中和热实验测定及误差分析

1．在整个实验过程中应把好两关：(1)隔热关。如小烧杯周围的泡沫塑料要填满，盖板两孔只要正好使温度计和环形玻璃棒通过即可；倒入NaOH溶液要迅速等。尽可能减少________________。实验过程中热量的散失(2)准确关。如配制溶液浓度要准；溶液要新制，因久置NaOH溶液可能变质导致浓度不准；量取液体体积读数要准；对温度计读数要读到________。最高点2．导致“测定误差”的因素根据计算关系：中和反应时放出的热量为(m1＋m2)·c·(t1－t2)。其中溶液的比热容c是已知的。对于给定的反应m1和m2也是定值，这样求算出的中和热是否接近57.3kJ/mol，取决于溶液的浓度、溶液的体积及温度的变化。引起中和热有较大误差的因素有：①溶液浓度不准；②溶液取量不准；③隔热较差；④室温太低；⑤温度未取到最高点等。1.直接测量计算利用仪器测出温度变化再进行计算，如中和热测定：用0.50mol·L－1盐酸与0.55mol·L－1NaOH溶液各50mL反应，测出t(终)、t(始)，利用ΔH＝－0.418[t终－t始]0.025kJ·mol－1进行计算。2.间接计算(1)利用热化学方程式进行相关量的求解先写出热化学方程式，再根据热化学方程式所体现的物质之间、物质与反应热之间量的关系直接求算物质的量或反应热。(2)依据燃烧热数据，利用公式直接求算反应热Q＝燃烧热×n(可燃物的物质的量)(3)利用盖斯定律求反应热①设计合理的反应途径。②适当加减已知的热化学方程式，得出待求的热化学方程式，反应热也要进行相应的加减运算，从而得出待求热化学方程式的反应热。③在进行反应热的计算时，要注意反应热的符号以及反应热与方程式中化学计量数间的比例关系。(4)混合物燃烧放热求比例问题可用常规的列方程组法，也可采用十字交叉法。(5)依据反应物与生成物的总能量的差值计算ΔH＝E生成物－E反应物(6)依据反应物化学键断裂与生成物化学键形成过程中的能量变化计算ΔH＝反应物的化学键断裂吸收的能量－生成物的化学键形成释放的能量特别提示：计算反应热时要注意以下几点：①反应热与反应物、生成物的物质的量成正比。②热化学方程式进行加减时，反应热也随之相加减(包括数值、符号)。③书写热化学方程式的逆反应时，ΔH的数值不变，符号相反。④依据反应物化学键断裂与生成物化学键形成过程中的能量变化计算时，一定要准确判断物质中所含化学键的数目。[2010·广东理综]在298K、100kPa时，已知：2H2O(g)===O2(g)＋2H2(g)ΔH1Cl2(g)＋H2(g)===2HCl(g)ΔH22Cl2(g)＋2H2O(g)===4HCl(g)＋O2(g)ΔH3则ΔH3与ΔH1和ΔH2间的关系正确的是()A．ΔH3＝ΔH1＋2ΔH2B．ΔH3＝ΔH1＋ΔH2C．ΔH3＝ΔH1－2ΔH2D．ΔH3＝ΔH1－ΔH2[解析]依次给三个热化学方程式编号为①、②、③，则③＝①＋2×②，故ΔH3＝ΔH1＋2×ΔH2。A【变式3】[2009·全国理综Ⅱ]已知：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l);ΔH＝－571.6kJ·mol－1CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－890kJ·mol－1现有H2与CH4的混合气体112L(标准状况)，使其完全燃烧生成CO2和H2O(l)，若实验测得反应放热3695kJ，则原混合气体中H2与CH4的物质的量之比是()A．1∶1B．1∶3C．1∶4D．2∶3答案：B解析：设H2和CH4的物质的量分别是x、y，依据题意列出方程组：应用盖斯定律进行简单计算时，关键在于设计反应过程，同时注意：(1)参照新的热化学方程式(目标热化学方程式)，结合原热化学方程式(一般2至3个)进行合理“变形”，如热化学方程式颠倒、乘除以某一个数，然后将它们相加、减，得到目标热化学方程式，求出目标热化学方程式的ΔH与原热化学方程式之间ΔH的换算关系。(2)当热化学方程式乘、除以某一个数时，ΔH也应乘、除以某一个数；方程式进行加减运算时，ΔH也同样要进行加减运算，且要带“＋”“－”符号，即把ΔH看作一个整体进行运算。(3)将一个热化学方程式颠倒书写时，ΔH的符号也随之改变，但数值不变。(4)在设计反应过程中，会遇到同一物质的三态(固、液、气)的相互转化，状态由固→液→气变化时，会吸热；反之会放热。磷单质及其化合物有广泛应用。由磷灰石[主要成分Ca5(PO4)3F]在高温下制备黄磷(P4)的热化学方程式为：4Ca5(PO4)3F(s)＋21SiO2(s)＋30C(s)===3P4(g)＋20CaSiO3(s)＋30CO(g)＋SiF4(g)ΔH已知相同条件下：4Ca5(PO4)3F(s)＋3SiO2(s)===6Ca3(PO4)2(s)＋2CaSiO3(s)＋SiF4(g)ΔH1①2Ca3(PO4)2(s)＋10C(s)===P4(g)＋6CaO(s)＋10CO(g)ΔH2②SiO2(s)＋CaO(s)===CaSiO3(s)ΔH3③用ΔH1、ΔH2和ΔH3表示ΔH，ΔH＝________。[解析]先研究所给的热化学方程式(目标热化学方程式)，再观察所给的几个原热化学方程式，对这几个热化学方程式进行合理的“变形”，分别将②×3，③×18，然后再将①＋②×3＋③×18，即得目标热化学方程式，从而找到目标热化学方程式和几个原热化学方程式ΔH之间的换算关系。[答案]ΔH＝ΔH1＋3ΔH2＋18ΔH3A．－824.4kJ·mol－1B．