反應熱的測量與計算(課件)

1、專題專題1 1 化學反應與能量變化化學反應與能量變化第一單元第一單元 化學反應的熱效應化學反應的熱效應反應熱的測量與計算反應熱的測量與計算2021/8/62例：例：2525時，時，1 1克甲烷氣體完全燃燒生成克甲烷氣體完全燃燒生成COCO2 2氣體和液態(tài)水，放出氣體和液態(tài)水，放出55.64kJ55.64kJ熱量，寫出該熱量，寫出該反應的熱化學方程式。反應的熱化學方程式。練習練習2 2：N N2 2(g)(g)與與H H2 2(g)(g)反應生成反應生成17gNH17gNH3 3(g)(g)，放，放出出46.1kJ46.1kJ熱量，寫出該反應的熱化學方程式熱量，寫出該反應的熱化學方程式練習練習3

2、 3：發(fā)射衛(wèi)星時可用肼（：發(fā)射衛(wèi)星時可用肼（N N2 2H H4 4）作燃料，）作燃料，已知在已知在298K298K時時1 1克肼氣體燃燒生成克肼氣體燃燒生成N N2 2和水蒸氣，和水蒸氣，放出放出16.7KJ16.7KJ的能量。的能量。能量的數(shù)據(jù)如何得到？能量的數(shù)據(jù)如何得到？2021/8/63 1. 1. 在最初，一些基本的、容易控在最初，一些基本的、容易控制的反應的焓變是通過實驗測定的；制的反應的焓變是通過實驗測定的； 2. 2. 后來，一些難以控制的反應的后來，一些難以控制的反應的焓變是在此基礎上，通過間接計算獲焓變是在此基礎上，通過間接計算獲得的。得的。2021/8/64一、反應熱的測

3、量一、反應熱的測量 幾個相關概念間的關系幾個相關概念間的關系 反應熱反應熱中和熱中和熱燃燒熱燃燒熱.2021/8/651. 1.中和熱的定義：中和熱的定義： 在在稀溶液稀溶液中，中，強強酸酸跟跟強強堿堿發(fā)生中和反應而發(fā)生中和反應而生成生成1mol1molH H2 2O O，這時的反應熱叫做中和熱。，這時的反應熱叫做中和熱。2021/8/662. 2.實驗步驟：實驗步驟：（1 1）. . 在大燒杯底部墊泡沫塑料（或紙條），在大燒杯底部墊泡沫塑料（或紙條），使放入的小燒杯杯口與大燒杯杯口相平使放入的小燒杯杯口與大燒杯杯口相平。然后。然后再在大、小燒杯之間填滿碎泡沫塑料（或紙再在大、小燒杯之間填滿碎

4、泡沫塑料（或紙條），大燒杯上用泡沫塑料板（或硬紙板）作條），大燒杯上用泡沫塑料板（或硬紙板）作蓋板，在板中間開兩個小孔，正好使溫度計和蓋板，在板中間開兩個小孔，正好使溫度計和環(huán)形玻璃攪拌棒通過，如下圖所示。環(huán)形玻璃攪拌棒通過，如下圖所示。中和熱的測定中和熱的測定問題問題1： 大、小燒杯放置時，為大、小燒杯放置時，為何要使兩杯口相平？填碎紙何要使兩杯口相平？填碎紙條的作用是什么？對此裝置，條的作用是什么？對此裝置，你有何更好的建議？你有何更好的建議？答案：答案： 兩杯口相平，可使蓋板把杯口盡量蓋嚴，從而兩杯口相平，可使蓋板把杯口盡量蓋嚴，從而減少熱量損失；填碎紙條的作用是為了達到保溫隔減少熱量損

