2025版高中化學(xué)第1章化學(xué)反應(yīng)與能量第1節(jié)化學(xué)反應(yīng)與能量的變化課時2熱化學(xué)方程式中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測定導(dǎo)學(xué)案新人教版選修4

PAGEPAGE1課時2熱化學(xué)方程式中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測定目標(biāo)與素養(yǎng)：1.相識熱化學(xué)方程式的意義并能正確書寫熱化學(xué)方程式。(模型認(rèn)知與變更觀念)2.了解中和熱的測定原理及留意事項(xiàng)。(科學(xué)探究與創(chuàng)新意識)一、熱化學(xué)方程式1．概念能表示參與反應(yīng)物質(zhì)的量和反應(yīng)熱的關(guān)系的化學(xué)方程式。2．意義熱化學(xué)方程式不僅表明白化學(xué)反應(yīng)中的物質(zhì)變更，也表明白化學(xué)反應(yīng)中的能量變更。如：H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH＝－285.8kJ/mol，表示在25℃、101kPa,1molH2與eq\f(1,2)molO2完全反應(yīng)生成1mol液態(tài)水時放出的熱量是285.8kJ。3．書寫氫氣與碘蒸氣化合反應(yīng)的能量(或熱量)變更，可用以下方程式表示：H2(g)＋I(xiàn)2(g)eq\o(,\s\up10(200℃),\s\do10(101kPa))2HI(g)ΔH＝－14.9kJ·mol－1，它與化學(xué)方程式H2＋I(xiàn)2eq\o(,\s\up10(△))2HI相比較而言，其特點(diǎn)為(1)指明白反應(yīng)的溫度和壓強(qiáng)，若在25℃、101kPa時進(jìn)行的反應(yīng)，可不注明。(2)注明白各物質(zhì)的狀態(tài)：s(固體)、l(液體)或g(氣體)、aq(溶液)。(3)在方程式的右邊注明白ΔH的“＋”或“－”及數(shù)值單位。(4)化學(xué)計(jì)量數(shù)只表示物質(zhì)的量，可以用分?jǐn)?shù)。二、中和反應(yīng)熱的測定1．中和熱稀溶液中，酸與堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1_molH2O時所釋放的熱量稱為中和熱。表示為H＋(aq)＋OH－(aq)=H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1。2．試驗(yàn)原理通過肯定量的酸、堿溶液在反應(yīng)前后溫度的變更，計(jì)算反應(yīng)放出的熱量，由此求得中和熱。熱量計(jì)算公式為Q＝cmΔt(c為比熱容，m為溶液質(zhì)量，Δt為前后溫度差)。3．試驗(yàn)儀器裝置(1)將下列試驗(yàn)裝置中各儀器(或物品)的名稱填在橫線上。(2)試驗(yàn)過程中，還須要的其他儀器有50mL量筒(2個)。4．試驗(yàn)步驟與數(shù)據(jù)測量(1)初始溫度(t1)測量方法是用一量筒量取50mL0.50mol·L－1鹽酸，倒入小燒杯中并測量其溫度；用另一量筒量取50mL0.55mol·L－1NaOH溶液并用用蒸餾水洗凈的溫度計(jì)測量其溫度，取兩溫度平均值為t1。(2)終止溫度(t2)測量方法是把套有蓋板的溫度計(jì)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中。用環(huán)形玻璃攪拌棒輕輕攪動溶液，并精確讀取混合溶液的最高溫度，記錄終止溫度為t2。(3)重復(fù)試驗(yàn)操作，記錄每次的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，取其平均值作為計(jì)算依據(jù)。(4)試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理鹽酸、氫氧化鈉溶液為稀溶液，其密度近似地認(rèn)為都是1g·cm－3，反應(yīng)后溶液的比熱容c＝4.18J/(g·℃)。該試驗(yàn)中鹽酸和NaOH溶液反應(yīng)放出的熱量是0.418(t2－t1)_kJ，中和熱為eq\f(0.418t2－t1,0.025)kJ·mol－1。若將環(huán)形玻璃棒改為環(huán)形銅絲，所測中和熱有什么誤差？[答案]偏小。1．推斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)(1)熱化學(xué)方程式既體現(xiàn)了物質(zhì)變更又體現(xiàn)了能量變更。()(2)H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)ΔH＝－183kJ·mol－1表示1molH2(g)和1molCl2(g)生成2molHCl(g)放出的熱量為183kJ。()(3)中和熱測定裝置中碎泡沫塑料的作用是固定裝置。()(4)將試驗(yàn)中50mL鹽酸改為60mL鹽酸，所測中和熱變大。()[答案](1)√(2)√(3)×(4)×2．下列說法不正確的是()A．物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱僅指反應(yīng)放出的熱量B．熱化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)只表示物質(zhì)的量，不表示分子的個數(shù)C．全部的燃燒反應(yīng)都是放熱的D．熱化學(xué)方程式中，化學(xué)式前面的化學(xué)計(jì)量數(shù)可以是分?jǐn)?shù)[答案]A3．寫出下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式(1)1molCO完全轉(zhuǎn)化為CO2放出283kJ的熱量。_____________________________________________________(2)24gC(s)與足量H2O(g)反應(yīng)生成CO(g)和H2(g)，汲取262.6kJ熱量。______________________________________________________[解析](1)CO轉(zhuǎn)化為CO2的化學(xué)方程式為2CO＋O2=2CO2,2molCO生成CO2放出熱量為2×283kJ＝566kJ，則反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g)ΔH＝－566kJ·mol－1。(2)1molC(s)與足量H2O(g)反應(yīng)生成CO(g)和H2(g)汲取的熱量為eq\f(262.6kJ,2)＝131.3kJ。[答案](1)2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g)ΔH＝－566kJ·mol－1(2)C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g)ΔH＝＋131.3kJ·mol－1熱化學(xué)方程式的書寫或推斷方法1．留意標(biāo)明物質(zhì)的聚集狀態(tài)：方程式中每種物質(zhì)的化學(xué)式后面用括號注明物質(zhì)的聚集狀態(tài)(g、l、s)，不用標(biāo)“↑”或“↓”，水溶液用aq表示。2．留意注明必要的反應(yīng)條件：焓變與溫度和壓強(qiáng)等測定條件有關(guān)，所以書寫時必需在ΔH后指明反應(yīng)的溫度和壓強(qiáng)(298K、101kPa時，可不注明)。3．留意明確化學(xué)計(jì)量數(shù)的含義：化學(xué)計(jì)量數(shù)只表示該物質(zhì)的物質(zhì)的量，不表示分子個數(shù)或原子個數(shù)，因此熱化學(xué)方程式中化學(xué)計(jì)量數(shù)也可以是分?jǐn)?shù)。4．留意ΔH的單位及符號：ΔH的單位是kJ/mol或kJ·mol－1，ΔH只能寫在化學(xué)方程式的右邊，表示正向反應(yīng)的焓變。ΔH<0表示為放熱反應(yīng)；ΔH>0則表示為吸熱反應(yīng)。5．留意同一反應(yīng)中化學(xué)計(jì)量數(shù)與ΔH數(shù)值的對應(yīng)關(guān)系：化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)加倍，則ΔH的數(shù)值也加倍；若反應(yīng)逆向進(jìn)行，則ΔH變更符號，但肯定值不變?！镜淅?】寫出下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：(1)16gCH4(g)與適量O2(g)反應(yīng)生成CO2(g)和H2O(l)，放出890.3kJ熱量______________________________________。