化学反应的热效应课件

第1节化学反应的热效应联想●质疑化学反应中常伴随有能量变化，结合前面知识思考:1、化学反应中为什么有能量变化?3、例举生产生活中常见的化学反应能量变化的应用.化学反应中释放与吸收能量与我们生活息息相关，这就需要一个化学量来定量描述研究反应热2、哪些反应是放热反应？哪些反应是吸热反应？4、如何定量描述一个化学反应释放或吸收的热量？5、用什么方法可以准确地测量这些热量？6、通过理论方法如何计算这些热量？一、化学反应的反应热1、什么是反应热?2、反应热的符号是什么？怎样表示反应吸、放热？4、如何获得一个反应的反应热呢？3、反应热的单位是什么?大烧杯（500mL）、小烧杯（100mL）、温度计、泡沫塑料或纸条、泡沫塑料板或硬纸板（中心有两个小孔）、环形玻璃搅拌棒。观察简易量热计的构造思考:1、量热计直接测得的数据是什么？是焓变的数值吗？是体系温度的变化2、根据体系温度变化可以求得什么物理量？可以求得反应吸收或放出的热量Q=mcΔtQ=mcΔtQ:反应放出的热量。m:反应混合液的质量。c：反应混合液的比热容。Δt：反应前后溶液温度的差值。测定盐酸与氢氧化钠溶液反应的反应热:（1）用量筒量取50mL0.50mol/L盐酸，倒入简易量热计中，测量并记录盐酸的温度（t1）（2）用另一量筒量取50mL0.50mol/L氢氧化钠溶液，测量并记录氢氧化钠溶液的温度（t2）.（3）将量筒中的氢氧化钠溶液迅速倒入盛有盐酸的简易量热计中，立即盖上盖板，用环形玻璃搅拌棒不断搅拌，观察温度计的温度变化，准确读出并记录反应体系的最高温度（t3）。（4）假设溶液的比热与水的比热相等，溶液的密度与水的密度相等，忽略量热计的比热，根据溶液温度升高的数值，计算中和反应的反应热并写出该反应的热化学方程式。活动与探究所需仪器与试剂:大烧杯（500mL）、小烧杯（100mL）温度计、量筒（50mL）两个、泡沫塑料或纸条、泡沫塑料板或硬纸板（中心有两个小孔）、环形玻璃搅拌棒。0.50mol/L盐酸、0.50mol/LNaOH溶液Q=mcΔt①Q:中和反应放出的热量。m：反应混合液的质量。c：反应混合液的比热容。Δt：反应前后溶液温度的差值。［问］酸、碱反应时，我们用的是它的稀溶液，它们的质量应怎样得到？量出它们的体积，再乘以它们的密度即可。Q=（V酸ρ酸＋V碱ρ碱）·c·（t2－t1）②Q=（V酸ρ酸＋V碱ρ碱）·c·（t2－t1）②本实验中，我们所用一元酸、一元碱的体积均为50mL,它们的浓度均为0.50mol/L。由于是稀溶液，且为了计算简便，我们近似地认为，所用酸、碱溶液的密度均为1g/cm3，且中和后所得溶液的比热容为4.18J/（g·℃)已知V酸=V碱=50mL。c酸=c碱=0.50mol/L。ρ酸=ρ碱=1g/cm3c=4.18J/（g·℃）请把以上数据代入式②,得出Q的表示式。其中热量的单位用kJ。得出结果。Q=0.418（t2－t1）kJ③思考：③式表示的是不是该反应的反应热？为什么？③式不是该反应的反应热，因为反应热是有正负的，中和反应放热，故其ΔH为“－”。［问题］该反应的中和热应怎样表示呢？ΔH=－0.418（t2－t1）0.025kJ/mol中和热是稀的酸、碱中和生成1mol水的反应热，而50mL0.50mol/L的盐酸与50mL0.55mol/L氢氧化钠反应后生成的水只有0.025mol，故③式表示的也不是中和热。中和热:在稀溶液中,酸跟碱发生中和反应而生成1mol水,这时的反应热叫做中和热.思考：③式表示的是中和热吗？为什么？实验步骤：1.在大烧杯底部垫泡沫塑料（或纸条），使放入的小烧杯杯口与大烧杯杯口相平。然后再在大、小烧杯之间填满碎泡沫塑料（或纸条），大烧杯上用泡沫塑料板（或硬纸板）作盖板，在板中间开两个小孔，正好使温度计和环形玻璃搅拌棒通过，如下图所示。中和热的测定大、小烧杯放置时，为何要使两杯口相平？填碎纸条的作用是什么？对此装置，你有何更好的建议？答案：.两杯口相平，可使盖板把杯口尽量盖严，从而减少热量损失；填碎纸条的作用是为了达到保温隔热、减少实验过程中热量损失的目的。若换用隔热、密封性能更好的装置（如保温杯）会使实验结果更准确。2.用一个量筒最取50mL0.50mol/L盐酸，倒入小烧杯中，并用温度计测量盐酸的温度，记入下表。