人教版选修4第一章第一节第二课时 热化学方程式中和反应反应热的测定.docx

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人教版选修4第一章第一节第二课时热化学方程式中和反应反应热的测定

第二课时　热化学方程式中和反应反应热的测定

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[课标要求]

1．了解热化学方程式的含义并能正确书写热化学方程式。

2．通过中和反应反应热的测定，初步学习测定化学反应反应热的实验方法。

1．1个数值：

强酸、强碱在稀溶液中发生中和反应生成1mol水，放出57.3kJ的热量。

2．1个公式：

中和反应反应热的计算公式：

ΔH＝

kJ·mol－1[其中c＝4.18J/（g·℃）]。

3．热化学方程式书写“三步骤”：

（1）写出配平的化学方程式。

（2）注明物质的聚集状态。

（3）注明反应热的正、负号，数值和单位。

1．概念

表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式。

2．意义

（1）热化学方程式既表明了化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的能量变化。

（2）对于热化学方程式H2（g）＋

O2（g）===H2O（l）　ΔH＝－285.8kJ·mol－1，表示在25℃、101kPa时，1molH2与

molO2完全反应生成液态水时放出的热量是285.8kJ。

3．书写原则

（1）热化学方程式的化学计量数只表示物质的量，不表示分子个数，可以用整数也可以用分数。

（2）必须注明物质的聚集状态、ΔH的“＋、－”和单位。

（3）对于相同反应，ΔH的数值必须与化学计量数对应。

4．实例

8g甲烷完全燃烧生成液态水时放出445kJ的热量，该反应的热化学方程式为CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l）　ΔH＝－890kJ·mol－1。

1．1g氢气在氧气中燃烧生成液态水，放出142.9kJ的热量，表示该反应的热化学方程式是（　　）

A．H2（g）＋

O2（g）===H2O（l）

　　　　　　　　ΔH＝－285.8kJ·mol－1

B．H2（g）＋

O2（g）===H2O（g）

　　　　　　　　ΔH＝－285.8kJ·mol－1

C．2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）　ΔH＝－285.8kJ

D．H2＋

O2===H2O　ΔH＝－285.8kJ·mol－1

解析：

选A　由1g氢气燃烧生成液态水放出142.9kJ的热量可知，1molH2燃烧生成液态水放出285.8kJ的热量，则ΔH＝－285.8kJ·mol－1。

2．写出下列反应的热化学方程式。

（1）N2（g）与H2（g）反应生成17gNH3（g），放出46.1kJ热量。

________________________________________________________________________

（2）1molC2H5OH（l）完全燃烧生成CO2（g）和H2O（l），放出1366.8kJ热量。

________________________________________________________________________

（3）1molCO完全转化为CO2放出283kJ的热量。

________________________________________________________________________

（4）24gC（s）与足量H2O（g）反应生成CO（g）和H2（g），吸收262.6kJ热量。

________________________________________________________________________

解析：

（1）1molN2（g）与3molH2（g）完全反应生成2molNH3（g）时放出的热量为46.1kJ×2＝92.2kJ。

（2）C2H5OH燃烧的化学方程式为C2H5OH＋3O2===2CO2＋3H2O，故C2H5OH（l）完全燃烧生成CO2和H2O（l）的热化学方程式为C2H5OH（l）＋3O2（g）===2CO2（g）＋3H2O（l）　ΔH＝－1366.8kJ·mol－1。

（3）CO转化为CO2的化学方程式为2CO＋O2===2CO2,2molCO生成CO2放出热量为2×283kJ＝566kJ，则反应的热化学方程式为2CO（g）＋O2（g）===2CO2（g）　ΔH＝－566kJ·mol－1。

（4）1molC（s）与足量H2O（g）反应生成CO（g）和H2（g）吸收的热量为

＝131.3kJ。

答案：

（1）N2（g）＋3H2（g）===2NH3（g）

ΔH＝－92.2kJ·mol－1

（2）C2H5OH（l）＋3O2（g）===2CO2（g）＋3H2O（l）

ΔH＝－1366.8kJ·mol－1

（3）2CO（g）＋O2（g）===2CO2（g）

ΔH＝－566kJ·mol－1

（4）C（s）＋H2O（g）===CO（g）＋H2（g）

ΔH＝＋131.3kJ·mol－1

[方法技巧]

