高中化學(xué) 1.2熱化學(xué)方程式 學(xué)案 新人教版選修4

1、第2課時(shí)熱化學(xué)方程式學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解熱化學(xué)方程式的含義并能正確書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式。2.通過(guò)中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測(cè)定，初步學(xué)習(xí)測(cè)定化學(xué)反應(yīng)反應(yīng)熱的實(shí)驗(yàn)方法。3.能正確分析測(cè)定反應(yīng)熱時(shí)誤差產(chǎn)生的原因，并能采取適當(dāng)措施減小誤差。重點(diǎn)·難點(diǎn)1.熱化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě) 2.中和熱的測(cè)定。1熱化學(xué)方程式(1)概念能表示參加反應(yīng)物質(zhì)的量和反應(yīng)熱的關(guān)系的化學(xué)方程式。(2)特點(diǎn)(與化學(xué)方程式比較)指明了反應(yīng)時(shí)的溫度和壓強(qiáng)，若在25時(shí)進(jìn)行的反應(yīng)，可不注明。在化學(xué)方程式右邊注明H的“”、“”和單位。所有反應(yīng)物和生成物都用括號(hào)注明了它們?cè)诜磻?yīng)時(shí)的狀態(tài)。常用s、l、g分別表示固體、液體和氣體。(3)意義熱化學(xué)方程式不僅

2、表示化學(xué)反應(yīng)中的物質(zhì)變化，也表明了能量變化。2H2(g)O2(g)=H2O(l)H285.8 kJ·mol1表示在25、101kPa下，1mol H2與mol O2完全反應(yīng)生1mol液態(tài)水時(shí)放出的熱量是285.8 kJ。3寫(xiě)出下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式(1)1 mol N2(g)與適量O2(g)起反應(yīng)生成NO2(g)，吸收68 kJ熱量。N2(g)2O2(g)=2NO2(g)H68 kJ·mol1。(2)1 mol Cu(s)與適量O2(g)起反應(yīng)生成CuO(s)，放出157 kJ的熱量。2Cu(s)O2(g)=2CuO(s)H314 kJ·mol1或Cu(s)O2(

3、g)CuO(s)H157 kJ·mol1。4在稀溶液中，強(qiáng)酸與強(qiáng)堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1_mol_H2O(l)時(shí)的反應(yīng)熱(即放出的熱量)稱為中和熱。一、熱化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)1熱化學(xué)方程式與普通化學(xué)方程式的區(qū)別普通化學(xué)方程式熱化學(xué)方程式化學(xué)計(jì)量數(shù)的形式及表示意義是整數(shù)，既表示微粒個(gè)數(shù)又表示該物質(zhì)的物質(zhì)的量既可以是整數(shù)也可以是分?jǐn)?shù)，只表示物質(zhì)的物質(zhì)的量是否注明物質(zhì)狀態(tài)不注明必須在化學(xué)式后面注明狀態(tài)是否注明H及其單位不注明必須注明H的正負(fù)號(hào)及單位表示意義表示化學(xué)反應(yīng)中的物質(zhì)變化不僅表示化學(xué)反應(yīng)中的物質(zhì)變化，也表示化學(xué)反應(yīng)中的能量變化2.書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式注意的問(wèn)題(1)注意H的符號(hào)H只能寫(xiě)在熱化學(xué)

4、方程式的右邊，且中間留空格。若為放熱反應(yīng)，H為“”；若為吸熱反應(yīng)，H為“”。H的單位一般為kJ·mol1(或kJ/mol)。(2)注意測(cè)定條件反應(yīng)熱H與測(cè)定條件(溫度、壓強(qiáng)等)有關(guān)，因此書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式時(shí)應(yīng)注意H的測(cè)定條件。絕大多數(shù)H是在25、101 kPa下測(cè)定的，可不注明溫度和壓強(qiáng)。(3)注意物質(zhì)的聚集狀態(tài)反應(yīng)物和生成物的聚集狀態(tài)不同，反應(yīng)熱H也不同。因此，書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式時(shí)必須注明物質(zhì)的聚集狀態(tài)。氣體用“g”，液體用“l(fā)”，固體用“s”，溶液用“aq”。熱化學(xué)方程式中不用標(biāo)“”和“”。(4)注意化學(xué)計(jì)量數(shù)化學(xué)計(jì)量數(shù)只表示物質(zhì)的物質(zhì)的量，因此可以為整數(shù)或分?jǐn)?shù)。由于H與反應(yīng)物的物質(zhì)

