時(shí)反應(yīng)熱及其測(cè)定

《2021-2022學(xué)年高二化學(xué)同步精品學(xué)案（新人教版選擇性必修1）》第1章化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)第1節(jié)反應(yīng)熱第1課時(shí)一、反應(yīng)熱焓變（一）反應(yīng)熱及其測(cè)定1、體系與環(huán)境（1）體系：被研究的物質(zhì)系統(tǒng)，稱為體系，又稱系統(tǒng)。（2）環(huán)境：與體系相互影響的其他部分，稱為環(huán)境。以研究鹽酸和氫氧化鈉溶液之間的反應(yīng)為例：體系：鹽酸、NaOH溶液及發(fā)生的反應(yīng)等看作一個(gè)反應(yīng)體系；環(huán)境：盛溶液的的試管和溶液之外的空氣。2、體系與環(huán)境的熱量交換——反應(yīng)熱環(huán)境體系（1）熱量：因溫度不同而在體系與環(huán)境之間環(huán)境體系eq\o(←→,\s\up7(溫度不同,存在熱量交換))（2）反應(yīng)熱：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(jiǎn)稱反應(yīng)熱?！旧羁汤斫狻糠磻?yīng)熱概念中的“等溫條件”是指化學(xué)反應(yīng)發(fā)生后，使反應(yīng)后體系的溫度恢復(fù)到反應(yīng)前體系的溫度，即反應(yīng)前后體系的溫度相等?！緦?shí)驗(yàn)探究】中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測(cè)定（1）測(cè)定原理：在反應(yīng)前后，如果環(huán)境溫度沒有變化，則反應(yīng)放出的熱量就會(huì)使體系的溫度升高，根據(jù)測(cè)得的體系的溫度變化和有關(guān)物質(zhì)的比熱容等來計(jì)算反應(yīng)熱。（2）計(jì)算公式：即通過測(cè)定一定量的酸、堿溶液在反應(yīng)前后溫度的變化，計(jì)算反應(yīng)放出的熱量，由此求得反應(yīng)熱。利用熱量公式Q＝cmΔt進(jìn)行計(jì)算。①c：比熱容，近似認(rèn)為4.18J/(g·℃)；②m：鹽酸和氫氧化鈉的總質(zhì)量（密度近似為1g/cm3)；③Δt：前后兩次的溫度差Δt=t2-t1。（3）實(shí)驗(yàn)裝置：①裝置名稱：（簡(jiǎn)易）量熱計(jì)。②各部分儀器的作用?。Ａ嚢杵鞯淖饔檬鞘狗磻?yīng)物混合均勻充分接觸。ⅱ．隔熱層的作用是減少熱量的散失。ⅲ．溫度計(jì)的作用是測(cè)定反應(yīng)前后反應(yīng)體系的溫度。（4）實(shí)驗(yàn)測(cè)量①反應(yīng)物溫度(t1)的測(cè)量：用一個(gè)量筒量取50mL0.50mol·L－1鹽酸，打開杯蓋，倒入量熱計(jì)的內(nèi)筒，蓋上杯蓋，插入溫度計(jì)，測(cè)量并記錄鹽酸的溫度。用水把溫度計(jì)上的酸沖洗干凈，擦干備用；用另一個(gè)量筒量取50mL0.55mol·L－1NaOH溶液，用溫度計(jì)測(cè)量并記錄NaOH溶液的溫度，取兩溫度平均值為t1。②反應(yīng)后體系溫度(t2)的測(cè)量打開杯蓋，將量筒中的NaOH溶液迅速倒入量熱計(jì)的內(nèi)筒，立即蓋上杯蓋，插入溫度計(jì)，用攪拌器勻速攪拌。并準(zhǔn)確讀取混合溶液的最高溫度，并記錄為t2。③重復(fù)實(shí)驗(yàn)操作三次，記錄每次的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，取其平均值作為計(jì)算依據(jù)。