热化学方程式的书写步骤与注意事项

1.书写“三”步骤

（1）写出配平的化学方程式。

（2）注明物质的聚集状态。

（3）写出ΔH的数值、单位及符号。

2.注意“五”事项

（1）要在物质的化学式后面用括号注明各物质的聚集状态。

一般用英文字母g、l和s分别表示气态、液态和固态，水溶液中的溶质则用aq表示。

（2）ΔH的单位是kJ·mol－1。

（3）根据焓的性质，对于相同物质的反应，当化学计量数不同时，其ΔH也不同。

若化学方程式中各物质的化学计量数加倍，则ΔH的数值也加倍。

（4）热化学方程式中不用“↑”“↓”，“===”上不用标明反应条件。

（5）必须标明ΔH的符号，放热反应ΔH为“－”，吸热反应ΔH为“＋”，正负号不可省略。

1．中和反应反应热（简称中和热）

（1）概念：

在稀溶液中，强酸和强碱发生中和反应生成1_mol水所放出的热量。

（2）表示方法：

H＋（aq）＋OH－（aq）===H2O（l）

ΔH＝－57.3_kJ·mol－1。

2．中和反应反应热的测定

（1）实验用品

仪器

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

试剂

0.50mol·L－1盐酸、0.55mol·L－1NaOH溶液

（2）实验装置

设计实验装置如下图：

（3）测定步骤

（4）数据处理

ΔH＝－

kJ·mol－1其中（m1＋m2）表示溶液质量，c为比热容，c＝4.8J·（g·℃）－1。

（5）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读取中和反应的温度（t2）是反应混合液的最高温度。

⑤测定中和热不能用弱酸或弱碱，因弱酸、弱碱电离时吸收热量而使测量数值偏低。

⑥中和热的数值是57.3kJ·mol－1，测定时与强酸、强碱的用量无关。

1．在测定中和热的实验中，下列说法正确的是（　　）

A．使用环形玻璃搅拌棒是为了加快反应速率，减小实验误差

B．为了准确测定反应混合溶液的温度，实验中温度计水银球应与小烧杯底部接触

C．用0.55mol·L－1NaOH溶液分别与0.50mol·L－1的盐酸、醋酸溶液反应，如所取的溶液体积相等，则测得的中和热数值相同

D．在测定中和热实验中需要使用的仪器有托盘天平、量筒、烧杯、滴定管、温度计

解析：

选A　B项中水银球应浸入溶液中但不与烧杯底接触；C项中盐酸是强酸，醋酸是弱酸，当醋酸和NaOH溶液反应时，需不断地电离出H＋，而电离过程中要吸收热量，故反应放出的热量会减少，导致测得的中和热数值不相同；D项实验中不用托盘天平、滴定管。

2．实验室利用如图装置进行中和热的测定。

回答下列问题：

（1）为准确测定实验数据，起始时盐酸与烧碱温度相同，而终止温度与起始温度之差（t1－t2）分别为①2.3℃，②2.4℃，③2.9℃，则最终代入计算式的温度差的平均值为________℃。

（2）在操作正确的前提下提高中和热测定的准确性的关键是________________________________________________________________________。

（3）如果用0.50mol·L－1的盐酸和氢氧化钠固体进行实验，则实验中所测出的“中和热”的热值将________（填“偏大”“偏小”或“不变”）。

解析：

（1）所测温度2.9℃与其他温度相差太大，应舍去，代入计算式的温度差应取①和②的平均值。

（2）该实验的关键是温度的测定，在操作正确的前提下提高中和热测定的准确性的关键是提高装置的保温效果。

（3）因为固体NaOH溶于水放热，所以如果用0.50mol·L－1的盐酸和氢氧化钠固体进行实验，则实验中所测出的“中和热”的热值将偏大。

答案：

（1）2.35　

（2）提高装置的保温效果　（3）偏大

[方法技巧]

