-=H2O?！钪泻蜔?/p>

概念:在稀溶液中,酸與堿中和反應生成1molH2O,這時的反應熱叫中和熱.H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l);△H=—57.3kJ.moL-1表示強酸與強堿在稀溶液中發(fā)生中和反應的熱化學方程式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)+2H2O(l)△H=—114.6kJ.moL-1問題探究判斷下列實驗操作對中和熱測定的數值有如何影響？填變大變小或者不變。①用相同濃度和體積的氨水代替NaOH溶液進行實驗②用相同濃度和體積的醋酸代替稀鹽酸溶液進行實驗變小;因為一水合氨為弱電解質，其電離時要吸熱，故將使測得結果偏小。③若實驗中改用100mL0.50mol/L的鹽酸和100mL0.50mol/L的NaOH溶液，所測中和熱的數值是否約為本實驗結果的二倍（假定各步操作沒有失誤）？否。因中和熱是指酸與堿發(fā)生中和反應生成1molH2O時放出的熱量，其數值與反應物的量的多少無關，故所測結果應基本和本次實驗結果相同（若所有操作都準確無誤，且無熱量損失，則二者結果相同）。例、在量熱計中(如圖)將100mL0.50mol/L的CH3COOH溶液與100mL0.55mol/LNaOH溶液混合，溫度從298.0K升高到300.7K。已知量熱計的熱容常數(量熱計各部件每升高1K所需要的熱量)是150.5J/K，溶液密度均為1g/mL，生成溶液的比熱容c＝4.18J/(g·K)。(1)CH3COOH的中和熱ΔH＝______________。(2)CH3COOH的中和熱的文獻值為－56.1kJ·mol－1，你認為(1)中測得的實驗值偏差可能的原因是__________。－53.28kJ·mol－1①量熱計的保溫瓶絕熱效果不好；②酸堿混合不迅速；③溫度計不夠精確(3)實驗中NaOH過量的目的是_____________________。(4)你認為CH3COOH的中和熱與HCl的中和熱數值相比，________較大，其原因是______________________。保證CH3COOH完全被中和，從而提高實驗準確度HClCH3COOH是弱酸，電離吸熱1.標準燃燒熱定義：lmol可燃物質完全燃燒生成穩(wěn)定的物質時放出的熱量，叫做該物質的燃燒熱。在101kPa，25℃的條件下的燃燒熱又叫做標準燃燒熱。衡量燃料燃燒放出熱量大小的物理量2.熱值定義：在101kPa時，lg物質完全燃燒的反應熱。二、標準燃燒熱與熱值關于燃燒熱的理解：①研究條件：25℃,101kPa②反應程度：完全燃燒③燃燒物的物質的量：1mol④研究內容：放出的熱量。（ΔH<0，單位kJ/mol）⑤在未有特別說明的情況下，外界壓強一般指25℃，101kPa。所謂完全燃燒也是完全氧化，它是指物質中的下列元素完全轉變成對應的穩(wěn)定物：如：C→CO2(g)；H→H2O(l)；S→SO2(g)；Cl→HCl(g)；N→N2(g)概念辨析1.下列各組物質的標準燃燒熱相等的是：（）A.碳和一氧化碳B.1mol碳和2mol碳C.1mol乙炔和2mol碳D.淀粉和纖維素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.已知熱化學方程式：則氫氣的標準燃燒熱為：＿＿＿＿＿＿＿＿285.8kJ/mol3．下列熱化學方程式書寫正確的是(ΔH的絕對值均正確)()A．C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(g)ΔH＝－1367.0kJ/mol(燃燒熱)B．NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)ΔH＝＋57.3kJ/mol(中和熱)C．S(s)＋O2(g)===SO2(g)ΔH＝－296.8kJ/mol(反應熱)D．2NO2===O2＋2NOΔH＝＋116.2kJ/mol(反應熱)【答案】CD小結：標準燃燒熱和中和熱的區(qū)別與聯系1mol反應物完全燃燒時放出的熱量；不同反應物，標準燃燒熱不同。生成1mol水時放出的熱量；強酸與強堿的中和熱都約為57.3kJ/mol。標準燃燒熱中和熱相同點不同點能量變化H標準含義放熱反應H＜0；單位：kJ/mol1mol可燃物生成1mol水三、反應熱的計算例1已知下列熱化學方程式：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)ΔH＝－483.6kJ·mol－1，則的ΔH＝－241.8kJ·mol－1,2H2O(g)===2H2(g)＋O2(g)的ΔH＝483.6kJ·mol－1?！窘涣髋c討論】如何測定C(s)+1/2O2(g)==CO(g)的反應熱△H？①能直接測定嗎？如何測？②若不能直接測，怎么辦？例2已知：①C(s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH1＝－

393.5kJ·mol－1②C(s)+1/2O2(g)=CO(g)ΔH2＝？kJ·mol－1

③CO(g)＋1/2O2(g)===CO2(g)ΔH3＝－

283.0kJ·mol－1

你能從方程式疊加的角度分析這三個方程式存在的關系嗎？反應熱之間的數量關系呢？①=②+③ΔH1=ΔH2+ΔH3從方程式的意義著手分析，你想到了什么？－

110.5適時歸納：若一個化學反應由始態(tài)轉化為終態(tài)可通過不同的途徑(如圖)，則ΔH與ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH4、ΔH5之間有何關系？ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝ΔH3＋ΔH4＋ΔH5蓋斯定律

不管化學反應是一步完成或分幾步完成，其總的熱效應是完全相同的?；瘜W反應的焓變（ΔH）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。蓋斯定律應用（1）若一個反應的焓變△H=akJ·mol1，則其逆反應的焓變△H=-akJ·mol1（2）若一個化學反應方程式可由另外幾個反應的化學方程式相加減而得到，則該反應的焓變亦可以由這幾個反應的焓變相加減而得到。例3：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。①C(石墨)+O2(g)=CO2(g)ΔH1=－393.5kJ.mol-1②2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H2=－571.6kJ.mol-1③2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l)△H3=－2599.2kJ.mol-1④2C(石墨)+H2

(g)=C2H2(g)ΔH=？④=2×①+1/2×②－1/2×

③ΔH

=2×ΔH1+1/2×△H2

－1/2×

△H3＝２×（－393.5)+1/2×(－571.6)－1/2×(－2599.2)=+226.8kJ.mol-1

注意：1、計量數的變化與反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練習1：發(fā)射火箭，所用的能量來自于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-1

N2H4(g)+O2(g)==N2(g)+2H2O(l)△H2=－534kJ.mol-1

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-1

練習2：已知①CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)ΔH1=－283.0kJ.mol-1②H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)ΔH2=－285.8kJ.mol-1

③C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l)ΔH3=－

1370kJ.mol-1

計算④2CO(g)＋4H2(g)=H2O(l)＋C2H5OH(l)的ΔH

【解】：①×2+②×4-③=④

所以，ΔH＝ΔH1×2＋ΔH2×4－ΔH3

＝－283.2×2－285.8×4＋1370＝－339.2kJ.mol-1

練習3、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.mol-1H1P(s、紅磷)+5/4O2(g)=1/4P4O10(s)；=-738.5

kJ.mol-1H2試寫出白磷轉化為紅磷的熱化學方程式

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