5、失；填碎紙條的作用是為了達到保溫隔熱、減少實驗過程中熱量損失的目的。若換用隔熱、熱、減少實驗過程中熱量損失的目的。若換用隔熱、密封性能更好的裝置（如保溫杯）會使實驗結果更密封性能更好的裝置（如保溫杯）會使實驗結果更準確。準確。2021/8/67（2）. 用一個量筒用一個量筒量量取取50 mL 0.50 mol/L鹽酸，倒鹽酸，倒入小燒杯中，并用溫度計測量鹽酸的溫度，記錄。入小燒杯中，并用溫度計測量鹽酸的溫度，記錄。然后把溫度計上的酸用水沖洗干凈然后把溫度計上的酸用水沖洗干凈。問題問題2：溫度計上的酸為何要用水沖洗干凈？：溫度計上的酸為何要用水沖洗干凈？沖洗后的溶液能否倒入小燒杯？為什么？沖洗后

6、的溶液能否倒入小燒杯？為什么？ 答案：答案： 因為該溫度計還要用來測堿液的溫度，若不沖因為該溫度計還要用來測堿液的溫度，若不沖洗，溫度計上的酸會和堿發(fā)生中和反應而使熱量散洗，溫度計上的酸會和堿發(fā)生中和反應而使熱量散失，故要沖洗干凈；沖洗后的溶液不能倒入小燒杯，失，故要沖洗干凈；沖洗后的溶液不能倒入小燒杯，若倒入，會使總溶液的質(zhì)量增加，而導致實驗結果若倒入，會使總溶液的質(zhì)量增加，而導致實驗結果誤差。誤差。2. 2.實驗步驟：實驗步驟：2021/8/682. 2.實驗步驟：實驗步驟：（3 3）. .用另一個量筒量取用另一個量筒量取50 mL 0.50 mol/L NaOH50 mL 0.50 mo

7、l/L NaOH溶溶液，并用溫度計測量液，并用溫度計測量NaOHNaOH溶液的溫度，記錄。將量筒溶液的溫度，記錄。將量筒中的氫氧化鈉溶液中的氫氧化鈉溶液迅速迅速倒入盛有鹽酸的簡易量熱計中倒入盛有鹽酸的簡易量熱計中( (注意不要灑到外面注意不要灑到外面），），立即立即蓋上蓋板蓋上蓋板。問題問題3 3： 酸、堿混合時，為何要把量筒中的酸、堿混合時，為何要把量筒中的NaOHNaOH溶液溶液立立即即倒入小燒杯而不能緩緩倒入？倒入小燒杯而不能緩緩倒入？ 因為本實驗的關鍵是測反應的反應熱，若動作因為本實驗的關鍵是測反應的反應熱，若動作遲緩，將會使熱量損失而使誤差增大。遲緩，將會使熱量損失而使誤差增大。20

8、21/8/692. 2.實驗步驟：實驗步驟：（4 4）. . 用環(huán)形玻璃攪拌棒輕輕攪動溶液，并準確讀用環(huán)形玻璃攪拌棒輕輕攪動溶液，并準確讀取混合溶液的取混合溶液的最高溫度最高溫度，記為終止溫度，記入下表。，記為終止溫度，記入下表。問題問題4 4： 實驗中能否用環(huán)形銅絲攪拌棒代替環(huán)形玻璃攪拌棒？實驗中能否用環(huán)形銅絲攪拌棒代替環(huán)形玻璃攪拌棒？為什么？為什么？答案：答案： 不能。因為銅絲易導熱，使熱量損失較大。不能。因為銅絲易導熱，使熱量損失較大。2021/8/6102. 2.實驗步驟：實驗步驟：（5 5）. .重復實驗三次，取測量所得數(shù)據(jù)的平均值重復實驗三次，取測量所得數(shù)據(jù)的平均值作為計算依據(jù)。作

9、為計算依據(jù)。 2021/8/611（6 6）. .數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理2. 2.實驗步驟：實驗步驟： a.取三次測量所得數(shù)據(jù)的平均值作為計算依據(jù). 如果某一次實驗的數(shù)據(jù)與另外兩次實驗的數(shù)據(jù)差異明顯，怎么辦？ 次數(shù)次數(shù)1 12 23 3起始溫度起始溫度t t1 1/ /c c終止溫度終止溫度溫度差溫度差t t2 2/ /c ct/c鹽酸鹽酸氫氧化鈉氫氧化鈉 平均值平均值24.525.022.022.425.025.424.7522.225.226.525.428.21.753.23.02021/8/6121.量取溶液的體積有誤差（測量結果是按50 mL的酸、堿進行計算，若實際量取時，多于50 mL或

