选一1.1.2 化学反应与热能 反应热 焓变 人教版（2019）化学高一选择性必修一 WJ化学研究院（35张ppt）
文档属性
| 名称 | 选一1.1.2 化学反应与热能 反应热 焓变 人教版（2019）化学高一选择性必修一 WJ化学研究院（35张ppt） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 14.3MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2022-05-20 07:15:48 | ||
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文档简介
(共35张PPT)
选择性必修一 化学反应与热能
反应热 焓变
第一章
WJ化学研究院
Institute of Chemistry
2022
素养目标
1.通过实验探究,认识常见的吸热反应和放热反应,并能从化学键的断裂和形成的角度及反应物和生成物具有的总能量的相对大小的角度,领会化学反应中能量变化的原因,发展宏观辨识与微观探析、科学探究与创新意识等学科核心素养。
2.了解人类能源利用的历史和前景,发展科学态度与社会责任等学科核心素养。
生产和生活都离不开化学能
化学电源提供动力
生命活动由ATP供能
1. 化学反应中的变化
(1) 化学反应中的两大变化： 变化和 变化。
(2) 化学反应中的两大守恒： 守恒和 守恒。
(3) 化学反应中的能量转化形式： 、光能、电能等。通常主要表现为 的变化。
物质
能量
能量
质量
热能
热能
一、放热反应与吸热反应 都是化学反应
1.实验探究
(1)镁条和稀盐酸的反应
实验现象 有气泡产生;用温度计测量溶液温度,水银柱上升
离子反应 Mg+2H+===Mg2++H2↑
实验结论 活泼金属与酸的反应是放热反应
【自主梳理】
试验6-1
(2)Ba(OH)2·8H2O和氯化铵的反应
实验现象 闻到刺激性气味,烧杯壁发凉;木片和烧杯黏结在一起,混合物呈糊状
化学反应 Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl
===BaCl2+2NH3↑+10H2O
非氧化还原反应
实验结论 该反应是吸热反应
试验6-2
(3)记忆常见的放热反应和吸热反应
放热反应：①可燃物的燃烧；②酸碱中和反应；③大多数化合反应；④金属跟酸的置换反应；⑤物质的缓慢氧化等。
吸热反应：①大多数分解反应；②盐的水解；③Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应；④碳和水蒸气、C和CO2的反应等。
【微思考1】加热才能发生的反应一定是吸热反应,常温下进行的反应一定是放热反应,这种观点正确吗
提示 不正确。一个反应是吸热反应还是放热反应,与反应是否需要加热无关。碳和氧气需要加热到一定程度才能反应,但该反应是放热反应;常温下,NH4Cl晶体与Ba(OH)2·8H2O晶体的反应是吸热反应。
(1)需要加热才能进行的反应不一定都是吸热反应,如木炭的燃烧。
(2)常温下就能进行的反应不一定都是放热反应,如氢氧化钡晶体和氯化铵固体的反应。
(3)任何化学反应都伴随着能量变化,但能量变化不一定都表现为热量变化,还可能以声、光、电等形式表现出来。
(4)放出热量(或吸收热量)的物质变化过程不一定是放热反应(或吸热反应),如水蒸气冷凝为液态水放热,干冰升华吸热,它们不是放热反应或吸热反应,而是物理变化过程。
二.反应热(焓变)
知识梳理
ZHISHISHULI
1.反应热
在等温条件下,化学反应体系向环境释放或从环境吸收的热量,称为化学反应的热效应,简称反应热。
化学反应产生反应热的原因:
化学反应前后体系的内能发生了变化。
内能受温度、压强和物质的聚集状态等影响。
体系：反应物及发生的反应可看做一个反应体系，简称体系（又称系统）
