【課件】反應(yīng)熱（第2課時中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測定）2022-2023學(xué)年高二化學(xué)（人教版2019選擇性必修1）

第一節(jié)反應(yīng)熱

第2課時中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測定

人教版選擇性必修1學(xué)習(xí)目標(biāo)1.能解釋中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測定原理；能根據(jù)實(shí)驗(yàn)中測定并記錄的數(shù)據(jù)計(jì)算反應(yīng)熱。2.會分析產(chǎn)生誤差的原因，并不斷完善和改進(jìn)測定方法。學(xué)習(xí)目標(biāo)通過對中和反應(yīng)熱實(shí)驗(yàn)測定、原理分析，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)從微觀的角度理解化學(xué)反應(yīng)、尊重科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)求學(xué)、勤于思考的態(tài)度，樹立透過現(xiàn)象看本質(zhì)的唯物主義觀點(diǎn)。素養(yǎng)目標(biāo)情境引入反應(yīng)熱1.含義：在等溫條件下，化學(xué)反應(yīng)體系向環(huán)境釋放或從環(huán)境吸收的熱量，稱為化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)，簡稱反應(yīng)熱。測量儀器：量熱計(jì)測定原理：用溫度計(jì)測量反應(yīng)前后體系的溫度變化，根據(jù)有關(guān)物質(zhì)的比熱容等來計(jì)算反應(yīng)熱。2.測定方法：簡易量熱計(jì)全自動等溫量熱計(jì)保溫杯式量熱計(jì)教學(xué)過程實(shí)驗(yàn)探究——中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測定在測定中和反應(yīng)的反應(yīng)熱時，實(shí)驗(yàn)原理是什么？應(yīng)該測量哪些數(shù)據(jù)？如何根據(jù)測得的數(shù)據(jù)計(jì)算反應(yīng)熱？為了提高測定的準(zhǔn)確度，應(yīng)該采取哪些措施？思考交流：教學(xué)過程實(shí)驗(yàn)探究——中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測定1.實(shí)驗(yàn)用品儀器：簡易量熱計(jì)試劑：0.50mol/L鹽酸、

0.55mol/LNaOH簡易量熱計(jì)教學(xué)過程使反應(yīng)物迅速混合，使反應(yīng)充分進(jìn)行，保持體系的溫度均勻。測量反應(yīng)前后體系的溫度反應(yīng)容器起保溫作用防止熱量散失

為了提高測定的準(zhǔn)確度，應(yīng)該采取哪些措施?起保溫作用保溫實(shí)驗(yàn)裝置教學(xué)過程2.實(shí)驗(yàn)步驟a.用量筒量取50mL0.50mol/L鹽酸，打開杯蓋，倒入量熱計(jì)的內(nèi)筒，用溫度計(jì)測量鹽酸的溫度。用水沖洗干凈溫度計(jì)上的酸。(1)反應(yīng)物溫度的測量b.用另一個量筒量取50mL0.55mol/LNaOH溶液，用溫度計(jì)測量其溫度。防止殘留的酸與堿反應(yīng)，導(dǎo)致測量的t2數(shù)據(jù)不準(zhǔn)。NaOH稍過量，確保鹽酸完全反應(yīng)NaOH稍過量，確保鹽酸完全反應(yīng)教學(xué)過程

打開杯蓋，將量筒中的NaOH溶液迅速倒入量熱計(jì)的內(nèi)筒，立即蓋上杯蓋，插入溫度計(jì)，用玻璃攪拌器勻速攪拌。密切關(guān)注溫度變化，將最高溫度記為反應(yīng)后體系的溫度（t2）。(2)反應(yīng)后體系溫度的測量減少熱量散失教學(xué)過程需要記錄哪些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)？如何處理這些數(shù)據(jù)？①取鹽酸溫度和NaOH溶液溫度的平均值記為反應(yīng)前體系的溫度（t1）。計(jì)算溫度差（t2-t1），將數(shù)據(jù)填入下表。②取三次測量所得溫度差的平均值作為計(jì)算依據(jù)。③根據(jù)溫度差和比熱容等計(jì)算反應(yīng)熱。(3)處理數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)次數(shù)反應(yīng)物的溫度/℃反應(yīng)前體系的溫度反應(yīng)后體系的溫度溫度差鹽酸NaOH溶液t1

