2020高中化学 专题1 化学反应与能量变化 第一单元 化学反应中的热效应 第2课时课件 苏教版选修

[明确学习目标]1.了解定量测定反应热的基本原理和实验方法。2.知道盖斯定律的内容，能用盖斯定律进行有关焓变的简单计算。3.学会有关焓变计算的方法技巧，进一步提高化学计算能力。23学生自主学习一、中和反应反应热的测量1．原理：通常以盐酸与NaOH溶液反应为例测定中和反应的反应热。2．实验仪器装置将实验装置中各仪器(或物品)的名称填在横线上。实验过程：①用量筒量取50mL0.50mol·L－1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－1NaOH溶液，测量并记录NaOH溶液的温度(t2)。③将量筒中的NaOH溶液迅速倒入盛有盐酸的简易量热计中，立即盖上盖板，用_______________________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___________温度(t3)。□03环形玻璃搅拌棒□04最高④重复实验两次，取测量所得数据的平均值作为计算依据。⑤假设溶液的比热容与水的比热容相等(c＝4.18J·g－1·℃－1)，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，计算该反应的反应热并写出热化学方程式。测定中和反应反应热的实验记录：盐酸温度(t1)/℃氢氧化钠溶液温度(t2)/℃反应体系最高温度(t3)/℃反应体系的温度变化Δt＝t3－t1＋t22/℃反应后溶液的质量(m＝ρHCl·VHCl＋ρNaOH·VNaOH)/g反应热ΔH＝－c×m×Δt×10－30.025/kJ·mol－1二、盖斯定律及其应用1．盖斯定律：一个化学反应，不论是___________完成，还是___________完成，其总的热效应是完全相同的。盖斯定律表明，一个化学反应的焓变(ΔH)仅与反应的___________和反应的___________有关，而与反应的___________无关。□01一步□02分几步□03起始状态□04最终状态□05途径2．盖斯定律的应用因为有些反应的反应速率___________，有些反应同时有___________发生，还有些反应在通常条件下________________，这给测定反应热造成了困难。应用盖斯定律可以间接地把它们的反应热计算出来。如已知：C(石墨)＋O2(g)===CO2(g)ΔH1＝－393.5kJ·mol－1①CO(g)＋12O2(g)===CO2(g)ΔH2＝－283.0kJ·mol－1②计算反应C(石墨)＋12O2(g)===CO(g)的焓变ΔH3。□06很慢□07副反应□08不易直接进行(1)根据盖斯定律可以得到_________________，则ΔH3＝___________＝___________kJ·mol－1。□09ΔH1＝ΔH2＋ΔH3□10ΔH1－ΔH2□11－110.5(2)根据盖斯定律，直接将热化学方程式①、②左右两边分别相减，也可以求得C(石墨)与O2(g)反应生成CO(g)的焓变。则ΔH3＝___________＝________________。□12ΔH1－ΔH2□13－110.5kJ·mol－11．中和反应热的测量实验中：(1)酸、碱混合时，为何要把NaOH溶液一次性迅速倒入小烧杯？提示：减少热量损失。提示(2)实验中能否用环形铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒？提示：不能，铜丝易传热，造成热量损失。提示2．观察图a和图b，根据盖斯定律，写出ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH4、ΔH5和ΔH6的关系。提示：应用盖斯定律，抓住起点和终点即可列式。图a起点可看作是A，终点也是A，总结果是A→A，即ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5＋ΔH6＝0；图b起点是A，终点是F，即ΔH6＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＋ΔH5。