环境：与体系相互影响的其他部分，如容器、空气等可看作环境
二.反应热(焓变)
(1)概念：在 条件下进行的反应的 。
符号： 。
单位： 或 。
(2)表示方法
(1)放热反应:其焓减小,ΔH为负值,即ΔH < 0。
(2)吸热反应:其焓增大,ΔH为正值,即ΔH > 0。
知识梳理
ZHISHISHULI
恒压
热效应
ΔH
kJ·mol－1
kJ/mol
2.放热反应和吸热反应的判断
(1)从反应物和生成物的总能量相对大小的角度分析，如图所示。
吸
放
【微思考2】有化学键断裂或形成的变化是否一定是化学变化
提示 不一定。如HCl溶于水发生电离有化学键断裂,或从浓盐酸中挥发出氯化氢气体有化学键形成,但这些变化都是物理变化。
化学反应中的能量变化决定于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。
(2)从反应热的量化参数——键能的角度分析
吸热
放热
>
<
(2)实例[以H2(g)+Cl2(g) === 2HCl(g)为例]
由图可知,1 mol H2分子中的化学键断裂吸收的能量是436 kJ,1 mol Cl2分子中的化学键断裂吸收的能量是243 kJ,2 mol HCl分子中的化学键形成时释放的能量是862 kJ,
则反应H2(g)+Cl2(g) === 2HCl(g)放出的能量为183 kJ。
(2)结论:化学键的断裂与形成时的能量变化是化学反应中能量变化的主要原因。
436 kJ+243 kJ-431 kJ×2=-183 kJ
3.理解反应历程与反应热的关系
图示
意义 a表示正反应的 能；b表示逆反应的 能。 c表示该反应的_____热。 ΔH 图1：ΔH＝(a－b) kJ·mol－1＝－c kJ·mol－1，表示 反应 图2：ΔH＝(a－b) kJ·mol－1＝c kJ·mol－1， 表示 反应 活化
活化
反应
放热
吸热
ΔH＝生成物的总能量－反应物的总能量
ΔH＝反应物的总键能之和－生成物的总键能之和
用催化剂，a ，b ，ΔH 。
降低
降低
不变
变式训练1某些化学键的键能(kJ·mol-1)如下表:
(1)1 mol H2在2 mol Cl2中燃烧,放出的热量为 kJ。
(2)在一定条件下,1 mol H2分别与足量的Cl2、Br2、I2反应,放出热量由多到少的顺序是 (填字母)。
A.Cl2>Br2>I2 B.I2>Br2>Cl2
化学键 H—H Br—Br I—I Cl—Cl H—Cl H—I H—Br
键能 436 193 151 243 431 299 366
183
A
431 kJ·mol-1×2 mol-436 kJ·mol-1× 1 mol+243 kJ·mol-1×1 mol=183 kJ
Q(HX)=2E(H—X)-E(H—H)-E(X—X),将题中数据代入计算可得:Q(HCl)>Q(HBr)>Q(HI)
答案 (1)183 (2)A
解析 (1)1 mol H2在2 mol Cl2中燃烧,参加反应的H2和Cl2的物质的量都是 1 mol,生成2 mol HCl,则放出的热量为431 kJ·mol-1×2 mol-436 kJ·mol-1× 1 mol+243 kJ·mol-1×1 mol=183 kJ。(2)反应H2+X2 === 2HX中,若1 mol H2和1 mol X2反应生成2 mol HX,就有1 mol H—H和1 mol X—X断裂,有2 mol H—X形成。放出的热量Q(HX)=2E(H—X)-E(H—H)-E(X—X),将题中数据代入计算可得:Q(HCl)>Q(HBr)>Q(HI)。故A正确。
例题：某温度时，N2与H2反应过程中的能量变化如下图所示。下列叙述正确的是( )
A. 1 mol N2与3 mol H2充分反应可以放出92 kJ的热量
B. b曲线是加入催化剂时的能量变化曲线