－627.6kJ·mol－1C．－744.7kJ·mol－1D．－169.4kJ·mol－1答案：A【变式4】已知：Fe2O3(s)＋32C(s)===32CO2(g)＋2Fe(s)ΔH＝＋234.14kJ·mol－1C(s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH＝－393.5kJ·mol－1则2Fe(s)＋32O2(g)===Fe2O3(s)的ΔH是()解析：把已知两个热化学方程式变为：2Fe(s)＋32CO2(g)===Fe2O3(s)＋32C(s)ΔH＝－234.14kJ·mol－1①32C(s)＋32O2(g)===32CO2(g)ΔH＝－590.25kJ·mol－1②①＋②得：2Fe(s)＋32O2(g)===Fe2O3(s)ΔH＝－234.14kJ·mol－1＋(－590.25kJ·mol－1)＝－824.39kJ·mol－1。答案为A。已知298K时，N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ·mol－1，在相同条件下向密闭容器中加入1molN2和3molH2，达到平衡时放出的热量为Q1；向另一容积相同的密闭容器中通入0.95molN2、2.85molH2和0.1molNH3，达到平衡时放出的热量为Q2。则下列关系正确的是()A.Q1＝Q2＝92.4kJB.Q2Q1＝92.4kJC.Q2Q192.4kJD.Q1＝Q292.4kJ[错因分析]易错选D。解答此题时，要注意可逆反应不能进行到底，放出热量的多少取决于生成的氨的多少。此题涉及等效平衡及可逆反应的概念。题中热化学方程式表明：1molN2(g)和3molH2(g)完全反应的反应热为92.4kJ·mol－1，而将1molN2与3molH2在一定条件下反应时，不可能反应完全(可逆反应的特点)，故Q192.4kJ·mol－1；题中两平衡为等效平衡，即平衡时物质的含量相等，故n(NH3)平也相等，由于第二种情况下已有0.1molNH3故反应再生成的NH3比第一种情况少，故Q1Q2。[正确答案]C甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应原理是①CH3OH(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋3H2(g)ΔH＝＋49.0kJ·mol－1②CH3OH(g)＋12O2(g)===CO2(g)＋2H2(g)ΔH＝－192.9kJ·mol－1下列说法正确的是()A．CH3OH的燃烧热为192.9kJ·mol－1B．反应①中的能量变化如图所示C．CH3OH转变成H2的过程一定要吸收能量D．根据②推知反应：CH3OH(l)＋12O2(g)===CO2(g)＋2H2(g)的ΔH－192.9kJ·mol－1[错因分析]易错选A或B。本题重点考查燃烧热的概念，反应热与反应物和生成物的总能量之间的关系，反应热与物质聚集状态之间的关系。CH3OH完全燃烧应生成CO2(g)和H2O(l)，A错误；反应①是吸热反应，生成物能量应比反应物高，B错误；CH3OH与O2反应转变成H2放出能量，C错误；CH3OH(l)变为CH3OH(g)需要吸热，因此CH3OH(l)与O2(g)反应放出的热量少，D正确。[正确答案]D已知3.6g碳在6.4g氧气中燃烧，至反应物耗尽，并放出XkJ热量。已知单质碳的燃烧热为YkJ·mol－1，则1molC与O2反应生成CO的反应热ΔH为()A．－YkJ·mol－1B．－(10X－Y)kJ·mol－1C．－(5X－0.5Y)kJ·mol－1D．＋(10X－Y)kJ·mol－1[错因分析]易错选B。本题首先应确定3.6g碳在6．4g氧气中燃烧生成的CO、CO2的量；热量YkJ为1mol碳单质完全燃烧生成CO2的热量、热量XkJ为3.6g碳单质燃烧生成CO、CO2混合物的热量。不能认为生成的CO、CO2各为0.1mol。根据题干知：碳的物质的量为0.3mol，O2的物质的量为0.2mol，两者反应生成0.1molCO2,0.2molCO。设1molC和O2反应生成CO的反应热ΔH＝－AkJ·mol－1，则X＝0.2A＋0.1Y，得A＝5X－0.5Y，所以ΔH＝－(5X－0.5Y)kJ·mol。[正确答案]C化学反应N2＋3H2===2NH3的能量变化如下图所示，该反应的热化学方程式是()A.N2(g)＋3H2(g)===2NH3(l)ΔH＝2(a－b－c)kJ·mol－1B.N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)ΔH＝2(b－a)kJ·mol－1C.12N2(g)＋32H2(g)===NH3(l)ΔH＝(b＋c－a)kJ·mol－1D.12N2(g)＋32H2(g)===NH3(g)ΔH＝(a＋b)kJ·mol－1[错因分析]易错选C。本题可以从化学键的角度考虑，一个反应的完成需要断裂旧的化学键(吸收一定的能量)，形成新的化学键(释放一定的能量)，吸热还是放热取决于二者的相对大小。由图可以看出，12N2(g)＋32H2(g)===NH3(g)ΔH＝(a－b)kJ·mol－1，而1mol的NH3(g)转化为1mol的NH3(l)放出的热量为ckJ，所以有：12N2(g)＋32H2(g)===NH3(l)ΔH＝(a－b－c)kJ·mol－1，即N2(g)＋3H2(g)===2NH3(l)ΔH＝2(a－b－c)kJ·mol－1。[正确答案]A