然后把温度计上的酸用水冲洗干净。温度计上的酸为何要用水冲洗干净？冲洗后的溶液能否倒入小烧杯？为什么？因为该温度计还要用来测碱液的温度，若不冲洗，温度计上的酸会和碱发生中和反应而使热量散失，故要冲洗干净；冲洗后的溶液不能倒入小烧杯，若倒入，会使总溶液的质量增加，而导致实验结果误差。3.用另一个量筒量取50mL0.50mol/LNaOH溶液，并用温度计测量NaOH溶液的温度，记入下表。.酸、碱混合时，为何要把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯而不能缓缓倒入？.因为本实验的关键是测反应的反应热，若动作迟缓，将会使热量损失而使误差增大。4.把温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯的盐酸中，并把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯（注意不要洒到外面）。用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动溶液，并准确读取混合溶液的最高温度，记为终止温度，记入下表。实验中所用HCl和NaOH的物质的量比为1∶1,但在实际操作过程中往往会取0.55mol/L的NaOH，你知道为什么吗？HCl过量行吗？为了保证0.50mol/L的盐酸完全被NaOH中和，采用0.55mol/LNaOH溶液，使碱稍稍过量。若使盐酸过量，亦可。5.重复实验两次，取测量所得数据的平均值作为计算依据。次数123起始温度t/ºc终止温度温度差t/ºct/ºc盐酸氢氧化钠平均值24.525.022.022.425.025.424.7522.225.226.525.428.21.753.23.0强酸、强碱反应:H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l);△H=—57.3kJ/moLΔH=－0.418（t2－t1）0.025kJ/mol［议一议］为何所测得的数据不是57.3kJ/mol，分析产生误差的原因。可能的原因有：1.量取溶液的体积有误差（测量结果是按50mL的酸、碱进行计算，若实际量取时，多于50mL或小于50mL都会造成误差）2.温度计的读数有误。3.实验过程中有液体洒在外面。4.混合酸、碱溶液时，动作缓慢，导致实验误差。5.隔热操作不到位，致使实验过程中热量损失而导致误差。6.测了酸后的温度计未用水清洗而便立即去测碱的温度，致使热量损失而引起误差。误差分析:讨论下列问题2.本实验中若把50mL0.50mol/L的盐酸改为50mL0.50mol/L醋酸，所测结果是否会有所变化？为什么？答案：2.会有所变化。因为醋酸为弱电解质，其电离时要吸热，故将使测得结果偏小。1.若改用100mL0.50mol/L的盐酸和100mL0.55mol/L的NaOH溶液，所测中和热的数值是否约为本实验结果的二倍（假定各步操作没有失误）？答案：1.否。因中和热是指酸与碱发生中和反应生成1molH2O时放出的热量，其数值与反应物的量的多少无关，故所测结果应基本和本次实验结果相同（若所有操作都准确无误，且无热量损失，则二者结果相同）。［练习］50mL0.50mol/L盐酸与50mL0.55mol/L的NaOH溶液在图示的装置中进行中和反应。通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热。回答下列问题：（1）从实验装置上看，图中缺少的一种玻璃用品是。（2）烧杯间填满碎纸条的作用是（3）大烧杯上如不盖硬纸板，求得的中和热数值（填“偏大”“偏小”“无影响”）。环形玻璃搅拌棒减少实验过程中的热量损失偏小（4）实验中改用60mL0.50mol/L盐酸跟50mL0.55mol/LNaOH溶液进行反应，与上述实验相比，所放出的热量（填“相等”“不相等”），所求中和热（填“相等”“不相等”），简述理由：不等相等因为中和热是指酸跟碱发生中和反应生成1molH2O所放出的能量，与酸碱的用量无关（5）用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行上述实验，测得的中和热的数值会；用50mL0.50mol/LNaOH溶液进行上述实验，测得的中和热的数值会。