C. 加入催化剂，该反应的焓变减小
D. 正反应的活化能等于逆反应的活化能
【答案】 B
【解析】 N2与H2的反应是可逆反应，不能完全反应生成NH3，故放出的热量小于92 kJ，A错误；由图可看出，b中反应的活化能小，故b加入了催化剂，B正确；加入催化剂不能改变反应的焓变，C错误；由图可看出，正反应的活化能为508 kJ·mol-1，逆反应的活化能为600 kJ·mol-1，D错误。
【深化拓展】
化学反应中的能量变化
1.化学反应中能量变化的原因易错点归纳
(1)化学反应在物质变化的过程中一定伴随着能量变化,且遵循能量守恒定律。
(2)根据图示只能比较反应物的总能量和生成物的总能量高低,不能比较某种反应物与某种生成物的能量高低。
(3)一般情况下,键能越大，能量越低,物质越稳定。
2.键能是指断裂1 mol共价键时所吸收的能量,既可以利用化学键的键能计算具体反应中的能量变化,也可以根据化学反应中的能量变化计算某一种化学键的键能。
计算公式:
化学反应中的能量变化值=反应物的总键能—生成物的总键能。
计算出的数值如果为正值,意味着该反应为吸热反应;
计算出的数值如果是负值,意味着该反应为放热反应。
三、反应热的测定
(1)仪器:量热计。
(2)原理:根据体系的温度变化和有关物质的比热容来计算反应热。
中和反应反应热的测定
(1)装置及仪器:
(2)测定原理:
任务
中和反应反应热的测定
温度计
环形玻璃搅拌棒
c＝4.18 J·g－1·℃－1
＝4.18×10－3 kJ·g－1·℃－1；
n为生成H2O的物质的量。
实验步骤：测定中和反应的反应热
利用简易量热计测定室温下中和反应的反应热。
1、向小烧杯中加入50mL0.5 mol/L的盐酸，插入温度计，测量盐酸的温度，计入表中。
2、用另一个量筒量取50mL0.55 mol/L的NaOH溶液，并用温度计测量NaOH溶液温度，计入表中。
3、把套有盖板的温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯中，并把量筒中的NaOH溶液快速倒入小烧杯中，盖好盖板，搅拌，记录体系达到的最高温度，计入表中。
4、重复上述步骤三次
https://www./video/BV12Q4y1N7Sg t=392.0
实验要点
①作为量热的仪器装置，要尽量减少热量散失。
a.其保温隔热的效果一定要好，在两烧杯缝隙一定要塞满泡沫塑料(或纸条)；
b.小烧杯杯口与大烧杯杯口相平；
c.混合好后，迅速盖好装置盖子，减少热量的损失;
②所用药品浓度的配制须准确,用强酸和强碱溶液,而且要是稀溶液。
⑤记录最高温度
④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。
③盐酸和NaOH溶液浓度的配制必须准确，NaOH溶液的浓度必须稍大于盐酸的浓度，两者的浓度均宜小不宜大
误差分析
1． 隔 热 较 差
隔热较差有以下几种可能的原因：
① 混合酸碱后，未盖硬纸板，
② 大烧杯上的盖板（硬纸板）的小孔太大，
③ 实验装置中小烧杯周围的泡沫塑料或棉花未填满 ， ④ 向装有盐酸的烧杯中倒入氢氧化钠溶液时动作缓慢 。
△H偏大
2． 溶液浓度不准
HCl
C偏大
C偏小
△H偏小
△H偏大
注意△H＜0
NaOH
C偏大
C偏小
因氢氧化钠溶液本身就是过量的，浓度偏大;△H不变
0.50mol/L < c(NaOH)<0.55mol/L
c(NaOH) < 0.50mol/L
△H不变
△H偏大
任务三
中和反应反应热的测定
[问题探究]
1.用含0.5 mol H2SO4的浓硫酸和含1 mol HCl的稀盐酸分别与含1 mol NaOH的稀溶液发生反应,所测得的反应热相等吗
答案 不相等;因为浓硫酸稀释时会放热。
2.测定中和反应反应热的实验中引起误差的因素有哪些
答案 量热计的隔热效果差;量取溶液的体积不准确;配制的溶液浓度不准确;温度未到达最高点就读数;实验操作动作较慢等。