(2)已知拆開1molH—H鍵，1molN—H鍵，1molN≡N鍵分別須要的能量是436kJ、391kJ、946kJ，則N2(g)與H2(g)反應(yīng)生成NH3(g)的熱化學(xué)方程式為________________________________。(3)0.3mol的氣態(tài)高能燃料乙硼烷(B2H6)在氧氣中燃燒，生成固態(tài)的三氧化二硼和液態(tài)水，放出649.5kJ熱量，其熱化學(xué)方程式為______________________________________。[解析](1)由化學(xué)方程式CH4＋2O2=CO2＋2H2O可得熱化學(xué)方程式。(2)化學(xué)方程式為N2＋3H22NH3，ΔH＝(946＋436×3－391×6)kJ·mol－1。(3)化學(xué)方程式為B2H6＋3O2=B2O3＋3H2O，則1molB2H6(g)完全燃燒放出2165kJ熱量。[答案](1)CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－890.3kJ·mol－1(2)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92kJ·mol－1(3)B2H6(g)＋3O2(g)=B2O3(s)＋3H2O(l)ΔH＝－2165kJ·mol－11．寫出下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：(1)1molC2H5OH(l)完全燃燒生成CO2(g)和H2O(l)，放出1366.8kJ熱量：__________________________________________________________________________________________________________。(2)1molC(石墨)與適量H2O(g)反應(yīng)生成CO(g)和H2(g)，汲取131.3kJ熱量：______________________________________________________________________________________________________。(3)1.7gNH3(g)發(fā)生催化氧化反應(yīng)生成氣態(tài)產(chǎn)物，放出22.67kJ的熱量：___________________________________________________________________________________________________________。[解析](3)1.7gNH3的物質(zhì)的量為0.1mol，則4molNH3發(fā)生反應(yīng)放出的熱量為：22.67kJ×10×4＝906.8kJ,1molNH3完全反應(yīng)放出的熱量為226.7kJ。那么相應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：4NH3(g)＋5O2(g)=4NO(g)＋6H2O(g)ΔH＝－906.8kJ·mol－1或NH3(g)＋eq\f(5,4)O2(g)=NO(g)＋eq\f(3,2)H2O(g)ΔH＝－226.7kJ·mol－1。[答案](1)C2H5OH(l)＋3O2(g)=2CO2(g)＋3H2O(l)ΔH＝－1366.8kJ·mol－1(2)C(石墨，s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g)ΔH＝＋131.3kJ·mol－1(3)NH3(g)＋eq\f(5,4)O2(g)=NO(g)＋eq\f(3,2)H2O(g)ΔH＝－226.7kJ·mol－12．在常溫常壓下，1gH2在足量Cl2中燃燒生成HCl氣體，放出92.3kJ的熱量。下列熱化學(xué)方程式中正確的是()A．H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)ΔH＝－92.3kJ·mol－1B．H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)ΔH＝＋92.3kJ·mol－1C．H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)ΔH＝＋184.6kJ·mol－1D．2HCl(g)=H2(g)＋Cl2(g)ΔH＝＋184.6kJ·mol－1D[A項(xiàng)，化學(xué)計(jì)量數(shù)與ΔH不一樣；B項(xiàng)，ΔH<0且數(shù)值不對；C項(xiàng)，ΔH<0。]