（均填“偏大”“偏小”“无影响”）偏小偏小当∆H为“－”（∆H0）时，为放热反应当∆H为“＋”（∆H0）时，为吸热反应二、化学反应的焓变1、焓定义：用来描述物质所具有能量的物理量，符号：H，单位：kJ/mol2、影响因素：3、在恒温、恒压的条件下，化学反应过程中能量变化全部转化为热能，则焓变等于QP。4、热化学方程式:1）、概念：能够表示物质变化与焓变的做化学方程式叫热化学方程式。H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)；=-184.6kJ/molHCH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)；=-890.3kJ/molHNaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)；=-57.3kJ/molH反应放出或吸收的热量的多少与外界的温度和压强有关，需要注明，不注明的指101kPa和25℃时的数据。因为物质的聚集状态不同所含的能量也不同。固态液态吸热气态吸热吸热（1）要注明温度和压强:（2）反应物和生成物要注明聚集状态:2）、书写热化学方程式应注意以下几点H2（g)+O2(g)=H2O(l)；△H=－285.8KJ/mol21H2（g)+O2(g)=H2O(g)；△H=－241.8KJ/mol21∴H2O(l)═H2O(g)；△H=+44KJ/mol（3）热化学方程式中各物质前的化学计量数表示物质的量不表示分子数,因而必要时可用简单分数。一般出现分数时是以某一反应物或生成物为“1mol”时其它物质才出现的。H2（g）+Cl2(g)=2HCl(g)；△H=－184.6KJ/molH2（g）+Cl2(g)=HCl(g)；△H=－92.3KJ/mol21212H2（g)+O2(g)=2H2O(l)；△H=－571.6KJ/mol21H2（g)+O2(g)=H2O(l)；△H=－285.8KJ/mol交流。讨论P6页题1（4）△H的表示：热化学方程式中的△H的“＋”与“－”一定要注明，“＋”代表吸热，“－”代表放热无论热化学方程式中化学计量数为多少，△H的单位总是KJ/mol，但△H的数值与反应式中的系数成比例３）、热化学方程式表示的意义（1）表示什么物质参加反应，结果生成什么物质（2）反应物和生成物之间的质量比、物质的量比（3）反应物完全变成生成物后所放出或吸收的热量。质→量→能H2（g)+O2(g)=H2O(g)；△H=－241.8KJ/mol21１、在同温同压下，下列各组热化学方程式中Q2Q1的是（）A.H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g);△H=-Q11/2H2(g)+1/2Cl2(g)=HCl(g);△H=-Q2B.C(s)+1/2O2(g)=CO(g);△H=-Q1C(s)+O2(g)=CO2(g);△H=-Q2C.2H2(g)+O2(g)=2H2O(l);△H=-Q12H2(g)+O2(g)=2H2O(g);△H=-Q2D.S(g)+O2(g)=SO2(g);△H=-Q1S(s)+O2(g)=SO2(g);△H=-Q2B练一练A２、已知在1×105Pa，298K条件下，2mol氢气燃烧生成水蒸气放出484kJ热量，下列热化学方程式正确的是()A.H2O（g）＝H2（g）＋1/2O2（g）；ΔH＝＋242kJ·mol－1B.2H2（g）＋O2（g）＝2H2O（l）；ΔH＝－484kJ·mol－1C.H2（g）＋1/2O2（g）＝H2O（g）；ΔH＝＋242kJ·mol－1D.2H2（g）＋O2（g）＝2H2O（g）；ΔH＝＋484kJ·mol－1３、已知在25℃、101kPa下，1gC8H18(辛烷)燃烧生成二氧化碳和液态水时放出48.40kJ热量。表示上述反应的热化学方程式正确的是()A、C8H18(l)+25/2O2(g)=8CO2(g)+9H2O(g)△H=-48.40kJ·mol-1B、C8H18(l)+25/2O2(g)=8CO2(g