3.测定中和反应反应热的实验中为什么碱要稍过量
答案 碱过量是为了保证酸完全反应。
[深化拓展]
测定中和反应反应热的实验中需要注意的问题
(1)所用装置要尽可能做到保温、隔热;实验操作时动作要快,尽量减少热量的损失。
(2)所用溶液的配制必须准确,且浓度要小;为保证盐酸完全被氢氧化钠中和,要使氢氧化钠稍过量。
(3)实验中所用的盐酸和氢氧化钠溶液配好后要充分冷却至室温,才能使用。
(4)要使用同一支温度计,温度计读数要尽可能准确;水银球部位一定要完全浸没在溶液中,且要稳定一段时间后再读数,以提高测量的精度;两次读数的时间间隔要短,这样才能读到最高温度,即最终温度。
(5)实验中若用弱酸代替强酸,或用弱碱代替强碱,因中和过程中弱酸或弱碱的电离吸热,会使测得的反应热数值的绝对值偏小。
(6)可采用多次测量取平均值的方法,减小实验误差。
[素能应用]
典例350 mL 0.50 mol·L-1盐酸与50 mL 0.55 mol·L-1 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(101 kPa下,强酸稀溶液与强碱稀溶液反应生成1 mol H2O时放出的热量叫中和热)。回答下列问题:
(1)烧杯间填满碎泡沫塑料的作用是 。
(2)大烧杯上如不盖硬纸板,求得中和热的绝对值
(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
(3)实验中改用60 mL 0.50 mol·L-1盐酸与50 mL 0.55 mol·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: 。
减少实验过程中的热量损失
偏小
不相等
相等
因为中和热是指在稀溶液中强酸与强碱发生中和反应生成1 mol H2O时的反应热,与酸和碱的用量无关
三、化学反应中能量变化的应用
1.人类利用能源的三个阶段
2.化石能源的利用过程中亟待解决的问题
(1)化石能源短期内不可再生;(2)污染环境。
一是其短期内不可再生，储量有限，随着能源消费需求的不断增加，能源消费量与储量之间的矛盾日益突显；
二是煤和石油产品燃烧排放的粉尘、SO2、NOx、CO等是大气污染物的主要来源。
利用过程中面临两个问题
3.在燃料利用过程中,节能的主要环节
(1)燃料燃烧阶段——可通过改进锅炉的炉型和燃料空气比、清理积灰等方法提高燃料的燃烧效率;
(2)能量利用阶段——可通过使用节能灯,改进电动机的材料和结构,以及发电厂、钢铁厂余热与城市供热联产等措施促进能量循环利用,有效提高能量利用率。
4.新能源
(1)理想的新能源应具有:资源丰富、可以再生、对环境无污染等特点。
(2)人们比较关注的新能源:太阳能、风能、地热能、海洋能和氢能等。
知识梳理
(1)能源分类
(2)解决能源问题的措施
①提高能源的利用效率：
a.改善开采、运输、加工等各个环节；b.科学控制燃烧反应，使燃料充分燃烧。
②开发新能源：开发资源丰富、可以再生、没有污染或污染很小的新能源。
[自我检测]
1.正误判断
(1)化学变化过程是原子的重新组合过程。( )
(2)化学反应可分为吸热反应和放热反应。( )
(3)化学反应中的能量变化都是以热能形式表现出来的。( )
(4)吸热反应过程是化学能转变为热能的过程。( )
(5)生成物总能量高于反应物总能量的反应是吸热反应。( )
(6)测定中和反应反应热的实验中,应将稀碱溶液逐渐滴加到稀酸溶液中。( )
√
√
×
×
√
×
2.最新报道：科学家首次用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程的示意图如图：
下列说法正确的是
A.CO和O生成CO2是吸热反应
B.在该过程中，CO断键形成C和O
C.CO和O生成了具有极性共价键的CO2
