【核心素養(yǎng)目標】人教版(2023)高二化學(xué)選擇性必修一1.1 反應(yīng)熱(第2課時 中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測定)_第1頁
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文檔簡介

第第頁【核心素養(yǎng)目標】人教版(2023)高二化學(xué)選擇性必修一1.1反應(yīng)熱(第2課時中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測定)(共24張PPT)

第一節(jié)反應(yīng)熱

第2課時中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測定

人教版選擇性必修1

學(xué)習目標

1.能解釋中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測定原理;能根據(jù)實驗中測定并記錄的數(shù)據(jù)計算反應(yīng)熱。

2.會分析產(chǎn)生誤差的原因,并不斷完善和改進測定方法。

學(xué)習目標

通過對中和反應(yīng)熱實驗測定、原理分析,激發(fā)學(xué)習興趣,培養(yǎng)從微觀的角度理解化學(xué)反應(yīng)、尊重科學(xué)、嚴謹求學(xué)、勤于思考的態(tài)度,樹立透過現(xiàn)象看本質(zhì)的唯物主義觀點。

素養(yǎng)目標

情境引入

反應(yīng)熱

1.含義:在等溫條件下,化學(xué)反應(yīng)體系向環(huán)境釋放或從環(huán)境吸收的熱量,稱為化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng),簡稱反應(yīng)熱。

測量儀器:

量熱計

測定原理:用溫度計測量反應(yīng)前后體系的溫度變化,根據(jù)有關(guān)物質(zhì)的比熱容等來計算反應(yīng)熱。

2.測定方法:

簡易量熱計

全自動等溫量熱計

保溫杯式量熱計

教學(xué)過程

實驗探究——中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測定

在測定中和反應(yīng)的反應(yīng)熱時,實驗原理是什么?應(yīng)該測量哪些數(shù)據(jù)?如何根據(jù)測得的數(shù)據(jù)計算反應(yīng)熱?為了提高測定的準確度,應(yīng)該采取哪些措施?

思考交流:

教學(xué)過程

實驗探究——中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測定

1.實驗用品

儀器:簡易量熱計

試劑:0.50mol/L鹽酸、

0.55mol/LNaOH溶液

簡易量熱計

教學(xué)過程

使反應(yīng)物迅速混合,使反應(yīng)充分進行,保持體系的溫度均勻。

測量反應(yīng)前后體系的溫度

反應(yīng)容器

起保溫作用

防止熱量散失

為了提高測定的準確度,應(yīng)該采取哪些措施

起保溫作用

保溫

實驗裝置

教學(xué)過程

2.實驗步驟

a.用量筒量取50mL0.50mol/L鹽酸,打開杯蓋,倒入量熱計的內(nèi)筒,用溫度計測量鹽酸的溫度。用水沖洗干凈溫度計上的酸。

(1)反應(yīng)物溫度的測量

b.用另一個量筒量取50mL0.55mol/LNaOH溶液,用溫度計測量其溫度。

防止殘留的酸與堿反應(yīng),

導(dǎo)致測量的t2數(shù)據(jù)不準。

NaOH稍過量,確保鹽酸完全反應(yīng)

NaOH稍過量,確保鹽酸完全反應(yīng)

教學(xué)過程

打開杯蓋,將量筒中的NaOH溶液迅速倒入量熱計的內(nèi)筒,立即蓋上杯蓋,插入溫度計,用玻璃攪拌器勻速攪拌。密切關(guān)注溫度變化,將最高溫度記為反應(yīng)后體系的溫度(t2)。

(2)反應(yīng)后體系溫度的測量

減少熱量散失

教學(xué)過程

需要記錄哪些實驗數(shù)據(jù)?如何處理這些數(shù)據(jù)?