提示23师生课堂互动一、中和反应热的测量1．中和热(1)概念：在稀溶液中，酸与碱发生中和反应生成1molH2O(l)时的反应热。(2)表示方法：H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1。(3)表述：文字叙述中和热时，用正值；用ΔH表示时，带上“－”。如稀NaOH溶液与稀硫酸反应的中和热为57.3kJ·mol－1或ΔH＝－57.3kJ·mol－1。2．中和反应热的测量实验中的注意事项(1)实验中要用强酸、强碱的稀溶液(0.1～0.5mol·L－1)。(2)操作时动作要快，尽量减少热量的损失，使用绝热装置，避免热量散发到反应体系外。(3)测量盐酸的温度后，要将温度计上的酸冲洗干净后，再测量NaOH溶液的温度，避免酸、碱在温度计的表面反应放热而影响测量结果。(4)读取并记录中和反应的温度(t3)是反应混合液的最高温度。(5)强酸与强碱溶液反应的中和热ΔH＝－57.3kJ·mol－1，与强酸、强碱的用量无关。[对点练习]1．在进行中和热的测定中，下列操作错误的是()A．反应中用的是强酸、强碱的稀溶液B．测量溶液的温度计要一直插在溶液中C．为了使反应均匀进行，可以向酸(碱)中分次加入碱(酸)D．为了使反应更完全，可以使碱适当过量答案C答案解析分次加入混合时，容易造成热量损失，使测试结果不准确。解析2．50mL0.50mol/L的盐酸与50mL0.50mol/L的NaOH溶液在如图所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仪器是________________。(2)两个烧杯间填满碎纸条的目的是________________________。(3)大烧杯如果不盖硬纸板，所求得的中和热数值将________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。(4)实验中若改用60mL0.50mol/L盐酸和55mL0.50mol/LNaOH溶液进行反应，与上述实验相比，所放出的热量________(填“相等”或“不相等”)，所测得的中和热________(填“相等”或“不相等”)，理由是_______________。答案(1)环形玻璃搅拌棒(2)减少实验过程中的热量损失(3)偏小(4)不相等相等中和热是指在稀溶液中强酸与强碱发生中和反应生成1molH2O(l)所放出的热量，与酸碱的用量无关答案解析在测定中和热时，需使用环形玻璃搅拌棒搅拌，以使酸碱充分反应。实验中要尽可能减少热量损失，否则会使测得的中和热数值偏小。实验中反应的酸和碱增多，放出的热量也增多，但测得的中和热不变，因为中和热是指在稀溶液中强酸与强碱反应生成1molH2O(l)时放出的热量，与反应中酸碱的用量无关。解析规律方法中和热测定实验中产生误差的原因(1)装置方面：装置的隔热保温效果不好，造成实验过程中热量损失而引起误差。(2)操作方面①实验过程中液体洒落桌面②混合酸、碱溶液时，动作缓慢③用温度计测量酸的温度后未清洗而直接去测量碱的温度(3)读数方面①温度计的读数有误差②量取溶液体积时，读数有误差俯视、仰视的问题二、盖斯定律及其应用1．反应热总值一定，如下图表示始态到终态的反应热。则ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝ΔH3＋ΔH4＋ΔH5。2．利用盖斯定律计算反应热的方法(1)虚拟路径法：若反应物A变为生成物D可以有两种途径：①由A直接变成D，反应热为ΔH。②由A经过B变成C，再由C变成D，每步的反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3。如图所示：则有：ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3(2)加合法：即运用所给热化学方程式通过乘除系数后再加减的方法得到所求热化学方程式。①已知热化学方程式的反应物与所求热化学方程式一致，则调整系数一致后作为“基础”或与“基础”相加合。②当热化学方程式进行加减运算时，ΔH也要进行同样的加减运算，且要带“＋”“－”符号，即把ΔH看作一个整体进行运算。