10、小于50 mL都會造成誤差）2.溫度計的讀數(shù)有誤。3.實驗過程中有液體灑在外面。4.混合酸、堿溶液時，動作緩慢，導致實驗誤差。5.隔熱操作不到位，致使實驗過程中熱量損失而導致誤差。6.測了酸后的溫度計未用水清洗而便立即去測堿的溫度，致使熱量損失而引起誤差。 分析可能產(chǎn)生的誤差。分析可能產(chǎn)生的誤差。2021/8/613b.計算反應熱：HQ/ncmt/n n n0.50mol L0.50mol L1 10.050L0.050L0.025mol0.025molc c4.18J/(g)4.18J/(g)t t(t(t2 2t t1 1)=3.)=3.1 1 H 4.1810-3kJ/(g)100gt

11、t0.50mol L10.050L0.0250.418t tH kJ.mol-1m mm m1 1m m2 2100g100g2021/8/6143 3. .實驗成功的關鍵防止熱量的散失防止熱量的散失. . 為了達到此目的，實驗過程中采取了哪些措施？ 雙層燒杯、碎泡沫塑料、蓋板雙層燒杯、碎泡沫塑料、蓋板 . .2021/8/6154 4. .實驗注意事項實驗注意事項 a.為了保證0.50mol L1的鹽酸完全被NaOH中和，可以采用0.55molL1NaOH溶液，使堿稍稍過量，因為過量的堿并不參加中和反應. b.實驗中所用的鹽酸和氫氧化鈉溶液配好后要充分冷卻至室溫，才能使用 . c.要使用同一

12、支溫度計.分別先后測量酸、堿及混合液的溫度時，測定一種溶液后必須用水沖洗干凈并用濾紙擦干.溫度計的水銀球部分要完全浸入溶液中，且要穩(wěn)定一段時間再記下讀數(shù).2021/8/616d.操作時動作要快，盡量減少熱量的散失. e.實驗中若用弱酸代替強酸，或用弱堿代替強堿，因中和過程中電離吸熱，會使測得中和熱的數(shù)值偏低.2021/8/617H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l); H= 57.3kJ.moL-1表示強酸與強堿在稀溶液中發(fā)生中和反應的熱化學方程式表示強酸與強堿在稀溶液中發(fā)生中和反應的熱化學方程式NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l) H= 57.3kJ.moL-

13、1KOH(aq)+HNO3(aq)=KNO3(aq)+H2O(l) H= 57.3kJ.moL-1NaOH(aq)+1/2H2SO4(aq)=1/2Na2SO4(aq)+H2O(l) H= 57.3kJ.moL-12NaOH(aq)+H2SO4(aq)=Na2SO4(aq)+2H2O(l) H= 114.6kJ.moL-1【觀察與思考觀察與思考】：2021/8/618若實驗中改用若實驗中改用100 mL 0.50 mol/L100 mL 0.50 mol/L的鹽酸和的鹽酸和100 mL 0.50 mol/L100 mL 0.50 mol/L的的NaOHNaOH溶液，所測中和熱溶液，所測中和熱的

14、數(shù)值是否約為本實驗結果的二倍（假定各的數(shù)值是否約為本實驗結果的二倍（假定各步操作沒有失誤）？步操作沒有失誤）？否。否。 因中和熱是指酸與堿發(fā)生中和反應生成因中和熱是指酸與堿發(fā)生中和反應生成1 mol H2O時放出的熱量，其數(shù)值與反應物的量時放出的熱量，其數(shù)值與反應物的量的多少無關，故所測結果應基本和本次實驗結的多少無關，故所測結果應基本和本次實驗結果相同（若所有操作都準確無誤，且無熱量損果相同（若所有操作都準確無誤，且無熱量損失，則二者結果相同）。失，則二者結果相同）。2021/8/619二二、反應熱的、反應熱的計算計算【交流與討論】【交流與討論】 如何測定如何測定C(s)+1/2OC(s)+