①取鹽酸溫度和NaOH溶液溫度的平均值記為反應(yīng)前體系的溫度(t1)。計算溫度差(t2-t1),將數(shù)據(jù)填入下表。

②取三次測量所得溫度差的平均值作為計算依據(jù)。

③根據(jù)溫度差和比熱容等計算反應(yīng)熱。

(3)處理數(shù)據(jù)

實驗次數(shù)反應(yīng)物的溫度/℃反應(yīng)前體系的溫度反應(yīng)后體系的溫度溫度差

鹽酸NaOH溶液t1/℃t2/℃(t2-t1)/℃

1

2

3

教學(xué)過程

【計算反應(yīng)熱】

(1)以三次測量所得數(shù)據(jù)的平均值為計算依據(jù)。

(2)為了計算方便,鹽酸和NaOH溶液的密度近似為1g/cm3。忽略實驗裝置的比熱容。

(3)鹽酸質(zhì)量為m1、NaOH溶液質(zhì)量為m2,反應(yīng)后溶液比熱容c=4.18J/(g·°C),則實驗中反應(yīng)放出的熱量為(m1+m2)·c·(t2-t1)=0.418(t2-t1)kJ,生成1molH2O時的反應(yīng)熱為:

教學(xué)過程

H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)ΔH=-57.3kJ·mol-1

大量實驗測得,在25℃和101kPa下,強酸的稀溶液與強堿的稀溶液發(fā)生中和反應(yīng)生成1mol水時,放出57.3kJ的熱量。

教學(xué)過程

(1)測量鹽酸的溫度后,要將溫度計上的酸沖洗干凈后,再測量NaOH溶液的溫度,避免酸、堿在溫度計的表面反應(yīng)放熱而影響測量結(jié)果。

(2)實驗中要用強酸、強堿的稀溶液(0.1~0.5mol·L-1)。

(3)測定中和熱不能用弱酸或弱堿,因弱酸、弱堿電離時吸收熱量而使測量數(shù)值偏低。

(4)中和熱的數(shù)值是57.3kJ·mol-1,測定時與強酸、強堿的用量無關(guān)。

(5)加過量堿液使酸完全反應(yīng),堿過量對中和熱測定沒有影響。

(6)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(yīng)舍去。

3.實驗注意事項

教學(xué)過程

(1)裝置中的環(huán)形玻璃攪拌棒能否用金屬(不與酸、堿反應(yīng))質(zhì)環(huán)形攪拌棒代替?為什么?

(2)能否用濃硫酸代替鹽酸?對結(jié)果會產(chǎn)生什么影響?

(3)能否用醋酸代替鹽酸或用氨水代替KOH溶液?對結(jié)果會產(chǎn)生什么影響?

4.思考討論

不能。原因是金屬質(zhì)環(huán)形攪拌棒易導(dǎo)熱,造成實驗過程中熱量損失

不能。濃硫酸溶解于水時放熱,所測ΔH偏小,即ΔH-57.3kJ·mol-1

教學(xué)過程

5.誤差分析

以50mL0.50mol·L-1鹽酸與50mL0.55mol·L-1NaOH反應(yīng)為例

引起誤差的實驗操作溫度差放出熱量

保溫措施不好

攪拌不充分

所用酸、堿濃度過大

用同濃度的氨水代替NaOH溶液

用同濃度的醋酸代替鹽酸

偏小

偏小

偏小

偏大

偏小

偏小

偏小

偏大

偏小

偏小

教學(xué)過程

典例1.

課堂練習

關(guān)于中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測定實驗,下列說法正確的是()

A.為了使反應(yīng)進行得更完全,可以使酸或堿適當過量

B.為了使反應(yīng)充分,可以向酸(堿)中分次加入堿(酸)

C.中和反應(yīng)反應(yīng)熱測定的實驗結(jié)果與所用酸、堿的用量和種類均無關(guān)

D.用銅絲代替玻璃攪拌棒,會使中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測定值偏大

【答案】A

【解析】為了使反應(yīng)進行得更完全,可以使酸或堿適當過量,A正確;向酸(堿)中分次加入堿(酸),會導(dǎo)致熱量損失較多,使實驗誤差過大,B不正確;中和反應(yīng)反應(yīng)熱測定的實驗結(jié)果與所用酸、堿的用量無關(guān),但是與所用酸、堿的種類有關(guān),C不正確;用銅絲代替玻璃攪拌棒,銅絲是熱的良導(dǎo)體,造成熱量散失過多,會使中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測定值偏小,D不正確。

典例2.