③将一个热化学反应方程式左右颠倒表示时，ΔH的“＋”“－”符号必须互换，但数值不变。[对点练习]3．在298K、100kPa时，已知：①2H2O(g)===O2(g)＋2H2(g)ΔH1②Cl2(g)＋H2(g)===2HCl(g)ΔH2③2Cl2(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答案A答案解析因为反应式①②和③之间存在关系：①＋2×②＝③，故ΔH1＋2ΔH2＝ΔH3。解析4．已知：①Zn(s)＋12O2(g)===ZnO(s)ΔH＝－348.3kJ·mol－1②2Ag(s)＋12O2(g)===Ag2O(s)ΔH＝－31.0kJ·mol－1则Zn(s)＋Ag2O(s)===ZnO(s)＋2Ag(s)的ΔH等于________。答案－317.3kJ·mol－1答案解析根据盖斯定律，将方程式①－②得目标方程式，所以ΔH＝－348.3kJ·mol－1－(－31.0kJ·mol－1)＝－317.3kJ·mol－1。解析规律方法解答该类题目的一般步骤本课归纳总结1．中和热测定中和热概念→生成1molH2Ol减少热量损失→采取措施准确测定温度→注意事项计算：ΔH＝－cmΔt×10－3nH2OkJ/mol[其中c＝4.18J/g·℃]2．盖斯定律ΔH＝ΔH1＋ΔH223学习效果检测1．下列有关中和热的说法正确的是()A．中和热的热化学方程式：H＋(l)＋OH－(l)===H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1B．准确测量中和热的实验过程中，至少需测定温度4次C．环形玻璃搅拌棒材料若用铜代替，则测量出的中和热数值偏小D．若稀酸溶液中H＋与稀碱溶液中OH－的物质的量相等，则所测中和热数值更准确答案C答案解析A项，H＋和OH－不能用l符号，应该用aq，错误；B项，每次实验中需要测量NaOH溶液的温度，盐酸的温度和反应后的温度，为减小误差，实验要再重复操作2次，所以至少9次，错误；C项，铜容易导热，使热量损失，所以测量的中和热数值偏小，正确；D项，当酸和碱中的H＋和OH－物质的量相等时，实验过程中稍有误差就不能确定产生水的量，一般都是有一种物质稍微过量，错误。解析2．已知：H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1。对于反应：①HCl(aq)＋NH3·H2O(aq)===NH4Cl(aq)＋H2O(l)ΔH＝－akJ·mol－1；②HNO3(aq)＋KOH(aq)===KNO3(aq)＋H2O(l)ΔH＝－bkJ·mol－1。a、b的大小关系为()A．abB．baC．a＝bD．无法比较答案B答案解析只有当稀的强酸、强碱溶液反应生成1mol水时，反应放出的热量才是57.3kJ，而NH3·H2O是弱碱，电离会吸收热量，故发生中和反应时，放出的热量减少，即ab，B项正确。解析3．假设反应体系的始态为甲，中间态为乙，终态为丙，它们之间的变化如图所示，则下列说法不正确的是()A．|ΔH1||ΔH2|B．|ΔH1||ΔH3|C．ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＝0D．甲→丙的ΔH＝ΔH1＋ΔH2答案A答案解析由盖斯定律可知，甲→丙的ΔH＝ΔH1＋ΔH2，D项正确；ΔH1与ΔH2的大小无法判断，A项错误；因|ΔH3|＝|ΔH1|＋|ΔH2|，B项正确；因为甲→丙和丙→甲是两个相反的过程，所以ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＝0，C项正确。解析4．已知热化学方程式：H2O(g)===H2(g)＋12O2(g)ΔH＝241.8kJ·mol－1H2(g)＋12O2(g)===H2O(l)ΔH＝－285.8kJ·mol－1当1g液态水变为水蒸气时，其热量变化是()A．ΔH＝88kJ·mol－1B．ΔH＝2.44kJ·mol－1C．ΔH＝－4.98kJ·mol－1D．ΔH＝－44kJ·mol－1答案B答案解析将两式相加得到H2O(g)===H2O(l)ΔH＝－44kJ·mol－1，所以1g液态水变成水蒸气需要吸收的热量为4418kJ≈2.44kJ。解析5．实验室用50mL0.50mol/L盐酸，