D.状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与
O2反应的过程
√
(1)焓变与反应发生的条件、反应进行是否彻底无关。
(2)催化剂能降低反应所需活化能，但不影响焓变的大小。
(3)在化学反应中，反应物各原子之间的化学键不一定完全断裂。
练后反思
选择性必修一 化学反应与热能
反应热 焓变
第一章
WJ化学研究院
Institute of Chemistry
2022
素养目标
1.通过实验探究,认识常见的吸热反应和放热反应,并能从化学键的断裂和形成的角度及反应物和生成物具有的总能量的相对大小的角度,领会化学反应中能量变化的原因,发展宏观辨识与微观探析、科学探究与创新意识等学科核心素养。
2.了解人类能源利用的历史和前景,发展科学态度与社会责任等学科核心素养。
生产和生活都离不开化学能
化学电源提供动力
生命活动由ATP供能
1. 化学反应中的变化
(1) 化学反应中的两大变化： 变化和 变化。
(2) 化学反应中的两大守恒： 守恒和 守恒。
(3) 化学反应中的能量转化形式： 、光能、电能等。通常主要表现为 的变化。
物质
能量
能量
质量
热能
热能
一、放热反应与吸热反应 都是化学反应
1.实验探究
(1)镁条和稀盐酸的反应
实验现象 有气泡产生;用温度计测量溶液温度,水银柱上升
离子反应 Mg+2H+===Mg2++H2↑
实验结论 活泼金属与酸的反应是放热反应
【自主梳理】
试验6-1
(2)Ba(OH)2·8H2O和氯化铵的反应
实验现象 闻到刺激性气味,烧杯壁发凉;木片和烧杯黏结在一起,混合物呈糊状
化学反应 Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl
===BaCl2+2NH3↑+10H2O
非氧化还原反应
实验结论 该反应是吸热反应
试验6-2
(3)记忆常见的放热反应和吸热反应
放热反应：①可燃物的燃烧；②酸碱中和反应；③大多数化合反应；④金属跟酸的置换反应；⑤物质的缓慢氧化等。
吸热反应：①大多数分解反应；②盐的水解；③Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应；④碳和水蒸气、C和CO2的反应等。
【微思考1】加热才能发生的反应一定是吸热反应,常温下进行的反应一定是放热反应,这种观点正确吗
提示 不正确。一个反应是吸热反应还是放热反应,与反应是否需要加热无关。碳和氧气需要加热到一定程度才能反应,但该反应是放热反应;常温下,NH4Cl晶体与Ba(OH)2·8H2O晶体的反应是吸热反应。
(1)需要加热才能进行的反应不一定都是吸热反应,如木炭的燃烧。
(2)常温下就能进行的反应不一定都是放热反应,如氢氧化钡晶体和氯化铵固体的反应。
(3)任何化学反应都伴随着能量变化,但能量变化不一定都表现为热量变化,还可能以声、光、电等形式表现出来。
(4)放出热量(或吸收热量)的物质变化过程不一定是放热反应(或吸热反应),如水蒸气冷凝为液态水放热,干冰升华吸热,它们不是放热反应或吸热反应,而是物理变化过程。
二.反应热(焓变)
知识梳理
ZHISHISHULI
1.反应热
在等温条件下,化学反应体系向环境释放或从环境吸收的热量,称为化学反应的热效应,简称反应热。
化学反应产生反应热的原因:
化学反应前后体系的内能发生了变化。
内能受温度、压强和物质的聚集状态等影响。
体系：反应物及发生的反应可看做一个反应体系，简称体系（又称系统）
环境：与体系相互影响的其他部分，如容器、空气等可看作环境
二.反应热(焓变)
(1)概念：在 条件下进行的反应的 。
符号： 。
单位： 或 。
(2)表示方法
(1)放热反应:其焓减小,ΔH为负值,即ΔH < 0。
(2)吸热反应:其焓增大,ΔH为正值,即ΔH > 0。
知识梳理
ZHISHISHULI