5、的量有關(guān)，所以熱化學(xué)方程式中化學(xué)式前面的化學(xué)計(jì)算數(shù)必須與H相對(duì)應(yīng)：a化學(xué)計(jì)量數(shù)和反應(yīng)熱數(shù)值可以同時(shí)增大或減小相同的倍數(shù)。b當(dāng)反應(yīng)逆向進(jìn)行時(shí)，其反應(yīng)熱與正反應(yīng)的反應(yīng)熱數(shù)值相等，符號(hào)相反。例如：已知H2(g)O2(g)=H2O(l) H285.8 kJ·mol1，則：H2O(l)=H2(g)O2(g) H285.8_kJ·mol1。2H2(g)O2(g)=2H2O(l) H571.6_kJ·mol1。(5)注意H的單位H的單位“kJ·mol1”并不是指每摩爾具體物質(zhì)反應(yīng)時(shí)伴隨的能量變化，而是指給定形式的具體反應(yīng)以各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)來(lái)計(jì)量其物質(zhì)的量時(shí)伴隨的能量

6、變化。(6)熱化學(xué)方程式一般不寫(xiě)反應(yīng)條件?！镜淅?】已知充分燃燒a g乙炔氣體時(shí)生成1 mol二氧化碳?xì)怏w和液態(tài)水，并放出熱量b kJ，則乙炔燃燒的熱化學(xué)方程式正確的是()A2C2H2(g)5O2(g)=4CO2(g)2H2O(l) H4b kJ·mol1BC2H2(g)O2(g)=2CO2(g)H2O(l) H2b kJ·mol1C2C2H2(g)5O2(g)=4CO2(g)2H2O(l) H2b kJ·mol1D2C2H2(g)5O2(g)=4CO2(g)2H2O(l) Hb kJ·mol1解析乙炔燃燒是放熱反應(yīng)，H0，則排除B、D兩選項(xiàng)；又因反應(yīng)生

7、成1 mol二氧化碳?xì)怏w時(shí)，放出熱量為b kJ，則生成4 mol CO2(g)應(yīng)放出熱量4b kJ，故A正確，C不正確。答案A【變式訓(xùn)練1】已知：1 mol H2分子中化學(xué)鍵斷裂時(shí)需要吸收436 kJ的能量，1 mol I2蒸氣中化學(xué)鍵斷裂時(shí)需要吸收151 kJ的能量，由H原子和I原子形成1 mol HI分子時(shí)釋放299 kJ的能量。下列熱化學(xué)方程式正確的是()A2HI(g)=H2(g)I2(g) H11 kJ·mol1B.H2(g)I2(g)=HI(g) H11 kJ·mol1CH2(g)I2(g)=2HI(g) H288 kJ·mol1D.H2(g)I2(g)

8、=HI(g) H144 kJ·mol1答案A二、中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測(cè)定實(shí)驗(yàn)用品儀器：大燒杯(500 mL)、小燒杯(100 mL)、量筒(50 mL)兩個(gè)、泡沫塑料或紙條、泡沫塑料板或硬紙板(中心有兩個(gè)小孔)、溫度計(jì)、環(huán)形玻璃攪拌棒。試劑：0.50 mol·L1鹽酸、0.55 mol·L1 NaOH溶液。實(shí)驗(yàn)方案1實(shí)驗(yàn)步驟(1)設(shè)計(jì)裝置如圖。(2)用一個(gè)量筒量取50 mL 0.50 mol·L1鹽酸，倒入小燒杯中，并用溫度計(jì)測(cè)量鹽酸的溫度，記入下表。并將溫度計(jì)上的酸用水沖洗干凈。(3)用另一個(gè)量筒量取50 mL 0.55 mol·L1的NaOH溶

9、液，并用溫度計(jì)測(cè)量NaOH溶液的溫度，記入下表。(4)把套有蓋板的溫度計(jì)和環(huán)形玻璃攪拌棒放入小燒杯中的鹽酸中，并把量筒中的NaOH溶液一次倒入小燒杯，蓋好蓋板，用環(huán)形玻璃攪拌棒輕輕攪動(dòng)，測(cè)量混合溶液的最高溫度，記入下表。(5)重復(fù)步驟(2)(4)三次。2數(shù)據(jù)記錄及處理數(shù)據(jù)記錄表溫度實(shí)驗(yàn)次數(shù)起始溫度t1/終止溫度t2/溫度差(t2t1 )/HClNaOH平均值1233.計(jì)算反應(yīng)熱(1)以三次測(cè)量所得數(shù)據(jù)的平均值為計(jì)算依據(jù)。(2)取鹽酸和NaOH溶液的密度為1 g·cm3。忽略實(shí)驗(yàn)裝置的比熱容。(3)取鹽酸質(zhì)量為m1、NaOH溶液質(zhì)量為m2，反應(yīng)后溶液比熱容c4.18 J·g1