15、1/2O2 2(g)=CO(g)(g)=CO(g)的反應熱的反應熱H H？能直接測定嗎？如何測？若不能直接測，怎么辦？不能直接測定不能直接測定2021/8/620 一個化學反應，不論一個化學反應，不論是一步完成是一步完成，還是，還是分幾分幾步完成，其總的熱效應是完全相同的。步完成，其總的熱效應是完全相同的。 即：即：化學反應的焓變（化學反應的焓變（H H）只與反應體系的）只與反應體系的始態(tài)和終態(tài)有關，而與反應的途徑無關。始態(tài)和終態(tài)有關，而與反應的途徑無關。2021/8/621HH1+H2蓋斯定律直觀化蓋斯定律直觀化2021/8/622 已知 C(s)+O C(s)+O2 2(g)=CO(g)=

16、CO2 2(g) H(g) H1 1= =-393.5 kJ/mol CO(g)+1/2OCO(g)+1/2O2 2(g)=CO(g)=CO2 2(g) H(g) H2 2= = - -283283.0kJ/mol.0kJ/mol 求 C(s)+1/2O C(s)+1/2O2 2(g)=CO(g) H(g)=CO(g) H3 3= = ？ CO(g)C(s)CO2(g)H3H1H2H2H1H3= +2021/8/623C(s)+1/2O2(g)=CO(g) H1？CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) H2-283.0 kJ/molC(s)+O2(g)=CO2(g) H3-393.5 kJ

17、/mol+)H1 + H2 = H3 H1 = H3 H2 = -393.5 kJ/mol (-283.0 kJ/mol) = -110.5 kJ/mol2021/8/624 蓋斯定律應用蓋斯定律應用（1）若一個反應的焓變）若一個反應的焓變H=a kJmolkJmol 1 1，則其逆反，則其逆反 應的焓變應的焓變H=-a kJmolkJmol 1 1（2 2）若一個化學反應方程式可由另外幾個反應）若一個化學反應方程式可由另外幾個反應 的化學方程式相加減而得到，則該反應的的化學方程式相加減而得到，則該反應的 焓變亦可以由這幾個反應的焓變相加減而焓變亦可以由這幾個反應的焓變相加減而 得到。得到。注

18、意：注意：1、計量數(shù)的變化與反應熱數(shù)值的變化要對應、計量數(shù)的變化與反應熱數(shù)值的變化要對應2、反應方向發(fā)生改變反應熱的符號也要改變、反應方向發(fā)生改變反應熱的符號也要改變2021/8/625例1：已知：請計算下列反應的焓變。（1）氫氣與氯氣反應生成1mol氯化氫氣體(2)氯化氫氣體分解生成1mol氫氣和1mol氯氣H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) = -184.6 kJ.mol-1HH = - 92. 3kJ.mol-1H = + 184. 6kJ.mol-12021/8/626例2：根據(jù)下列反應的焓變，計算C（石墨）與H2(g)反應生成1molC2H2(g)的焓變。C(石墨石墨)+O2(

19、g)=CO2(g) H1 = 393.5kJ.mol-12H2(g)+O2(g)=2H2O(l)H2=571.6kJ.mol-12C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l) H3=2599.2kJ.mol-1 2C(石墨石墨)+H2 (g)= C2H2(g) H = ？=2 + 1/2 1/2 H =2 H1 + 1/2 H2 1/2 H3 （393.5)+1/2 (571.6)1/2(2599.2)=+226.8kJ.mol-1 2021/8/627自主歸納： 解題步驟 確定待求的反應方程式； 找出待求方程式中各物質(zhì)出現(xiàn)在已知方程式的什么位置； 根據(jù)未知方程式中各物質(zhì)計量數(shù)