恒压
热效应
ΔH
kJ·mol－1
kJ/mol
2.放热反应和吸热反应的判断
(1)从反应物和生成物的总能量相对大小的角度分析，如图所示。
吸
放
【微思考2】有化学键断裂或形成的变化是否一定是化学变化
提示 不一定。如HCl溶于水发生电离有化学键断裂,或从浓盐酸中挥发出氯化氢气体有化学键形成,但这些变化都是物理变化。
化学反应中的能量变化决定于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。
(2)从反应热的量化参数——键能的角度分析
吸热
放热
>
<
(2)实例[以H2(g)+Cl2(g) === 2HCl(g)为例]
由图可知,1 mol H2分子中的化学键断裂吸收的能量是436 kJ,1 mol Cl2分子中的化学键断裂吸收的能量是243 kJ,2 mol HCl分子中的化学键形成时释放的能量是862 kJ,
则反应H2(g)+Cl2(g) === 2HCl(g)放出的能量为183 kJ。
(2)结论:化学键的断裂与形成时的能量变化是化学反应中能量变化的主要原因。
436 kJ+243 kJ-431 kJ×2=-183 kJ
3.理解反应历程与反应热的关系
图示
意义 a表示正反应的 能；b表示逆反应的 能。 c表示该反应的_____热。 ΔH 图1：ΔH＝(a－b) kJ·mol－1＝－c kJ·mol－1，表示 反应 图2：ΔH＝(a－b) kJ·mol－1＝c kJ·mol－1， 表示 反应 活化
活化
反应
放热
吸热
ΔH＝生成物的总能量－反应物的总能量
ΔH＝反应物的总键能之和－生成物的总键能之和
用催化剂，a ，b ，ΔH 。
降低
降低
不变
变式训练1某些化学键的键能(kJ·mol-1)如下表:
(1)1 mol H2在2 mol Cl2中燃烧,放出的热量为 kJ。
(2)在一定条件下,1 mol H2分别与足量的Cl2、Br2、I2反应,放出热量由多到少的顺序是 (填字母)。
A.Cl2>Br2>I2 B.I2>Br2>Cl2
化学键 H—H Br—Br I—I Cl—Cl H—Cl H—I H—Br
键能 436 193 151 243 431 299 366
183
A
431 kJ·mol-1×2 mol-436 kJ·mol-1× 1 mol+243 kJ·mol-1×1 mol=183 kJ
Q(HX)=2E(H—X)-E(H—H)-E(X—X),将题中数据代入计算可得:Q(HCl)>Q(HBr)>Q(HI)
答案 (1)183 (2)A
解析 (1)1 mol H2在2 mol Cl2中燃烧,参加反应的H2和Cl2的物质的量都是 1 mol,生成2 mol HCl,则放出的热量为431 kJ·mol-1×2 mol-436 kJ·mol-1× 1 mol+243 kJ·mol-1×1 mol=183 kJ。(2)反应H2+X2 === 2HX中,若1 mol H2和1 mol X2反应生成2 mol HX,就有1 mol H—H和1 mol X—X断裂,有2 mol H—X形成。放出的热量Q(HX)=2E(H—X)-E(H—H)-E(X—X),将题中数据代入计算可得:Q(HCl)>Q(HBr)>Q(HI)。故A正确。
例题：某温度时，N2与H2反应过程中的能量变化如下图所示。下列叙述正确的是( )
A. 1 mol N2与3 mol H2充分反应可以放出92 kJ的热量
B. b曲线是加入催化剂时的能量变化曲线
C. 加入催化剂，该反应的焓变减小
D. 正反应的活化能等于逆反应的活化能
【答案】 B
【解析】 N2与H2的反应是可逆反应，不能完全反应生成NH3，故放出的热量小于92 kJ，A错误；由图可看出，b中反应的活化能小，故b加入了催化剂，B正确；加入催化剂不能改变反应的焓变，C错误；由图可看出，正反应的活化能为508 kJ·mol-1，逆反应的活化能为600 kJ·mol-1，D错误。