10、·1，則實(shí)驗(yàn)中反應(yīng)放出的熱量為(m1m2)·c·(t2t1)0.418(t2t1)kJ，生成1 mol H2O時(shí)放出的熱量為H kJ·mol1問(wèn)題探究1實(shí)驗(yàn)中為何使用0.55 mol·L1 NaOH溶液而不用0.50 mol·L1的NaOH溶液？答案保證0.50 mol·L1的鹽酸全部反應(yīng)，提高實(shí)驗(yàn)的精確度。2在中和熱測(cè)定實(shí)驗(yàn)中能否用金屬(不與酸反應(yīng))質(zhì)環(huán)形攪拌棒代替環(huán)形玻璃攪拌棒？答案不能，因?yàn)榻饘僖讓?dǎo)熱，會(huì)造成熱量損失，增大實(shí)驗(yàn)誤差。3組裝簡(jiǎn)易量熱器時(shí)，減少熱量損失的措施有哪些？答案(1)其保溫隔熱的效果一定要好，在兩燒

11、杯縫隙處一定要塞滿泡沫塑料(或紙條)；(2)小燒杯杯口與大燒杯杯口相平；(3)作蓋板的大燒杯上的泡沫塑料板上的兩個(gè)小孔，要恰好使溫度計(jì)和環(huán)形玻璃攪拌棒通過(guò)；(4)可改用保溫杯來(lái)制作，也可用塊狀聚苯乙烯泡沫塑料制成與小燒杯外徑相近的絕緣外套來(lái)制作。(5)不能用導(dǎo)熱性良好或與酸反應(yīng)的金屬絲代替玻璃棒?！镜淅?】在800 mL的大燒杯中放入碎紙屑，把盛有50 mL 0.50 mol·L1鹽酸的200 mL燒杯放到大燒杯中，兩只燒杯間填滿碎紙屑。用泡沫塑料板做成大燒杯蓋，通過(guò)蓋子插入一根玻璃攪拌棒(末端呈半圓環(huán)的玻璃棒)和一只溫度計(jì)，測(cè)定溶液的溫度。迅速往鹽酸溶液中加入50 mL 0.55

12、mol·L1燒堿溶液，蓋好，攪拌溶液，觀察溫度的變化。當(dāng)溫度保持穩(wěn)定時(shí)，記錄讀數(shù)，取出裝反應(yīng)液的燒杯，倒出溶液，清洗干凈，保持內(nèi)外杯壁干燥。重復(fù)進(jìn)行三次實(shí)驗(yàn)。用這一實(shí)驗(yàn)可以粗略測(cè)定中和熱。(1)燒杯間填滿碎紙屑的作用是_。(2)要重復(fù)進(jìn)行三次實(shí)驗(yàn)的目的是_。(3)燒杯如果不蓋泡沫塑料板，所求得的中和熱數(shù)值將_(填“偏大”、“偏小”或“無(wú)影響”)。(4)實(shí)驗(yàn)中若改用60 mL 0.50 mol·L1鹽酸和50 mL 0.55 mol·L1燒堿溶液進(jìn)行上述反應(yīng)，與上述實(shí)驗(yàn)相比，所放出的熱量_(填“相等”或“不相等”)，所求中和熱_(填“相等”或“不相等”)，理由是_。

13、(5)三次平行操作測(cè)得數(shù)據(jù)中，起始時(shí)鹽酸與燒堿溶液溫度相同，而終止溫度與起始溫度之差(t2t1)分別為2.3，2.4，2.9，則最終代入計(jì)算式的溫度差的平均值為_(kāi)。解析解答本題，首先要明確實(shí)驗(yàn)的原理，“量熱器”的組成以及造成實(shí)驗(yàn)誤差的原因，然后按實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行分析和判斷。(1)碎紙屑的作用為減少實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的熱量損失。(2)重復(fù)實(shí)驗(yàn)的目的是減小實(shí)驗(yàn)誤差。(3)不蓋泡沫塑料板會(huì)損失部分熱量，故所測(cè)結(jié)果偏小。(4)由中和熱概念可知，中和熱是以生成1 mol液態(tài)水為標(biāo)準(zhǔn)的，而與過(guò)量部分的酸、堿無(wú)關(guān)。(5)中所測(cè)溫度2.9顯然是錯(cuò)誤的，代入計(jì)算式的溫度應(yīng)是與的平均值。答案(1)保溫、隔熱，減少實(shí)驗(yàn)過(guò)程中熱