中和热测量的误差分析

（1）分析误差原理

根据中和热ΔH（即生成1mol水时的反应热）计算公式：

ΔH＝

＝

，若实验过程导致放热（Q）变小，则中和热（ΔH）偏大；反之若实验过程导致放热（Q）变大，则中和热（ΔH）偏小。

（2）产生误差原因

①量取溶液的体积不准确。

②温度计的读数有误。

③实验过程中有液体溅在外面。

④混合酸、碱溶液时，动作缓慢。

⑤隔热操作不到位，致使实验过程中热量损失。

⑥测过盐酸后的温度计未用水清洗便立即去测碱的温度。

[三级训练·节节过关]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

1．热化学方程式中化学式的右边要注明物质状态，主要因为（　　）

A．物质呈现的状态与反应热有关

B．可以具体说明反应进行的情况

C．物质呈现的状态与生成什么物质有关

D．说明反应条件

解析：

选A　注明物质状态的主要原因是因为反应热与反应物和生成物的状态有关。

2．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－1

B．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

解析：

选C　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，一般实验要重复操作，所以至少6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。

3．已知燃烧7.80g乙炔（C2H2）气体生成二氧化碳气体和液态水时，放出389.9kJ的热量，则下列有关乙炔气体燃烧的热化学方程式中，正确的是（　　）

A．2C2H2（g）＋5O2（g）===4CO2（g）＋2H2O（l）

ΔH＝－389.9kJ·mol－1

B．2C2H2（g）＋5O2（g）===4CO2（g）＋2H2O（g）

ΔH＝－2599.3kJ·mol－1

C．C2H2（g）＋

O2（g）===2CO2（g）＋H2O（l）

ΔH＝－1299.7kJ·mol－1

D．2C2H2（g）＋5O2（g）===4CO2（g）＋2H2O（l）

ΔH＝－1299.7kJ·mol－1

解析：

选C　n（C2H2）＝

＝0.3mol，则1molC2H2完全燃烧生成CO2（g）和H2O（l）放出的热量为

≈1299.7kJ，而2molC2H2完全燃烧生成CO2（g）和H2O（l），放出的热量为2599.3kJ，故正确选项为C，B项中H2O的聚集状态错误。

4．用50mL0.50mol·L－1盐酸与50mL0.55mol·L－1NaOH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，图中尚缺少的一种玻璃用品是________________________。

（2）大烧杯上如不盖硬纸板，求得的中和热数值________（填“偏大”“偏小”或“无影响”）。

（3）如果用60mL0.50mol·L－1盐酸与50mL0.55mol·L－1NaOH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”），所求中和热________（填“相等”或“不相等”），简述理由：