課堂練習

下列有關(guān)中和熱的說法正確的是()

A.中和熱的熱化學(xué)方程式:H+(l)+OH-(l)=H2O(l)ΔH=-57.3kJ·mol-1

B.準確測量中和熱的實驗過程中,至少需測定溫度4次

C.玻璃攪拌器材料若用銅代替,則測量出的中和熱數(shù)值偏小

D.若稀酸溶液中H+與稀堿溶液中OH-的物質(zhì)的量相等,則所測中和熱數(shù)值更準確

【答案】C

【解析】A項,H+和OH-不能用l符號,應(yīng)該用aq,錯誤;B項,每次實驗中需要測量NaOH溶液的溫度,鹽酸的溫度,和反應(yīng)后的溫度,一般實驗要重復(fù)操作,所以至少6次,錯誤;C項,銅容易導(dǎo)熱,使熱量損失,所以測量的中和熱數(shù)值偏小,正確;D項,當酸和堿中的H+和OH-物質(zhì)的量相等時,實驗過程中稍有誤差就不能確定產(chǎn)生水的量,一般都是有一種物質(zhì)稍微過量,錯誤。

典例3.

課堂練習

用一定濃度的NaOH溶液與稀鹽酸進行中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測定實驗時,測得生成1mol液態(tài)水時的ΔH>-57.3kJ·mol-1,產(chǎn)生這種偏差的原因不可能是()

A.實驗用NaOH溶液的濃度過大

B.實驗時攪拌速度慢

C.分2~3次把NaOH溶液倒入盛有稀鹽酸的小燒杯中

D.用量取完稀鹽酸的量筒直接量取氫氧化鈉溶液

【答案】A

【解析】NaOH溶液濃度過大,稀釋過程釋放熱量,導(dǎo)致測得生成1mol液態(tài)水時的ΔH-57.3kJ·mol-1,B不符合題意;分2~3次把NaOH溶液倒入盛有稀鹽酸的小燒杯中,導(dǎo)致熱量散失較多,測得生成1mol液態(tài)水時的ΔH>-57.3kJ·mol-1,C不符合題意;用量取完稀鹽酸的量筒直接量取氫氧化鈉溶液,氫氧化鈉部分被反應(yīng),導(dǎo)致測得生成1mol液態(tài)水時的ΔH>-57.3kJ·mol-1,D不符合題意。

實驗序號起始溫度t1/℃終止溫度t2/℃

鹽酸氫氧化鈉溶液120.020.123.2

220.220.423.4

320.320.324.2

420.520.623.6

假設(shè)鹽酸和氫氧化鈉溶液的密度都是1g·cm-3,又知中和反應(yīng)后生成的溶液的比熱容c=4.18J·g-1·℃-1。為了計算中和熱,某學(xué)生實驗記錄數(shù)據(jù)如下:依據(jù)該學(xué)生的實驗數(shù)據(jù)計算,該實驗測得的中和熱ΔH=(結(jié)果保留一位小數(shù))。

課堂練習

典例4.

【解析】四次實驗(t2-t1)的值分別是3.15、

3.1、3.9、3.05,

第三次數(shù)據(jù)明顯偏大,故存在誤差而舍去,則最終取第1、2、4組三組實驗的

平均值,為3.1,將其代入公式

計算即可。

ΔH=-51.8kJ·mol-1

課堂練習

教學(xué)過程

典例5.

某實驗小組用0.50mol/LNaOH溶液和0.50mol/L硫酸溶液進行中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測定。實驗裝置如圖所示。

(1)儀器a的名稱是。

(2)取50mLNaOH溶液和30mL硫酸溶液進行實驗,測得起止溫度差的平均值為4.0℃。近似認為0.50mol/LNaOH溶液和0.50mol/L硫酸溶液的密度都是1g/cm3,實驗后所得溶液的比熱容c=4.18J/(g·℃)。則計算得ΔH=(取小數(shù)點后一位)。

(3)上述實驗結(jié)果與-57.3kJ/mol有偏差,產(chǎn)生偏差的原因可能是(填字母)。

a.實驗裝置保溫、隔熱效果差

b.用量筒量取NaOH溶液的體積時仰視刻度線讀數(shù)

c.分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸溶液的小燒杯中

d.用溫度計測定NaOH溶液起始溫度后直接測定H2SO4溶液的溫度

課堂練習

【答案】(1)環(huán)形玻璃攪拌棒(2)-53.5kJ/mol(3)acd

【解析】(1)儀器a的名稱是環(huán)形玻璃攪拌棒。(2)ΔH=-

kJ/mol≈-53.5kJ/mol。

(3)-57.3kJ/mol<-53.5kJ/mol,則ΔH偏大。a項,

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