反应热的测量与计算
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《反应热的测量和计算》计算热值,实验为辅在我们的日常生活和工业生产中,能量的转化和利用是一个至关重要的问题。
而反应热作为化学反应中能量变化的重要指标,对于理解和优化化学反应过程具有重要意义。
今天,咱们就来好好聊聊反应热的测量和计算,特别是其中关于计算热值的部分。
首先,咱们得搞清楚啥是反应热。
简单来说,反应热就是化学反应在一定条件下放出或吸收的热量。
它的单位通常是焦耳(J)或者千焦耳(kJ)。
反应热的大小与反应物和生成物的种类、状态、物质的量以及反应条件等都有关系。
那怎么测量反应热呢?这就得靠实验啦。
常见的测量反应热的实验方法有很多,比如量热计法。
量热计就像是一个专门用来测量热量的“大盒子”,里面有各种精密的仪器和装置,能准确地测量出反应过程中吸收或放出的热量。
不过,咱们今天重点不是实验,而是计算。
那计算反应热都需要啥呢?这就得提到热力学第一定律,也就是能量守恒定律。
根据这个定律,我们可以通过反应物和生成物的能量变化来计算反应热。
接下来,咱们说说热值。
热值啊,就是单位质量(或者体积)的燃料在完全燃烧时所放出的热量。
常见的有固体燃料的热值、液体燃料的热值和气体燃料的热值。
计算热值可不是一件简单的事儿。
对于固体和液体燃料,我们通常用氧弹量热计来测量它们的热值。
先把一定质量的燃料放入氧弹中,然后在充满氧气的环境下让燃料完全燃烧。
通过测量燃烧前后系统的温度变化,再结合一些其他的数据,就能算出燃料的热值。
那气体燃料的热值怎么算呢?这就得用到一些专门的仪器和方法了。
比如说,我们可以通过燃气分析仪来测定气体燃料中各种成分的含量,然后根据每种成分的燃烧热来计算气体燃料的热值。
在计算反应热和热值时,还得注意一些问题。
比如说,反应是否完全进行,有没有副反应发生等等。
这些因素都会影响到计算结果的准确性。
为了更准确地计算反应热和热值,我们还得考虑一些热力学数据。
比如标准生成焓、标准燃烧焓等。
这些数据可以通过查阅相关的热力学手册或者数据库来获取。
反应热的测量与计算一、反应热的测定:1、中和热:________ ______________________________ 称为中和热。
①热量与温度变化的关系:Q=CmΔt (比热容C是定值,质量m可测定)②由于是稀溶液,则将溶液的比热容、密度都近似地取水的比热容和密度。
如果用同样的方法测定氢氧化钾溶液与盐酸反应、氢氧化钠溶液与硝酸反应的反应热,请预测其反应热是否相同?酸碱中和反应的实质:2、测量步骤:①用量筒量取50 mL0.5 mol/L盐酸,到入中, 测量并记录盐酸的。
②用另一量筒量取50 mL0.5 mol/L氢氧化钠溶液,测量并记录氢氧化钠溶液的温度(t2)③将量筒中的NaOH溶液中,立即,用,不断搅拌,观察温度计的变化,准确记录。
3、实验注意点:(1)温度计不能当搅拌棒用,搅拌要用环形玻璃搅拌棒。
测量混合液的温度时要随时读取温度值,记下最高温度。
(2)实验中盐酸和氢氧化钠溶液的的浓度须准确,宜小不宜大。
(3)实验中不能用弱酸、弱碱代替,因为弱电解质在电离过程中吸热。
(4)实验数据处理:一般做三组平行实验,取平均值代入公式计算。
(5)大小烧杯间填满碎纸条的作用是什么?(6)大烧杯上如不盖硬纸板,对求得中和热的数值有何影响?(7)测量酸的温度计为何要用水冲洗干净?冲洗后的溶液能否倒入小烧杯?。
(8)酸、碱混合时,为何要把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯而不能缓缓倒入?(9)为什么要重复实验三次,取测量所得数据的平均值作为计算依据(10)实验时所用盐酸及NaOH溶液的体积均为50mL,各溶液密度为1g/cm3,生成溶液的比热容C=4.18J/(g·℃),实验起始温度为t1℃,终止温度为t2℃。
试推断中和热的计算式:△H=___________________________________。
(11)将1L1mol/LNaOH溶液中加入稀醋酸、稀硫酸、稀硝酸、浓硫酸,恰好完全反应时的热效应分别为△H1、△H2、△H3、△H4;则四者的大小关系为二、盖斯定律概念:一个化学反应,不论是一步完成,还是分几步完成,其总的热效应是的。