“五看”法判熱化學(xué)方程式正誤一看“配平”→二看“狀態(tài)”→三看“正負(fù)”→四看“單位”→五看“數(shù)值”。中和反應(yīng)熱測定試驗(yàn)探究[試驗(yàn)探討]1．試驗(yàn)裝置中在大、小燒杯之間填滿碎泡沫塑料的目的是什么？提示：目的是保溫、隔熱，削減試驗(yàn)過程中熱量的損失。2．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？提示：不能。緣由是金屬質(zhì)環(huán)形攪拌棒易導(dǎo)熱，造成試驗(yàn)過程中熱量損失。3．試驗(yàn)中為何運(yùn)用0.55mol/LKOH溶液與0.50mol/L鹽酸反應(yīng)，而不是選用0.50mol/LKOH溶液？提示：堿過量的目的是保證鹽酸完全反應(yīng)。4．能否用濃硫酸代替鹽酸？對結(jié)果會產(chǎn)生什么影響？提示：不能。濃硫酸溶解于水時放熱，所測ΔH偏小，即ΔH<－57.3kJ·mol－1。5．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？提示：不能。弱酸、弱堿電離吸熱，所測ΔH偏大，即ΔH>－57.3kJ·mol－1?？茖W(xué)探究：中和反應(yīng)熱測定(1)中和熱的測定項(xiàng)目內(nèi)容試驗(yàn)關(guān)鍵①快速反應(yīng)，防止熱量散失。②在測量反應(yīng)混合液的溫度時要隨時讀取溫度值，記錄下最高溫度值。留意事項(xiàng)①溫度計(jì)不要靠在容器壁上或插入容器底部；②不行將溫度計(jì)當(dāng)攪拌棒運(yùn)用；環(huán)形玻璃攪拌棒應(yīng)上下移動；③為保證鹽酸被完全中和，堿的濃度稍大。(2)中和反應(yīng)反應(yīng)熱測定試驗(yàn)中產(chǎn)生誤差的緣由①裝置方面：裝置的隔熱保溫效果不好，造成試驗(yàn)過程中熱量損失而引起誤差。②操作方面eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(a.試驗(yàn)過程中液體灑落到桌面上,b.混合酸、堿溶液時，動作緩慢,c.用溫度計(jì)測量酸的溫度后,未清洗而干脆去測量堿的溫度))③讀數(shù)方面eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(a.溫度計(jì)的讀數(shù)有誤差,b.量取溶液體積時，讀數(shù)有,誤差俯視、仰視的問題))(3)中和熱ΔH計(jì)算ΔH＝－eq\f(m酸＋m堿c·Δt,nH2O)[c＝4.18J·(g·℃)－1]【典例2】在量熱計(jì)中(如圖所示)將100mL0.50mol·L－1的CH3COOH溶液與100mL0.55mol·L－1NaOH溶液混合，溫度從298.0K上升到300.7K，已知量熱計(jì)的熱容常數(shù)(量熱計(jì)各部件溫度每上升1K所須要的熱量)是150.5J/K，溶液密度均為1g/mL，充分混合后溶液的比熱容c＝4.184J/(g·K)。(1)CH3COOH的中和熱ΔH＝________。(2)CH3COOH的中和熱的文獻(xiàn)值為56.1kJ·mol－1，你認(rèn)為(1)中測得的試驗(yàn)值出現(xiàn)偏差可能的緣由是___________________________________________________________________________________。[解析](1)依據(jù)題中所給信息可推算出酸和堿的物質(zhì)的量，酸為0.050mol，堿為0.055mol，可知堿是過量的，應(yīng)以酸的量計(jì)算，算誕生成0.050mol水時放出的熱量，進(jìn)而算誕生成1mol水時放出的熱量，即可得出CH3COOH的中和熱：ΔH＝－eq\f([150.5J/K＋4.184J/g·K×100g＋100g]×300.7K－298.0K,0.050mol)＝－5.33×104J/mol＝－53.3kJ·mol－1。(2)本試驗(yàn)方法測得的CH3COOH的中和熱數(shù)值小于文獻(xiàn)值，緣由可能有以下幾個方面；①量熱計(jì)的保溫瓶絕熱效果不好；②酸、堿溶液混合不快速；③溫度計(jì)不夠精確等。[答案](1)－53.3kJ·mol－1(2)①量熱計(jì)的保溫瓶絕熱效果不好，②酸、堿溶液混合不快速，③溫度計(jì)不夠精確等若酸、堿混合時，動作緩慢，所測中和熱ΔH有什么偏差？[答案]偏低。3．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－1B．