（5）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理：溫度實(shí)驗(yàn)次數(shù)起始溫度t1/℃終止溫度t2/℃溫度差平均值(t2－t1)/℃鹽酸NaOH平均值溫差平均值125.025.225.128.53.43.4224.925.125.028.33.3325.625.425.529.03.5根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算出該反應(yīng)放出的熱量：①計(jì)算實(shí)驗(yàn)中鹽酸與NaOH溶液完全反應(yīng)放出的熱量(保留三位有效數(shù)字，下同)。Q＝cmΔt＝100g×4.18J·g－1·℃－1×(t2—t1)℃＝0.418(t2—t1)kJ≈1.42kJ；②計(jì)算生成1molH2O時(shí)的放出的熱量。EQ\f(Q,1mol)＝EQ\f(1.42kJ,0.025mol)，Q=56.8kJ。（6）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：大量實(shí)驗(yàn)測(cè)得，在25℃和101kPa下，強(qiáng)酸的稀溶液與強(qiáng)堿的稀溶液，發(fā)生中和反應(yīng)生成1molH2O時(shí)，放出57.3kJ的熱量?！締栴}與討論】在上述過程中，提高測(cè)定反應(yīng)熱準(zhǔn)確度的措施有哪些？提示：①實(shí)驗(yàn)中用溫度計(jì)先后測(cè)量酸溶液、堿溶液及混合溶液的溫度時(shí),使用同一支溫度計(jì)可減小實(shí)驗(yàn)誤差，且測(cè)量完一種溶液后，溫度計(jì)必須用水沖洗干凈并用濾紙擦干。溫度計(jì)的水銀球要完全浸入溶液中，且要穩(wěn)定一段時(shí)間后再記下讀數(shù)。②反應(yīng)物應(yīng)一次性迅速加入，且避免有液體濺出。③實(shí)驗(yàn)操作時(shí)動(dòng)作要快，盡量減少熱量的損失。④重復(fù)實(shí)驗(yàn)3次，取3次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的平均值。【深度思考】根據(jù)上述測(cè)定中和反應(yīng)反應(yīng)熱的實(shí)驗(yàn)，思考回答下列問題：（1）0.55mol·L－1NaOH0.50mol·L－10.50mol·L－1NaOH溶液？〔答案〕堿過量的目的是保證鹽酸完全反應(yīng)。么？〔答案〕無影響。因?yàn)閺?qiáng)酸、強(qiáng)堿的稀溶液反應(yīng)生成1molH2O(l)時(shí)放出的熱量是相同的，與用KOH溶液還是NaOH溶液以及酸堿的用量無關(guān)。（3）①用濃硫酸代替鹽酸對(duì)結(jié)果會(huì)產(chǎn)生什么影響？〔答案〕濃硫酸溶于水時(shí)放熱，所測(cè)反應(yīng)熱的數(shù)值偏大；②用醋酸代替鹽酸對(duì)結(jié)果會(huì)產(chǎn)生什么影響？〔答案〕弱酸、弱堿電離吸熱，所測(cè)反應(yīng)熱的數(shù)值偏小。（4）完整地做一次這樣的實(shí)驗(yàn)，需測(cè)定多次溫度，某同學(xué)為了省去清洗溫度計(jì)的麻煩，建議實(shí)驗(yàn)時(shí)使用兩支溫度計(jì)分別測(cè)量酸和堿的溫度，你是否同意該同學(xué)的觀點(diǎn)，為什么？〔答案〕不同意，因?yàn)椴煌瑴囟扔?jì)誤差不同?！绢A(yù)習(xí)檢驗(yàn)】1．判斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)（1）中和熱測(cè)定實(shí)驗(yàn)中，為保證反應(yīng)完全，可以使酸或堿適當(dāng)過量(√)（2）測(cè)定中和反應(yīng)反應(yīng)熱的實(shí)驗(yàn)中，混合溶液的溫度不再變化時(shí)，該溫度為終止溫度(×)〔提示〕中和熱的測(cè)定實(shí)驗(yàn)中，讀取混合溶液的最高溫度，記為終止溫度。（3）準(zhǔn)確測(cè)量中和反應(yīng)反應(yīng)熱的實(shí)驗(yàn)過程中，至少需測(cè)定溫度4次(×)〔提示〕在測(cè)定中和熱的實(shí)驗(yàn)中，每一組需要記錄3次溫度。