_______________________________________________

________________________________________________________________________。

（4）用相同浓度和体积的氨水（NH3·H2O）代替NaOH溶液进行上述实验，测得的中和热的数值会__________（填“偏大”“偏小”或“无影响”）。

解析：

（3）中和热是指在稀溶液中，强酸与强碱发生中和反应生成1mol水时放出的热量，与酸碱的用量无关，因而所求中和热数值相等。

（4）由于NH3·H2O电离时吸热，所以测得的中和热的数值偏小。

答案：

（1）环形玻璃搅拌棒　

（2）偏小

（3）不相等　相等　中和热是指强酸跟强碱发生中和反应生成1molH2O所放出的热量，与酸碱的用量无关　（4）偏小

1．热化学方程式C（s）＋H2O（g）===CO（g）＋H2（g）　ΔH＝＋131.3kJ·mol－1表示（　　）

A．碳和水反应吸收131.3kJ能量

B．1mol碳和1mol水反应生成1mol一氧化碳和1mol氢气并吸收131.3kJ热量

C．1mol固态碳和1mol水蒸气反应生成1mol一氧化碳气体和1mol氢气，吸收热量131.3kJ

D．1个固态碳原子和1分子水蒸气反应吸热131.3kJ

解析：

选C　根据热化学方程式的意义可知C项正确。

2．甲烷是一种高清洁的新能源，0.25mol甲烷完全燃烧生成液态水时放出222.5kJ热量，则下列热化学方程式中正确的是（　　）

A．2CH4（g）＋4O2（g）===2CO2（g）＋4H2O（l）ΔH＝＋890kJ·mol－1

B．CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l）ΔH＝＋890kJ·mol－1

C．CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l）ΔH＝－890kJ·mol－1

D．2CH4（g）＋4O2（g）===2CO2（g）＋4H2O（l）ΔH＝－890kJ·mol－1

解析：

选C　0.25mol甲烷完全燃烧放出222.5kJ的热量，则1mol甲烷完全燃烧放出890kJ的热量。

3．在进行中和热的测定中，下列操作错误的是（　　）

A．反应前酸、碱溶液的温度要相同

B．环形玻璃棒搅拌能加快反应速率，减少实验误差

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，可以使酸或碱适当过量

解析：

选C　A项，反应前酸、碱溶液温度要相同，不同时误差较大，正确；B项，环形玻璃棒搅拌能加快反应速率，减小实验误差，正确；C项，分次加入混合时，容易造成热量损失，使测定结果不准确，错误；D项，为了使反应进行更完全，可以使酸（碱）适当过量，正确。

4．下列热化学方程式书写不正确的是（　　）

A.

H2（g）＋

Cl2（g）===HCl（g）

ΔH＝－91.5kJ·mol－1

B.

H2（g）＋

Cl2（g）===HCl（g）

ΔH＝＋91.5kJ·mol－1

C．H2（g）＋Cl2（g）===2HCl（g）ΔH＝－183kJ·mol－1

D．2HCl（g）===H2（g）＋Cl2（g）ΔH＝＋183kJ·mol－1

解析：

选B　本题数据不需要计算，但一定要注意符号是“＋”还是“－”。

H2和Cl2化合时放热。

5．下列说法正确的是（　　）

A．中和热是强酸与强碱反应放出的热量

B．1mol酸与1mol碱完全反应放出的热量是中和热

C．在稀溶液中，强酸与强碱发生中和反应生成1molH2O（l）时的反应热叫做中和热

D．测定中和热时可用稀硫酸和稀Ba（OH）2溶液

解析：

选C　中和热是指稀酸、稀碱发生中和反应生成1molH2O（l）时的反应热，C项正确；H2SO4与Ba（OH）2溶液反应时，除生成水外，还有BaSO4生成，所以其反应热不是中和热，D项错误。

