反應(yīng)熱的測(cè)量與計(jì)算 高二上學(xué)期化學(xué)蘇教版（2019）選擇性必修1

選擇性必修一學(xué)化JS第一單元化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)2反應(yīng)熱的測(cè)量與計(jì)算不同的化學(xué)反應(yīng)具有不同的反應(yīng)熱中和熱在稀溶液中，強(qiáng)酸跟強(qiáng)堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1mol液態(tài)水時(shí)的反應(yīng)熱叫做中和熱.NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)△H=－57.3kJ·mol-1人們可以通過(guò)多種方法獲得反應(yīng)熱的數(shù)據(jù)，其中最直接的方法是通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行測(cè)定。實(shí)驗(yàn)探究請(qǐng)按照下列操作步驟用簡(jiǎn)易量熱計(jì)測(cè)定鹽酸與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的反應(yīng)熱。（1）用量筒量取50mL0.50mol·L－1

鹽酸，倒入簡(jiǎn)易量熱計(jì)中，測(cè)量并記錄鹽酸的溫度（T1）。（2）另取一量筒量取50mL0.50mol·L－1氫氧化鈉溶液，測(cè)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(jiǎn)易量熱計(jì)中，立即蓋上蓋板，用環(huán)形玻璃攪拌棒輕輕攪拌，觀察溫度計(jì)的溫度變化，準(zhǔn)確讀出反應(yīng)體系的最高溫度（T3）并記錄。（4）假設(shè)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(jì)的比熱，根據(jù)溶液溫度升高的數(shù)值，計(jì)算該反應(yīng)的反應(yīng)熱并寫(xiě)出熱化學(xué)方程式。中和熱的測(cè)量思考：1.使用什么儀器測(cè)量放出的熱量？以HCl與NaOH溶液反應(yīng)的中和熱為例溫度計(jì)2.溫度計(jì)測(cè)量的是溫度的變化,如何建立溫度與熱量的轉(zhuǎn)化關(guān)系？Q=cmΔT比熱容（c）表示單位質(zhì)量（1g)的某種物質(zhì)升高單位溫度所需的熱量3.放出的熱量Q是我們要測(cè)量的中和熱嗎？不是，我們測(cè)量的中和熱必須是HCl與NaOH反應(yīng)生成1mol水放出的熱量△H＝－——＝－————cm△tn水Qn水實(shí)驗(yàn)儀器簡(jiǎn)易量熱計(jì)、環(huán)形玻璃攪拌棒、溫度計(jì)注意：1.小燒杯須與蓋板平齊。2.碎泡沫塑料的作用是保溫隔熱，防止熱量損失。實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)：(1)酸堿混合時(shí)，要將量筒中的NaOH溶液一次倒入小燒杯而不能緩緩倒入，目的是減少熱量損失。(2)實(shí)驗(yàn)中，堿的濃度應(yīng)稍大或堿液過(guò)量，目的是保證鹽酸被完全中和。(4)實(shí)驗(yàn)中不能環(huán)形銅絲攪拌棒代替環(huán)形玻璃攪拌棒，因?yàn)殂~絲易導(dǎo)熱，使熱量損失較大。(3)測(cè)完鹽酸濃度后，要將溫度計(jì)上酸沖洗干凈后，再測(cè)量NaOH溶液的溫度，避免酸堿在溫度計(jì)的表面反應(yīng)放熱而影響測(cè)量結(jié)果。數(shù)據(jù)記錄與處理

溫度實(shí)驗(yàn)次數(shù)起始溫度/℃最高溫度/℃溫度差Δt/℃HClNaOH平均值124.525.026.5222.022.425.7325.025.428.5624.7522.225.21.753.53.36(1)去掉異常值后，取三次測(cè)量所得數(shù)據(jù)的平均值作為計(jì)算依據(jù)Δt=(3.5+3.36)/2=3.43℃(2)根據(jù)公式計(jì)算中和熱其中：c溶液≈c水＝4.18J/(g·℃)m=mHCl+mNaOH=100gn水=0.50mol·L－1×0.050L=0.025mol（5）如果用同樣的方法測(cè)定氫氧化鉀溶液與鹽酸反應(yīng)、氫氧化鈉溶液與硝酸反應(yīng)的反應(yīng)熱，請(qǐng)預(yù)測(cè)其反應(yīng)熱是否相同并說(shuō)明理由。KOH(aq)+HCl(aq)=KCl(aq)+H2O(l)△H=－57.3kJ.mol-1NaOH(aq)+HNO3(aq)=NaNO3(aq)+H2O(l)△H=－57.3kJ.mol-1H＋(aq)+OH－(aq)=H2O(l);△H=－57.3kJ.mol-1表示強(qiáng)酸與強(qiáng)堿在稀溶液中發(fā)生中和反應(yīng)的熱化學(xué)方程式三個(gè)反應(yīng)的本質(zhì)一樣，都是H++OH－=H2O

實(shí)驗(yàn)中若改用50mL0.50mol/L的稀硫酸和100mL0.50mol/L的NaOH溶液，所測(cè)中和熱的數(shù)值是否約為本實(shí)驗(yàn)結(jié)果的二倍？NaOH(aq)+1/2H2SO4(aq)=1/2Na2SO4(aq)+H2O(l)△H=－57.3kJ·mol-1中和熱是指酸堿中和生成1molH2O時(shí)放出的熱量，其數(shù)值與反應(yīng)物的量無(wú)關(guān)能否用醋酸代替稀鹽酸溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)？