/℃t1

/℃（t2-t1）/℃1

2

3

教學(xué)過程【計(jì)算反應(yīng)熱】（1）以三次測量所得數(shù)據(jù)的平均值為計(jì)算依據(jù)。（2）為了計(jì)算方便，鹽酸和NaOH溶液的密度近似為1g/cm3。忽略實(shí)驗(yàn)裝置的比熱容。（3）鹽酸質(zhì)量為m1、NaOH溶液質(zhì)量為m2，反應(yīng)后溶液比熱容c＝4.18J/(g·°C)，則實(shí)驗(yàn)中反應(yīng)放出的熱量為(m1＋m2)·c·(t2－t1)＝0.418(t2－t1)kJ，生成1molH2O時的反應(yīng)熱為：教學(xué)過程H＋(aq)＋OH－(aq)=H2O(l)

ΔH＝－57.3kJ·mol－1

大量實(shí)驗(yàn)測得，在25℃和101kPa下，強(qiáng)酸的稀溶液與強(qiáng)堿的稀溶液發(fā)生中和反應(yīng)生成1mol水時，放出57.3kJ的熱量。教學(xué)過程(1)測量鹽酸的溫度后，要將溫度計(jì)上的酸沖洗干凈后，再測量NaOH溶液的溫度，避免酸、堿在溫度計(jì)的表面反應(yīng)放熱而影響測量結(jié)果。(2)實(shí)驗(yàn)中要用強(qiáng)酸、強(qiáng)堿的稀溶液(0.1～0.5mol·L－1)。(3)測定中和熱不能用弱酸或弱堿，因弱酸、弱堿電離時吸收熱量而使測量數(shù)值偏低。(4)中和熱的數(shù)值是57.3kJ·mol－1，測定時與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿的用量無關(guān)。(5)加過量堿液使酸完全反應(yīng)，堿過量對中和熱測定沒有影響。(6)數(shù)據(jù)處理時，相差較大的數(shù)據(jù)可能是偶然誤差引起的，應(yīng)舍去。3.實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)教學(xué)過程(1)裝置中的環(huán)形玻璃攪拌棒能否用金屬(不與酸、堿反應(yīng))質(zhì)環(huán)形攪拌棒代替？為什么？(2)能否用濃硫酸代替鹽酸？對結(jié)果會產(chǎn)生什么影響？(3)能否用醋酸代替鹽酸或用氨水代替KOH溶液？對結(jié)果會產(chǎn)生什么影響？4.思考討論不能。原因是金屬質(zhì)環(huán)形攪拌棒易導(dǎo)熱，造成實(shí)驗(yàn)過程中熱量損失不能。濃硫酸溶解于水時放熱，所測ΔH偏小，即ΔH<－57.3kJ·mol－1不能。弱酸、弱堿電離吸熱，所測ΔH偏大，即ΔH>－57.3kJ·mol－1教學(xué)過程5.誤差分析以50mL0.50mol·L－1鹽酸與50mL0.55mol·L－1NaOH反應(yīng)為例引起誤差的實(shí)驗(yàn)操作溫度差放出熱量保溫措施不好攪拌不充分所用酸、堿濃度過大用同濃度的氨水代替NaOH溶液用同濃度的醋酸代替鹽酸偏小偏小偏小偏大偏小偏小偏小偏大偏小偏小教學(xué)過程典例1．課堂練習(xí)關(guān)于中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測定實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是(

)A．為了使反應(yīng)進(jìn)行得更完全，可以使酸或堿適當(dāng)過量B．為了使反應(yīng)充分，可以向酸(堿)中分次加入堿(酸)C．中和反應(yīng)反應(yīng)熱測定的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與所用酸、堿的用量和種類均無關(guān)D．用銅絲代替玻璃攪拌棒，會使中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測定值偏大【答案】A

【解析】為了使反應(yīng)進(jìn)行得更完全，可以使酸或堿適當(dāng)過量，A正確；向酸(堿)中分次加入堿(酸)，會導(dǎo)致熱量損失較多，使實(shí)驗(yàn)誤差過大，B不正確；中和反應(yīng)反應(yīng)熱測定的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與所用酸、堿的用量無關(guān)，但是與所用酸、堿的種類有關(guān)，C不正確；用銅絲代替玻璃攪拌棒，銅絲是熱的良導(dǎo)體，造成熱量散失過多，會使中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測定值偏小，D不正確。典例2．課堂練習(xí)下列有關(guān)中和熱的說法正確的是()A.中和熱的熱化學(xué)方程式：H＋(l)＋OH－(l)=H2O(l)