（4）使用玻璃攪拌器是為了使反應(yīng)物混合均勻，減小實(shí)驗(yàn)誤差(√)（5）濃硫酸與NaOH溶液反應(yīng)生成1molH2O(l)，放出的熱量為57.3kJ(×)〔提示〕濃硫酸溶于水時(shí)放熱，所測(cè)反應(yīng)熱的數(shù)值大于57.3。（6）用相同濃度和體積的氨水代替NaOH溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測(cè)得的中和熱數(shù)值會(huì)偏大(×)〔提示〕氨水為弱電解質(zhì)，電離過程要吸熱，所以用氨水代替NaOH溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測(cè)得的中和熱數(shù)值會(huì)偏小。（7）若用含1molH2SO4和1molCa(OH)2的稀溶液反應(yīng)，放出的熱量是114.6kJ(×)〔提示〕1molH2SO4和1molCa(OH)2反應(yīng)生成2mol水，放出的熱量是114.6kJ，同時(shí)生成CaSO4沉淀還會(huì)多放出一部分熱量（想想為什么），所測(cè)反應(yīng)熱的數(shù)值偏大。2．50mL0.50mol·L-1鹽酸與50mL0.55mol·L-1NaOH溶液在如圖所示的裝置中進(jìn)行中和反應(yīng)。通過測(cè)定反應(yīng)過程中所放出的熱量可計(jì)算中和反應(yīng)反應(yīng)熱。回答下列問題：（1）從實(shí)驗(yàn)裝置上看，圖中尚缺少的一種玻璃儀器是玻璃攪拌器。（2）在操作正確的前提下提高中和熱測(cè)定的準(zhǔn)確性的關(guān)鍵是保溫隔熱。（3）倒入NaOH溶液的正確操作是③(填序號(hào))。①沿玻璃棒緩慢倒入②分三次少量倒入③一次迅速倒入（4）如果不蓋杯蓋，所求得的中和反應(yīng)反應(yīng)熱的絕對(duì)值將會(huì)偏小(填“偏大”“偏小”或“無影響”)。（5）實(shí)驗(yàn)中改用60mL0.50mol·L-1鹽酸跟50mL0.55mol·L-1NaOH溶液進(jìn)行反應(yīng)，調(diào)整反應(yīng)物用量后所放出的熱量與原實(shí)驗(yàn)不相等(填“相等”或“不相等”，下同)；所求中和反應(yīng)反應(yīng)熱（以生成1molH2O為標(biāo)準(zhǔn)）與原實(shí)驗(yàn)相等，簡(jiǎn)述理由：中和反應(yīng)反應(yīng)熱是指強(qiáng)酸與強(qiáng)堿的稀溶液發(fā)生中和反應(yīng)生成1mol水時(shí)的反應(yīng)熱，與酸堿的用量無關(guān)。（6）若計(jì)算生成1molH2O時(shí)的放出的熱量小于57.3kJ，產(chǎn)生偏差的原因可能是acdef(填字母)。a．實(shí)驗(yàn)裝置保溫、隔熱效果差b．量取鹽酸的體積時(shí)仰視讀數(shù)c．分多次把NaOH溶液倒入盛有鹽酸的小燒杯中d．用溫度計(jì)測(cè)定鹽酸起始溫度后直接測(cè)定NaOH溶液的溫度e．使用玻璃攪拌器攪拌不均勻f．實(shí)驗(yàn)中用銅絲攪拌器代替玻璃攪拌器〔解析〕b．仰視讀數(shù)時(shí)，實(shí)際量取的溶液體積多于應(yīng)該量取的溶液體積，會(huì)導(dǎo)致放出的熱量變多。d．實(shí)驗(yàn)中用溫度計(jì)先后測(cè)量酸溶液、堿溶液及混合溶液的溫度時(shí),使用同一支溫度計(jì)可減小實(shí)驗(yàn)誤差，且測(cè)量完一種溶液后，溫度計(jì)必須用水沖洗干凈并用濾紙擦干。測(cè)完酸溶液的溫度計(jì)表面附著酸，未沖洗就直接測(cè)定堿溶液的溫度，導(dǎo)致測(cè)定的堿溶液溫度偏高，從而使測(cè)定的溫度差值偏小，測(cè)得的中和熱數(shù)值偏小。f．銅容易導(dǎo)熱，使熱量損失，所以測(cè)量的