能否用濃硫酸代替稀鹽酸溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)？

否，濃硫酸稀釋時(shí)放熱。否，醋酸是弱酸，電離吸熱。能否稀硫酸和氫氧化鋇進(jìn)行中和熱實(shí)驗(yàn)測(cè)定？

否，硫酸與氫氧化鋇反應(yīng)除生成水外，還生成硫酸鋇沉淀，生成沉淀過(guò)程中放熱。在科學(xué)研究中，科學(xué)家常用量熱計(jì)來(lái)測(cè)量反應(yīng)熱（圖1-5）。目前，科學(xué)家已經(jīng)用實(shí)驗(yàn)的方法精確測(cè)定了許多反應(yīng)的反應(yīng)熱。但是，并非所有化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱均可用實(shí)驗(yàn)直接測(cè)定。例如，反應(yīng)C(s)＋O2(g)=CO(g)的反應(yīng)熱就無(wú)法用實(shí)驗(yàn)直接測(cè)得，因?yàn)樵诜磻?yīng)中總會(huì)有CO2(g)生成。可見(jiàn)，獲取那些不易直接測(cè)定的反應(yīng)熱，是一項(xiàng)很有意義的工作。科學(xué)史話1840年，俄國(guó)化學(xué)家蓋斯在分析了許多化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)的基礎(chǔ)上，總結(jié)出一條規(guī)律：“一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，不論是一步完成，還是分幾步完成，其總的熱效應(yīng)是完全相等的?！边@個(gè)規(guī)律被稱為蓋斯定律。在恒壓條件下，化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)等于焓變（ΔH），而ΔH僅與反應(yīng)的起始狀態(tài)和反應(yīng)的最終狀態(tài)有關(guān)，而與反應(yīng)的途徑無(wú)關(guān)。由此，蓋斯定律就成為必然的結(jié)果?！鱄＝△H1+△H2可見(jiàn)，在上述條件下，反應(yīng)熱效應(yīng)的計(jì)算就是反應(yīng)焓變的計(jì)算。在眾多的化學(xué)反應(yīng)中，有些反應(yīng)的反應(yīng)速率很小，有些伴有副反應(yīng)發(fā)生，還有些不易直接進(jìn)行，測(cè)定這些反應(yīng)的熱效應(yīng)就很困難，運(yùn)用蓋斯定律則可以計(jì)算出它們的反應(yīng)熱。CO(g)C(s)CO2(g)H3H1H2H1=H2H3+C(s)+1/2O2(g)==CO(g)；ΔH3=

？C(s)+O2(g)=CO2(g)

ΔH1=－393.5kJ·mol-1CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)

ΔH2=－283.0kJ·mol-1方法一:ΔH3=ΔH1-ΔH2=-393.5-（-283.0）=-110.5kJ·mol-1方法二：①C(s)+O2(g)=CO2(g)

ΔH1=－393.5kJ·mol-1②CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)

ΔH2=－283.0kJ·mol-1（—）C(s)+1/2O2(g)==CO(g)；ΔH3=

ΔH1–ΔH2=-110.5kJ·mol-1若一個(gè)化學(xué)反應(yīng)方程式可由另外幾個(gè)反應(yīng)的化學(xué)方程式相加減而得到，則該反應(yīng)的焓變亦可以由這幾個(gè)反應(yīng)的焓變相加減而得到。方法導(dǎo)引【例2】已知在298K時(shí)，C(s)、CO(g)燃燒的熱化學(xué)方程式如下：請(qǐng)運(yùn)用蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)C(s)＋O2(g)=CO(g)的焓變?H3。分析：C(s)與O2(g)生成CO2(g)的反應(yīng)可以一步完成（反應(yīng)焓變?yōu)棣1），也可以看成兩步完成：先生成CO(g)（反應(yīng)焓變?yōu)棣3），CO(g)再與O2(g)反應(yīng)生成CO2(g)（反應(yīng)焓變?yōu)棣2）。根據(jù)蓋斯定律可以得到ΔH1

＝ΔH2＋ΔH3（圖1-7），則反應(yīng)C(s)＋O2(g)=CO(g)的焓變?chǔ)3

＝?H1－ΔH2。根據(jù)蓋斯定律，直接將熱化學(xué)方程式①、②左右兩邊分別相減，也可以求得C(s)與O2(g)反應(yīng)生成CO(g)的焓變。一個(gè)反應(yīng)的化學(xué)方程式可由另外幾個(gè)反應(yīng)的化學(xué)方程式相加減而得到，則該反應(yīng)的焓變亦可以由這幾個(gè)反應(yīng)的焓變相加減而得到。學(xué)以致用請(qǐng)根據(jù)下列反應(yīng)的焓變，計(jì)算C(s)與H2(g)反應(yīng)生成1molC2H2(g)的焓變。1.已知：①H2(g)+1/2O2(g)＝H2O(g);△H1=－241.8kJ·mol-1

②H2(g)+1/2O2(g)＝H2O(l);△H2=－285.8kJ·mol-1

求③H2O(l)＝H2O(g);△H3=?△H3=△H1-△H2=+44.0kJ·mol-1觀察反應(yīng)方程式可知③=①-②課堂訓(xùn)練2.發(fā)射火箭，所用的能量來(lái)自于N2H4(肼)

在NO2中燃燒，生成N2、液態(tài)H2O。N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)△H1=+67.2kJ·mol-1

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

請(qǐng)寫(xiě)出發(fā)射火箭反應(yīng)的熱化學(xué)方程式。2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(l)△H=－1135.2kJ·mol-1

3.①CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)ΔH1=－283.0kJ·mol-1②H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)ΔH2=－285.8kJ·mol-1③C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l)