【深化拓展】
化学反应中的能量变化
1.化学反应中能量变化的原因易错点归纳
(1)化学反应在物质变化的过程中一定伴随着能量变化,且遵循能量守恒定律。
(2)根据图示只能比较反应物的总能量和生成物的总能量高低,不能比较某种反应物与某种生成物的能量高低。
(3)一般情况下,键能越大，能量越低,物质越稳定。
2.键能是指断裂1 mol共价键时所吸收的能量,既可以利用化学键的键能计算具体反应中的能量变化,也可以根据化学反应中的能量变化计算某一种化学键的键能。
计算公式:
化学反应中的能量变化值=反应物的总键能—生成物的总键能。
计算出的数值如果为正值,意味着该反应为吸热反应;
计算出的数值如果是负值,意味着该反应为放热反应。
三、反应热的测定
(1)仪器:量热计。
(2)原理:根据体系的温度变化和有关物质的比热容来计算反应热。
中和反应反应热的测定
(1)装置及仪器:
(2)测定原理:
任务
中和反应反应热的测定
温度计
环形玻璃搅拌棒
c＝4.18 J·g－1·℃－1
＝4.18×10－3 kJ·g－1·℃－1；
n为生成H2O的物质的量。
实验步骤：测定中和反应的反应热
利用简易量热计测定室温下中和反应的反应热。
1、向小烧杯中加入50mL0.5 mol/L的盐酸，插入温度计，测量盐酸的温度，计入表中。
2、用另一个量筒量取50mL0.55 mol/L的NaOH溶液，并用温度计测量NaOH溶液温度，计入表中。
3、把套有盖板的温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯中，并把量筒中的NaOH溶液快速倒入小烧杯中，盖好盖板，搅拌，记录体系达到的最高温度，计入表中。
4、重复上述步骤三次
https://www./video/BV12Q4y1N7Sg t=392.0
实验要点
①作为量热的仪器装置，要尽量减少热量散失。
a.其保温隔热的效果一定要好，在两烧杯缝隙一定要塞满泡沫塑料(或纸条)；
b.小烧杯杯口与大烧杯杯口相平；
c.混合好后，迅速盖好装置盖子，减少热量的损失;
②所用药品浓度的配制须准确,用强酸和强碱溶液,而且要是稀溶液。
⑤记录最高温度
④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。
③盐酸和NaOH溶液浓度的配制必须准确，NaOH溶液的浓度必须稍大于盐酸的浓度，两者的浓度均宜小不宜大
误差分析
1． 隔 热 较 差
隔热较差有以下几种可能的原因：
① 混合酸碱后，未盖硬纸板，
② 大烧杯上的盖板（硬纸板）的小孔太大，
③ 实验装置中小烧杯周围的泡沫塑料或棉花未填满 ， ④ 向装有盐酸的烧杯中倒入氢氧化钠溶液时动作缓慢 。
△H偏大
2． 溶液浓度不准
HCl
C偏大
C偏小
△H偏小
△H偏大
注意△H＜0
NaOH
C偏大
C偏小
因氢氧化钠溶液本身就是过量的，浓度偏大;△H不变
0.50mol/L < c(NaOH)<0.55mol/L
c(NaOH) < 0.50mol/L
△H不变
△H偏大
任务三
中和反应反应热的测定
[问题探究]
1.用含0.5 mol H2SO4的浓硫酸和含1 mol HCl的稀盐酸分别与含1 mol NaOH的稀溶液发生反应,所测得的反应热相等吗
答案 不相等;因为浓硫酸稀释时会放热。
2.测定中和反应反应热的实验中引起误差的因素有哪些
答案 量热计的隔热效果差;量取溶液的体积不准确;配制的溶液浓度不准确;温度未到达最高点就读数;实验操作动作较慢等。
3.测定中和反应反应热的实验中为什么碱要稍过量
答案 碱过量是为了保证酸完全反应。
[深化拓展]
测定中和反应反应热的实验中需要注意的问题
(1)所用装置要尽可能做到保温、隔热;实验操作时动作要快,尽量减少热量的损失。
(2)所用溶液的配制必须准确,且浓度要小;为保证盐酸完全被氢氧化钠中和,要使氢氧化钠稍过量。
