【核心素養(yǎng)目標】人教版（2023）高二化學選擇性必修一1.1 反應熱（第2課時 中和反應反應熱的測定）

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第一節(jié)反應熱

第2課時中和反應反應熱的測定

人教版選擇性必修1

學習目標

1.能解釋中和反應反應熱的測定原理；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。

學習目標

通過對中和反應熱實驗測定、原理分析，激發(fā)學習興趣，培養(yǎng)從微觀的角度理解化學反應、尊重科學、嚴謹求學、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

反應熱

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

測量儀器：

量熱計

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

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

教學過程

實驗探究——中和反應反應熱的測定

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

思考交流：

教學過程

實驗探究——中和反應反應熱的測定

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

教學過程

使反應物迅速混合，使反應充分進行，保持體系的溫度均勻。

測量反應前后體系的溫度

反應容器

起保溫作用

防止熱量散失

為了提高測定的準確度，應該采取哪些措施

起保溫作用

保溫

實驗裝置

教學過程

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，

導致測量的t2數(shù)據(jù)不準。

NaOH稍過量，確保鹽酸完全反應

NaOH稍過量，確保鹽酸完全反應

教學過程

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。密切關注溫度變化，將最高溫度記為反應后體系的溫度（t2）。

(2)反應后體系溫度的測量

減少熱量散失

教學過程

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熱。

(3)處理數(shù)據(jù)

實驗次數(shù)反應物的溫度/℃反應前體系的溫度反應后體系的溫度溫度差

鹽酸NaOH溶液t1/℃t2/℃（t2-t1）/℃

1

2

3

教學過程

【計算反應熱】

（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，反應后溶液比熱容c＝4.18J/(g·°C)，則實驗中反應放出的熱量為(m1＋m2)·c·(t2－t1)＝0.418(t2－t1)kJ，生成1molH2O時的反應熱為：

教學過程

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)生中和反應生成1mol水時，放出57.3kJ的熱量。

教學過程

(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放熱而影響測量結果。

(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。

(5)加過量堿液使酸完全反應，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，應舍去。

3.實驗注意事項

教學過程

(1)裝置中的環(huán)形玻璃攪拌棒能否用金屬(不與酸、堿反應)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

教學過程

5.誤差分析

以50mL0.50mol·L－1鹽酸與50mL0.55mol·L－1NaOH反應為例

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

教學過程

典例1．

課堂練習

關于中和反應反應熱的測定實驗，下列說法正確的是()

A．為了使反應進行得更完全，可以使酸或堿適當過量

B．為了使反應充分，可以向酸(堿)中分次加入堿(酸)

C．中和反應反應熱測定的實驗結果與所用酸、堿的用量和種類均無關

D．用銅絲代替玻璃攪拌棒，會使中和反應反應熱的測定值偏大

【答案】A

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

典例2．

課堂練習

下列有關中和熱的說法正確的是()

A.中和熱的熱化學方程式：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，和反應后的溫度，一般實驗要重復操作，所以至少6次，錯誤；C項，銅容易導熱，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反應熱的測定實驗時，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，導致測得生成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

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