反应热的计算方法反应热是指化学反应在一定条件下放出或吸收的热量。
它是化学反应热力学研究的重要内容之一,对于化学反应的研究和应用具有重要的意义。
在实际应用中,我们需要通过实验来测定反应热,然后根据测定结果来计算反应热。
本文将介绍反应热的计算方法。
一、反应热的测定方法反应热的测定方法有多种,其中最常用的方法是燃烧法和溶解法。
1. 燃烧法燃烧法是指将反应物燃烧,使其与氧气反应,从而放出热量,然后通过测量燃烧前后的温度差来计算反应热。
燃烧法适用于燃烧烃类化合物、烷基醇、烷基酸等有机物,以及金属和非金属元素等。
2. 溶解法溶解法是指将反应物溶解在水或其他溶剂中,使其与溶剂发生反应,从而放出或吸收热量,然后通过测量溶解前后的温度差来计算反应热。
溶解法适用于溶解盐类、酸碱等化合物。
反应热的计算方法有两种,即摩尔反应热计算法和质量反应热计算法。
1. 摩尔反应热计算法摩尔反应热是指单位摩尔反应物在一定条件下放出或吸收的热量。
摩尔反应热的计算公式为:ΔH = Q / n其中,ΔH为摩尔反应热,单位为kJ/mol;Q为反应放出或吸收的热量,单位为kJ;n为反应物的摩尔数。
例如,对于以下反应:2H2(g) + O2(g) → 2H2O(l) + 572kJ反应放出的热量为572kJ,反应物的摩尔数为2mol,因此该反应的摩尔反应热为:ΔH = 572kJ / 2mol = 286kJ/mol2. 质量反应热计算法质量反应热是指单位质量反应物在一定条件下放出或吸收的热量。
质量反应热的计算公式为:q = Q / m其中,q为质量反应热,单位为kJ/g;Q为反应放出或吸收的热量,单位为kJ;m为反应物的质量,单位为g。
例如,对于以下反应:2H2(g) + O2(g) → 2H2O(l) + 572kJ反应放出的热量为572kJ,反应物的质量为4g,因此该反应的质量反应热为:q = 572kJ / 4g = 143kJ/g三、反应热的应用反应热的应用非常广泛,例如:1. 工业生产反应热可以用于工业生产中的热力学计算,例如计算化学反应的热效率、热平衡等。
化学反应热的测定与计算方法化学反应热,指的是在化学反应中释放或吸收的能量。
准确测定和计算化学反应热对于研究化学反应的特性和速率,以及确定热力学参数等具有重要意义。
本文将介绍一些常见的化学反应热测定和计算方法。
一、燃烧法测定燃烧法是测定化学反应热的常用方法之一。
其原理是将待测物质完全燃烧,在封闭的容器中释放的热量与反应物质的燃烧热相等。
具体实验操作中,可以将待测物质与过量的氧气一同放置在一个容器中进行反应,通过测量容器内温度变化来计算反应热。
二、恒温搅拌法测定恒温搅拌法是一种通过测量反应溶液的温度变化来计算化学反应热的方法。
在这种方法中,反应溶液被放置在恒温搅拌器中,反应前后溶液温度的变化被记录下来。
通过根据热容和溶液的质量来计算反应热。
三、量热仪法测定量热仪法是一种非常精确的测定化学反应热的方法。
该方法利用专业的量热仪来测量反应体系的热变化。
量热仪能够精确地测量热量的吸收和释放,通过测量样品与热计的温度变化,并结合热容值和实验组分计算出化学反应的热变化。
这种方法通常被用于测定高温、高压以及危险性较大的反应。
四、计算方法当实验测定不可行时,可以通过计算方法来估算化学反应热。
常见的计算方法包括基于物质的相关物理性质以及反应物阳离子和阴离子键合能力的理论方法。
这些计算方法虽然不太精确,但在无法进行实验测定时提供了一种解决方案。
总的来说,化学反应热的测定与计算方法因反应体系的不同而有所不同。
燃烧法和恒温搅拌法适用于一部分化学反应,而量热仪法则可以应用于更广泛的反应。
当实验不可行时,可以通过计算方法对反应热进行估算。
这些方法的应用使得我们能够更深入地研究化学反应的性质和特性,为我们进一步探索化学世界提供了有力的工具。
1.1.2反应热的测量与计算
一、目标
1、了解化学反应热的测定方法。
2、知道盖斯定律的内容,能运用盖斯定律计算化学反应的反应热。
3、了解人类所面临的能源危机,认识节约能源、充分利用能源的重要意义。
了解化学在解决能源危机中的重要作用及常见的节能方法。
二、重点
运用盖斯定律计算反应热
三、难点
盖斯定律
四、过程
复习:热化学方程式书要注意哪些问题?