精確測量中和熱的試驗(yàn)過程中，至少需測定溫度4次C．環(huán)形玻璃攪拌棒材料若用銅代替，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)值更精確C[A項(xiàng)，H＋和OH－不能用l符號，應(yīng)當(dāng)用aq，錯誤；B項(xiàng)，每次試驗(yàn)中須要測量NaOH溶液的溫度，鹽酸的溫度，和反應(yīng)后的溫度，一般試驗(yàn)要重復(fù)操作，所以至少6次，錯誤；C項(xiàng)，銅簡單導(dǎo)熱，使熱量損失，所以測量的中和熱數(shù)值偏小，正確；D項(xiàng)，當(dāng)酸和堿中的H＋和OH－物質(zhì)的量相等時，試驗(yàn)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)略微過量，錯誤。]中和熱測定時的留意事項(xiàng)(1)試驗(yàn)中要用強(qiáng)酸、強(qiáng)堿的稀溶液(0.1～0.5mol·L－1)。(2)操作時動作要快，盡量削減熱量的損失，運(yùn)用絕熱裝置，避開熱量散發(fā)到反應(yīng)體系外。(3)測量鹽酸的溫度后，要將溫度計(jì)上的酸沖洗干凈后，再測量NaOH溶液的溫度，避開酸、堿在溫度計(jì)的表面反應(yīng)放熱而影響測量結(jié)果。(4)測定中和熱不能用弱酸或弱堿，因弱酸、弱堿電離時汲取熱量而使測量數(shù)值偏低。(5)中和熱的數(shù)值是57.3kJ·mol－1，測定時與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿的用量無關(guān)。1．下列熱化學(xué)方程式書寫正確的是()A．2SO2＋O2eq\o(,\s\up10(500℃),\s\do10(V2O5))2SO3ΔH＝－196.6kJ/molB．N2(g)＋2O2(g)=2NO2(g)ΔH＝＋67.7kJ/molC．C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH＝＋393.5kJ/molD．H2O(l)=H2(g)＋1/2O2(g)ΔH＝＋285.8kJ/molD[A項(xiàng)，未注明反應(yīng)物，生成物的聚集狀態(tài)，故錯；B項(xiàng)，化學(xué)方程式書寫錯誤，應(yīng)為N2(g)＋O2(g)=2NO(g)，故錯；C項(xiàng)，C與O2反應(yīng)為放熱反應(yīng)，ΔH<0，故錯。]2．已知在25℃、101kPa下，1g液體C8H18(辛烷)燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水時放出48.40kJ的熱量。表示上述反應(yīng)的熱化學(xué)方程式正確的是()A．C8H18(l)＋eq\f(25,2)O2(g)=8CO2(g)＋9H2O(g)ΔH＝－48.40kJ·mol－1B．C8H18(l)＋eq\f(25,2)O2(g)=8CO2(g)＋9H2O(l)ΔH＝－5517.6kJ·mol－1C．C8H18(l)＋eq\f(25,2)O2(g)=8CO2(g)＋9H2O(l)ΔH＝＋5517.6kJ·mol－1D．C8H18(l)＋eq\f(25,2)O2(g)=8CO2(g)＋9H2O(l)ΔH＝－48.40kJ·mol－1B[在25℃、101kPa下，1molC8H18燃燒生成CO2和液態(tài)水時放出的熱量為eq\f(48.40kJ,1g)×114g＝5517.6kJ。]3．已知：H＋(aq)＋OH－(aq)=H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1。下列反應(yīng)中能放出57.3kJ熱量的是()A．1L1mol·L－1的稀H2SO4與足量NaOH溶液反應(yīng)B．稀鹽酸與氨水反應(yīng)生成1molH2OC．稀鹽酸與稀Ba(OH)2溶液反應(yīng)生成1mol水D．稀NaOH溶液與95%濃硫酸反應(yīng)生成1mol水C[A項(xiàng)，生成2molH2O(l)，放出114.6kJ熱量；B項(xiàng)，氨水為弱堿溶液，NH3·H2O電離吸熱，故放出熱量小于57.3kJ；D項(xiàng)，濃H2SO4溶于水放熱，故放出的熱量大于57.3kJ。]4．依據(jù)要求，寫出下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：(1)1molC2H4(g)