6．已知H2（g）＋Cl2（g）===2HCl（g）　ΔH＝－184.6kJ·mol－1，则

H2（g）＋

Cl2（g）===HCl（g）的ΔH为（　　）

A．＋184.6kJ·mol－1　　　　B．－92.3kJ·mol－1

C．－369.2kJ·mol－1D．＋92.3kJ·mol－1

解析：

选B　热化学方程式中各物质的化学计量数只表示该物质的物质的量，当化学计量数减半时，反应热也减半。

7．含NaOH20.0g的稀溶液与足量的稀盐酸反应，放出28.7kJ的热量，表示该反应的热化学方程式是（　　）

A．NaOH（aq）＋HCl（aq）===NaCl（aq）＋H2O（l）ΔH＝＋28.7kJ·mol－1

B．NaOH（aq）＋HCl（aq）===NaCl（aq）＋H2O（l）ΔH＝－28.7kJ·mol－1

C．NaOH（aq）＋HCl（aq）===NaCl（aq）＋H2O（l）ΔH＝＋57.4kJ·mol－1

D．NaOH（aq）＋HCl（aq）===NaCl（aq）＋H2O（l）ΔH＝－57.4kJ·mol－1

解析：

选D　含NaOH20.0g的稀溶液与足量的稀盐酸反应，放出28.7kJ的热量，则含1molNaOH的稀溶液与足量稀盐酸反应，放出54.7kJ的热量。

A项，焓变的符号应为“－”、数值与化学计量数不对应，错误；B项，焓变的数值与化学计量数不对应，错误；C项，焓变的符号应为“－”，错误；D项正确。

8．已知在25℃、101kPa下，0.5mol辛烷C8H18燃烧生成二氧化碳和液态水时放出2759kJ热量。

表示上述反应的热化学方程式正确的是（　　）

A．C8H18（l）＋

O2（g）===8CO2（g）＋9H2O（g）

ΔH＝－48.40kJ·mol－1

B．C8H18（l）＋

O2（g）===8CO2（g）＋9H2O（l）

ΔH＝－5518kJ·mol－1

C．C8H18（l）＋

O2（g）===8CO2（g）＋9H2O（l）

ΔH＝＋5518kJ·mol－1

D．2C8H18（l）＋25O2（g）===16CO2（g）＋18H2O（l）

ΔH＝＋11036kJ·mol－1

解析：

选B　1molC8H18燃烧放出热量2759kJ×2＝5518kJ，2molC8H18燃烧放出热量为11036kJ，一定要注意符号是“＋”还是“－”。

9．写出下列反应的热化学方程式：

（1）1molC2H4（g）与适量O2（g）反应，生成CO2（g）和H2O（l），放出1411kJ的热量。

________________________________________________________________________。

（2）1molAl（s）与适量O2（g）发生反应，生成Al2O3（s），放出834.9kJ的热量。

________________________________________________________________________。

（3）23g某液态有机物和一定量的氧气混合点燃，恰好完全反应，生成27g液态水和22.4LCO2（标准状况）并放出683.5kJ的热量。

________________________________________________________________________。

解析：

结合题意，首先确定某液态有机物的化学式为C2H6O，书写出化学方程式后注明每种物质的状态，再计算ΔH即可。

答案：

（1）C2H4（g）＋3O2（g）===2CO2（g）＋2H2O（l）　ΔH＝－1411kJ·mol－1

（2）2Al（s）＋

O2（g）===Al2O3（s）　ΔH＝－1669.8kJ·mol－1

（3）C2H6O（l）＋3O2（g）===2CO2（g）＋3H2O（l）　ΔH＝－1367kJ·mol－1

10．在量热计中（如图所示）将100mL0.50mol·L－1的CH3COOH溶液与100mL0.55mol·L－1NaOH溶液混合，温度从298.0K升高到300.7K，已知量热计的热容常数（量热计各部件温度每升高1K所需要的热量）是150.5J/K，溶液密度均为1g·mL－1，充分混合后溶液的比热容c＝4.184J/（g·K）。

（1）试求CH3COOH与NaOH发生中和反应的反应热ΔH。

_______________________。

（2）CH3COOH的中和反应反应热的文献值为－56.1kJ·mol－1，你认为

（1）中测得的实验值出现偏差可能的原因是___________________________________________________

________________________________________________________________________。

（3）实验中NaOH过量的目的是___________________________________________。

（4）你认为CH3COOH与HCl的中和反应反应热数值相比________较大，其原因是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

解析：

（1）根据题中所给信息可推算出酸和碱的物质的量，酸为0.050mol，碱为0.055mol，可知碱是过量的，应以酸的量计算，算出生成0.050mol水时放出的热量，进而算出生成1mol水时放出的热量，即可得出CH3COOH与NaOH发生中和反应的反应热：

ΔH＝－

≈－5.33×104J·mol－1＝－53.3kJ·mol－1。

（2）本实验方法测得的CH3COOH的中和反应反应热小于文献值，原因可能有以下几个方面：

①量热计的保温瓶绝热效果不好；②酸碱溶液混合不迅速；③温度计不够精确等。

（3）过量的碱能保证CH3COOH完全被中和，从而提高实验准确度。

（4）CH3COOH是弱酸，只是少部分电离，发生电离时要吸热，故反应时放热较少。

答案：

（1）ΔH＝－53.3kJ·mol－1　

（2）①量