14、量的損失(2)減小實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的誤差(3)偏小(4)不相等相等因?yàn)?0 mL 0.50 mol·L1鹽酸和50 mL 0.55 mol·L1燒堿溶液反應(yīng)能生成0.027 5 mol H2O，而50 mL 0.50 mol·L1鹽酸與50 mL 0.55 mol·L1燒堿溶液反應(yīng)只能生成0.025 mol H2O，因此所放出的熱量不同。但中和熱是指酸與堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1 mol H2O(l)時(shí)所放出的熱量，與酸、堿的用量無(wú)關(guān)，因此所求中和熱相等(5)2.35【典例3】強(qiáng)酸與強(qiáng)堿的稀溶液發(fā)生中和反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.

15、3 kJ·mol1。分別向1 L 0.5 mol·L1的NaOH溶液中加入：稀鹽酸，濃硫酸，稀硝酸。恰好完全反應(yīng)的反應(yīng)熱分別為H1、H2、H3，它們之間的關(guān)系正確的是()AH1>H2>H3 BH2<H1<H3CH1H2H3 DH1H3>H2答案D【變式訓(xùn)練2】實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行中和熱的測(cè)定實(shí)驗(yàn)時(shí)除需要大燒杯(500 mL)、小燒杯(100 mL)外，所用的其他儀器和試劑均正確的一組是()A0.50 mol·L1鹽酸，0.50 mol·L1 NaOH溶液，100 mL量筒1個(gè)B0.50 mol·L1鹽酸，0.55 mol&#

16、183;L1 NaOH溶液，100 mL量筒2個(gè)C0.50 mol·L1鹽酸，0.55 mol·L1 NaOH溶液，50 mL量筒1個(gè)D0.50 mol·L1鹽酸，0.55 mol·L1 NaOH溶液，50 mL量筒2個(gè)答案D解析本實(shí)驗(yàn)中為了保證0.50 mol·L1的鹽酸完全被中和，采用0.55 mol·L1 NaOH溶液，使堿稍過(guò)量，故A項(xiàng)不符合；所需酸、堿量均為50 mL，故B項(xiàng)不符合；酸、堿分別用不同的量筒量取，故C項(xiàng)不符合?！咀兪接?xùn)練3】含有11.2 g KOH的稀溶液與1 L 0.1 mol·L1的H2SO4溶液

17、反應(yīng)，放出11.46 kJ的熱量，表示該反應(yīng)的中和熱的化學(xué)方程式為()AKOH(aq)H2SO4(aq)=K2SO4(aq)H2O(l) H11.46 kJ·mol1B2KOH(aq)H2SO4(aq)=K2SO4(aq)2H2O(l) H11.46 kJ·mol1C2KOH(aq)H2SO4(aq)=K2SO4(aq)2H2O(l) H114.6 kJ·mol1DKOH(aq)H2SO4(aq)=K2SO4(aq)H2O(l) H57.3 kJ·mol1答案D解析中和熱是以生成1 mol H2O(l)所放出的熱量來(lái)定義的，故書(shū)寫(xiě)中和熱的熱化學(xué)方程式時(shí)，

18、應(yīng)以生成1 mol H2O(l)為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)配平其余物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)，故答案為D。1下列說(shuō)法正確的是()A書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式時(shí)，只要在化學(xué)方程式的右端寫(xiě)上熱量的符號(hào)和數(shù)值即可B凡是在加熱或點(diǎn)燃條件下進(jìn)行的反應(yīng)都是吸熱反應(yīng)C表明反應(yīng)所放出或吸收熱量的化學(xué)方程式叫做熱化學(xué)方程式D氫氣在氧氣中燃燒的熱化學(xué)方程式是：2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H483.6 kJ答案C解析A項(xiàng)，熱化學(xué)方程式還應(yīng)注明各物質(zhì)的聚集狀態(tài)；B項(xiàng)，放熱反應(yīng)有時(shí)在點(diǎn)燃或加熱時(shí)才能發(fā)生；D項(xiàng)，H單位錯(cuò)誤。2已知：H2(g)F2(g)=2HF(g)H270 kJ·mol1，下列說(shuō)法正確的是()A2 L氟化氫氣體分解成1