20、和位置的需要對已知方程式進行處理，或調(diào)整計量數(shù)，或調(diào)整反應方向； 實施疊加并檢驗上述分析的正確與否。2021/8/628練習：已知練習：已知 CO(g) + 1/2 O2(g) = CO2(g) H1= 283.0 kJ.mol-1 H2(g) + 1/2 O2(g) = H2O(l) H2= 285.8 kJ.mol-1C2H5OH(l) + 3 O2(g) = 2 CO2(g) + 3 H2O(l) H3= 1370 kJ.mol-1 計算計算2CO(g) 4 H2(g)= H2O(l) C2H5OH(l) 的的H 【解】：2 + 4 - = 所以，所以，HH12 H24 H3 283.2

21、2 285.84 1370 339.2 kJ.mol-12021/8/629能源的充分利用能源的充分利用2021/8/630定義：定義： l mol可燃可燃物質(zhì)物質(zhì)完全燃燒完全燃燒生成生成穩(wěn)定的物質(zhì)穩(wěn)定的物質(zhì)時放出的時放出的熱量，叫做該物質(zhì)的燃燒熱。在熱量，叫做該物質(zhì)的燃燒熱。在101kPa，25 的條件的條件下的燃燒熱又叫做標準燃燒熱。下的燃燒熱又叫做標準燃燒熱。衡量燃料燃燒放出熱量大小的物理量衡量燃料燃燒放出熱量大小的物理量定義：在定義：在101kPa時，時，l g物質(zhì)物質(zhì)完全燃燒完全燃燒的反應熱。的反應熱。一、標準燃燒熱與熱值一、標準燃燒熱與熱值2021/8/631關于燃燒熱的理解：關于

22、燃燒熱的理解：研究條件：研究條件： 25 ,101 kPa反應程度：完全燃燒反應程度：完全燃燒燃燒物的物質(zhì)的量：燃燒物的物質(zhì)的量：1 mol研究內(nèi)容：放出的熱量。（研究內(nèi)容：放出的熱量。（H0，單位，單位kJ/mol）在未有特別說明的情況下，外界壓強一般指在未有特別說明的情況下，外界壓強一般指25，101 kPa。所謂完全燃燒也是完全氧化，它是指物質(zhì)中的下。所謂完全燃燒也是完全氧化，它是指物質(zhì)中的下列元素完全轉變成對應的穩(wěn)定物：列元素完全轉變成對應的穩(wěn)定物：如：如：CCO2(g)； HH2O(l)； SSO2(g)； ClHCl(g)； NN2(g)2021/8/632【思考】燃燒放出的熱量與

23、標準燃燒熱有什么不同？【思考】燃燒放出的熱量與標準燃燒熱有什么不同？答：答： 燃燒放出的熱量與物質(zhì)的多少有關，燃燒的燃燒放出的熱量與物質(zhì)的多少有關，燃燒的物質(zhì)越多，放出的熱量就越多。而標準燃燒熱規(guī)定物質(zhì)越多，放出的熱量就越多。而標準燃燒熱規(guī)定是是1 mol的可燃物；的可燃物； 研究燃燒放出的熱量并未限定燃燒產(chǎn)物的形態(tài)，研究燃燒放出的熱量并未限定燃燒產(chǎn)物的形態(tài)，而研究標準燃燒熱必須是生成穩(wěn)定的氧化物。而研究標準燃燒熱必須是生成穩(wěn)定的氧化物。所以，不同量的同一物質(zhì)完全燃燒，放出的熱量可所以，不同量的同一物質(zhì)完全燃燒，放出的熱量可能不同，但標準燃燒熱是一定的。能不同，但標準燃燒熱是一定的。2021/8/633概念辨析：概念辨析：1.下列各組物質(zhì)的標準燃燒熱相等的是下列各組物質(zhì)的標準燃燒熱相等的是：（：（ ）A.碳和一氧化碳碳和一氧化碳 B.1mol碳和碳和2mol碳碳C.1mol乙炔和乙炔和2mol碳碳 D.淀粉和纖維素淀粉和纖維素BH2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)； = -285.8 kJ/molHH2(g)+1/2O2(g)=H2O(g)； = -241.8 kJ/molH2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)； = -483.6 kJ/molH2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)； = -571.6 kJ/molH2.已知熱化學方程