(3)实验中所用的盐酸和氢氧化钠溶液配好后要充分冷却至室温,才能使用。
(4)要使用同一支温度计,温度计读数要尽可能准确;水银球部位一定要完全浸没在溶液中,且要稳定一段时间后再读数,以提高测量的精度;两次读数的时间间隔要短,这样才能读到最高温度,即最终温度。
(5)实验中若用弱酸代替强酸,或用弱碱代替强碱,因中和过程中弱酸或弱碱的电离吸热,会使测得的反应热数值的绝对值偏小。
(6)可采用多次测量取平均值的方法,减小实验误差。
[素能应用]
典例350 mL 0.50 mol·L-1盐酸与50 mL 0.55 mol·L-1 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(101 kPa下,强酸稀溶液与强碱稀溶液反应生成1 mol H2O时放出的热量叫中和热)。回答下列问题:
(1)烧杯间填满碎泡沫塑料的作用是 。
(2)大烧杯上如不盖硬纸板,求得中和热的绝对值
(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
(3)实验中改用60 mL 0.50 mol·L-1盐酸与50 mL 0.55 mol·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: 。
减少实验过程中的热量损失
偏小
不相等
相等
因为中和热是指在稀溶液中强酸与强碱发生中和反应生成1 mol H2O时的反应热,与酸和碱的用量无关
三、化学反应中能量变化的应用
1.人类利用能源的三个阶段
2.化石能源的利用过程中亟待解决的问题
(1)化石能源短期内不可再生;(2)污染环境。
一是其短期内不可再生，储量有限，随着能源消费需求的不断增加，能源消费量与储量之间的矛盾日益突显；
二是煤和石油产品燃烧排放的粉尘、SO2、NOx、CO等是大气污染物的主要来源。
利用过程中面临两个问题
3.在燃料利用过程中,节能的主要环节
(1)燃料燃烧阶段——可通过改进锅炉的炉型和燃料空气比、清理积灰等方法提高燃料的燃烧效率;
(2)能量利用阶段——可通过使用节能灯,改进电动机的材料和结构,以及发电厂、钢铁厂余热与城市供热联产等措施促进能量循环利用,有效提高能量利用率。
4.新能源
(1)理想的新能源应具有:资源丰富、可以再生、对环境无污染等特点。
(2)人们比较关注的新能源:太阳能、风能、地热能、海洋能和氢能等。
知识梳理
(1)能源分类
(2)解决能源问题的措施
①提高能源的利用效率：
a.改善开采、运输、加工等各个环节；b.科学控制燃烧反应，使燃料充分燃烧。
②开发新能源：开发资源丰富、可以再生、没有污染或污染很小的新能源。
[自我检测]
1.正误判断
(1)化学变化过程是原子的重新组合过程。( )
(2)化学反应可分为吸热反应和放热反应。( )
(3)化学反应中的能量变化都是以热能形式表现出来的。( )
(4)吸热反应过程是化学能转变为热能的过程。( )
(5)生成物总能量高于反应物总能量的反应是吸热反应。( )
(6)测定中和反应反应热的实验中,应将稀碱溶液逐渐滴加到稀酸溶液中。( )
√
√
×
×
√
×
2.最新报道：科学家首次用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程的示意图如图：
下列说法正确的是
A.CO和O生成CO2是吸热反应
B.在该过程中，CO断键形成C和O
C.CO和O生成了具有极性共价键的CO2
D.状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与
O2反应的过程
√
(1)焓变与反应发生的条件、反应进行是否彻底无关。
(2)催化剂能降低反应所需活化能，但不影响焓变的大小。
(3)在化学反应中，反应物各原子之间的化学键不一定完全断裂。
练后反思