19、L氫氣與1 L氟氣吸收270 kJ熱量B1 mol氫氣與1 mol氟氣反應(yīng)生成2 mol液態(tài)氟化氫放出的熱量小于270 kJC在相同條件下，1 mol氫氣與1 mol氟氣的能量總和大于2 mol氟化氫氣體的能量D1個(gè)氫氣分子與1個(gè)氟氣分子反應(yīng)生成2個(gè)氟化氫氣體分子放出270 kJ熱量答案C解析A項(xiàng)中用L做單位是錯(cuò)誤的，因?yàn)闊峄瘜W(xué)方程式的化學(xué)計(jì)量數(shù)表示物質(zhì)的量；B項(xiàng)中放出的熱量小于270 kJ是錯(cuò)誤的，應(yīng)大于270 kJ；D項(xiàng)中說(shuō)幾個(gè)分子間反應(yīng)是錯(cuò)誤的；C項(xiàng)正確。3強(qiáng)酸和強(qiáng)堿在稀溶液里反應(yīng)的熱化學(xué)方程式可表示為：H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJ·mol1已知：CH3

20、COOH(aq)NaOH(aq)=CH3COONa(aq)H2O(l)HQ1 kJ·mol1 HNO3(aq)NaOH(aq)=NaNO3(aq)H2O(l) HQ2 kJ·mol1上述均是在溶液中進(jìn)行的反應(yīng)，Q1、Q2的關(guān)系正確的是()AQ1Q257.3 BQ1>Q2>57.3CQ1<Q257.3 D無(wú)法確定答案C4在同溫同壓下，下列各組熱化學(xué)方程式中，H1>H2的是()A2H2(g)O2(l)=2H2O(l) H12H2(g)O2(g)=2H2O(g) H2BS(g)O2(g)=SO2(g) H1S(s)O2(g)=SO2(g) H2CC(s)O

21、2(g)=CO(g) H1C(s)O2(g)=CO2(g) H2DH2(g)Cl2(g)=2HCl(g) H1H2(g)Cl2(g)=HCl(g) H2答案C解析A選項(xiàng)，H2O(g)H2O(l)還要放熱，故H1<H2；B選項(xiàng)，反應(yīng)物S(s)S(g)需吸熱，故H1<H2；C選項(xiàng)，COO2CO2的反應(yīng)放熱，故H1>H2；D選項(xiàng)，后一反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)為前一反應(yīng)對(duì)應(yīng)物質(zhì)的一半，故H1<H2。5在進(jìn)行中和熱的測(cè)定中，下列操作錯(cuò)誤的是()A反應(yīng)前酸、堿溶液的溫度要相同B測(cè)量溶液的溫度計(jì)要一直插在溶液中C為了使反應(yīng)均勻進(jìn)行，可以向酸(堿)中分次加入堿(酸)D為了使反應(yīng)更完全，可以使酸

22、或堿適當(dāng)過(guò)量答案C解析分次加入混合時(shí)，容易造成熱量損失，使測(cè)試結(jié)果不準(zhǔn)確。6根據(jù)熱化學(xué)方程式：S(l)O2(g)=SO2(g)H293.23 kJ·mol1，分析下列說(shuō)法正確的是()AS(s)O2(g)=SO2(g)，反應(yīng)放出的熱量大于293.23 kJ·mol1BS(g)O2(g)=SO2(g)，反應(yīng)放出的熱量小于293.23 kJ·mol1C1 mol SO2的化學(xué)鍵斷裂吸收的能量總和大于1 mol 硫和1 mol氧氣的化學(xué)鍵斷裂吸收的能量之和D1 mol SO2的化學(xué)鍵斷裂吸收的能量總和小于1 mol硫和1 mol氧氣的化學(xué)鍵斷裂吸收的能量之和答案C7如圖所

23、示是101 kPa時(shí)氫氣在氯氣中燃燒生成氯化氫氣體的能量變化，則A說(shuō)法中不正確的是()A1 mol H2中的化學(xué)鍵斷裂時(shí)需要吸收436 kJ能量B2 mol HCl分子中的化學(xué)鍵形成時(shí)要釋放862 kJ能量C此反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：H2(g)Cl2(g)=2HCl(g) H183 kJ·mol1D此反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：H2(g)Cl2(g)=HCl(g) H91.5 kJ·mol1答案C解析圖示表示每摩爾HH鍵斷開(kāi)需要吸收436 kJ的能量，每摩爾ClCl鍵斷開(kāi)需要吸收243 kJ能量，每摩爾HCl鍵形成會(huì)放出431 kJ的能量，由此可知A、B說(shuō)法正確；同時(shí)根據(jù)熱化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)要求，每摩爾反應(yīng)的熱效應(yīng)為436 kJ·mol1243 kJ·mol1431 kJ·mol1×2183 kJ·mol1，則每摩爾反應(yīng)的熱效應(yīng)為91.5 kJ·mol1，該反應(yīng)為放熱