ΔH＝－57.3kJ·mol－1B.準(zhǔn)確測量中和熱的實(shí)驗(yàn)過程中，至少需測定溫度4次C.玻璃攪拌器材料若用銅代替，則測量出的中和熱數(shù)值偏小D.若稀酸溶液中H＋與稀堿溶液中OH－的物質(zhì)的量相等，則所測中和熱數(shù)值更準(zhǔn)確【答案】C【解析】A項(xiàng)，H＋和OH－不能用l符號，應(yīng)該用aq，錯誤；B項(xiàng)，每次實(shí)驗(yàn)中需要測量NaOH溶液的溫度，鹽酸的溫度，和反應(yīng)后的溫度，一般實(shí)驗(yàn)要重復(fù)操作，所以至少6次，錯誤；C項(xiàng)，銅容易導(dǎo)熱，使熱量損失，所以測量的中和熱數(shù)值偏小，正確；D項(xiàng)，當(dāng)酸和堿中的H＋和OH－物質(zhì)的量相等時，實(shí)驗(yàn)過程中稍有誤差就不能確定產(chǎn)生水的量，一般都是有一種物質(zhì)稍微過量，錯誤。典例3．課堂練習(xí)

用一定濃度的NaOH溶液與稀鹽酸進(jìn)行中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測定實(shí)驗(yàn)時，測得生成1mol液態(tài)水時的ΔH>－57.3kJ·mol-1，產(chǎn)生這種偏差的原因不可能是(

)A．實(shí)驗(yàn)用NaOH溶液的濃度過大B．實(shí)驗(yàn)時攪拌速度慢C．分2~3次把NaOH溶液倒入盛有稀鹽酸的小燒杯中D．用量取完稀鹽酸的量筒直接量取氫氧化鈉溶液【答案】A

【解析】NaOH溶液濃度過大，稀釋過程釋放熱量，導(dǎo)致測得生成1mol液態(tài)水時的ΔH<－57.3kJ·mol-1，A符合題意；實(shí)驗(yàn)時攪拌速度慢，導(dǎo)致熱量散失較多，測得生成1mol液態(tài)水時的ΔH>－57.3kJ·mol-1，B不符合題意；分2~3次把NaOH溶液倒入盛有稀鹽酸的小燒杯中，導(dǎo)致熱量散失較多，測得生成1mol液態(tài)水時的ΔH>－57.3kJ·mol-1，C不符合題意；用量取完稀鹽酸的量筒直接量取氫氧化鈉溶液，氫氧化鈉部分被反應(yīng)，導(dǎo)致測得生成1mol液態(tài)水時的ΔH>－57.3kJ·mol-1，D不符合題意。實(shí)驗(yàn)序號起始溫度t1/℃終止溫度t2/℃鹽酸氫氧化鈉溶液120.020.123.2220.220.423.4320.320.324.2420.520.623.6假設(shè)鹽酸和氫氧化鈉溶液的密度都是1g·cm-3,又知中和反應(yīng)后生成的溶液的比熱容c=4.18J·g-1·℃-1。為了計(jì)算中和熱,某學(xué)生實(shí)驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)如下:依據(jù)該學(xué)生的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算,該實(shí)驗(yàn)測得的中和熱ΔH=

(結(jié)果保留一位小數(shù))。課堂練習(xí)典例4．【解析】四次實(shí)驗(yàn)(t2－t1)的值分別是

3.15、

3.1、3.9、3.05，第三次數(shù)據(jù)明顯偏大，故存在誤差而舍去，則最終取第1、2、4組三組實(shí)驗(yàn)的平均值，為3.1，將其代入公式計(jì)算即可。ΔH=-51.8kJ·mol-1課堂練習(xí)教學(xué)過程典例5．某實(shí)驗(yàn)小組用0.50mol/LNaOH溶液和0.50mol/L硫酸溶液進(jìn)行中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測定。實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。(1)儀器a的名稱是

。(2)取50mLNaOH溶液和30mL硫酸溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測得起止溫度差的平均值為4.0℃。近似認(rèn)為0.50mol/LNaOH溶液和0.50mol/L硫酸溶液的密度都是1g/cm3，實(shí)驗(yàn)后所得溶液的比熱容c=4.18J/(g·℃)。

則計(jì)算得ΔH=

(取小數(shù)點(diǎn)后一位)。(3)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果與－57.3kJ/mol有偏差，產(chǎn)生偏差的原因可能是

(填字母)。a．實(shí)驗(yàn)裝置保溫、隔熱效果差b．用量筒量取NaOH溶液的體積時仰視刻度線讀數(shù)c．分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸溶液的小燒杯中d．用溫度計(jì)測定NaOH溶液起始溫度后直接測定H2SO4溶液的溫度課堂練習(xí)【答案】(1)環(huán)形玻璃攪拌棒(2)－53.5kJ/mol

(3)acd【解析】(1)儀器a的名稱是環(huán)形玻璃攪拌棒。(2)ΔH=－kJ/mol≈－53.5kJ/mol。(3)－57.3kJ/mol<－53.5kJ/mol，則ΔH偏大。a項(xiàng)，實(shí)驗(yàn)裝置保溫、隔熱效果差，則溫差偏小，ΔH偏大；