新授:
一、中和热
1、定义:
2、H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l);ΔH=-57.3KJ/mol
(1)含义:
(2)注意点:
思考:
(1)若稀醋酸与氢氧化钠溶液反应生成1mol水,ΔH -57.3KJ/mol;
(2)若浓硫酸与氢氧化钠溶液反应生成1mol水,ΔH -57.3KJ/mol;
(3)若稀盐酸与稀氨水反应生成1mol水,ΔH -57.3KJ/mol;
(4)若稀盐酸与氢氧化钠溶液反应生成2mol水,ΔH -57.3KJ/mol;
(5)若用20g氢氧化钠配成稀溶液与足量稀盐酸反应生成水,放出 KJ的热量;
(6)若用2mol硫酸配成稀溶液后与足量氢氧化钠溶液反应生水,放出 KJ的热量。
二、反应热的测定
1、原理
2、步骤
3、注意事项
三、盖斯定律
1、内容:
2、应用
例1:课本P8例2
练习:1、课本P8问题解决
2、P12练习与实践
3、
4、
5、6
四、燃烧热
1、定义:
在理解物质燃烧热的定义时,要注意以下几点:
练习:分析以下几个热化学方程式,哪个是表示固态碳和气态氢气燃烧时的燃烧热的?为什么?
A.C(s)+O2(g)===CO(g);ΔH=110.5 kJ/mol
B.C(s)+O2(g)===CO2(g);ΔH=-393.5 kJ/mol
C.2H2(g)+O2(g)===2H2O(l);ΔH=-571.6 kJ/mol
D.H2(g)+1/2O2(g)===H2O(g);ΔH=-241.8 kJ/mol
你能根据题中信息写出表示H2燃烧热的热化学方程式吗?
2、燃烧热的计算及应用
例题 1.在101 kPa时,1 mol CH4完全燃烧生成CO2和液态H2O,放出890.3 kJ的热量,CH4的燃烧热为多少? 1000 L CH4(标准状况)燃烧后所产生的热量为多少?
2.葡萄糖是人体所需能量的重要来源之一。
葡萄糖燃烧的热化学方程式为:C6H12O6(s)+6O2(g)===6CO2(g)+6H2O(l)ΔH=-2 800 kJ/mol葡萄糖在人体组织中氧化的热化学方程式与它燃烧的热化学方程式相同。
计算100 g葡萄糖在人体中完全氧化时所产生的热量。
1.下列有关热化学方程式及其叙述正确的是( )
A .氢气的燃烧热为-285.5 kJ/mol ,则水电解的热化学方程式为:
2H 2O(l)==2H 2(g)+O 2(g) ΔH =+285.5 KJ/mol
B .1 mol 甲烷完全燃烧生成CO 2和H 2O(l)时放出890 kJ 热量,它的热化学方程式为;
12CH 4(g)+O 2(g)===12
CO 2(g)+H 2O(l) ΔH =-445 KJ/mol C .已知2C(s)+O 2(g)===2CO(g) ΔH =-221 KJ/mol ,则C 的燃烧热为-110.5 KJ/mol
D .表示盐酸与NaOH 稀溶液反应的中和热的化学方程式为:
H +(aq)+OH -(aq)===H 2O(l) ΔH =-57.3 KJ/mol
HF 与NaOH 溶液反应:H +(aq)+OH -(aq)===H 2O(l) ΔH =-57.3 KJ/mol
2.肼(H 2NNH 2)是一种高能燃料,有关化学反应的能量变化如图
所示。
已知断裂1 mol 化学键所需的能量(kJ):N ≡N 为942、
O===O 为500、N —N 为154,则断裂1 mol N —H 键所需的能量(kJ)
是( )
A .194
B .391
C .516
D .658
3、已知化学反应:A 2(g)+B 2(g)===2AB(g)的能量变化如图所示,
判断下列叙述中正确的是( )
A .每生成2分子A
B 吸收b kJ 热量
B .该反应热ΔH =+(a -b )kJ ·mol -1
C .该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量
D .断裂1 mol A —A 和1 mol B —B 键,放出a kJ 能量
4.某反应的反应过程中能量变化如图所示(图中E 1表示正反应的活化
能,
E 2表示逆反应的活化能)。
下列有关叙述正确的是( )
A .该反应为放热反应
B .催化剂能改变该反应的焓变
C .催化剂能降低该反应的活化能
D .逆反应的活化能大于正反应的活化能
5. SF 6是一种优良的绝缘气体,分子结构中只存在S —F 键。
已知:
1 mol S(s)转化为气态硫原子吸收能量280 kJ ,断裂1 mol F —F 、
S —F 键需吸收的能量分别为160 kJ 、330 kJ ,则
S(s)+3F 2(g)===SF 6(g)的反应热ΔH 为( )
A .-1 780 kJ/mol
B .-1 220 kJ/mol
C .-450 kJ/mol
D .+430 kJ/mol
6.强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热效应为:H +(aq)+OH
-
(aq)===H 2O(l) ΔH =-57.3 kJ ·mol -1,醋酸溶液、浓硫酸、稀
硝酸分别与0.1 mol ·L -1的NaOH 溶液恰好完全反应放出的热量关
系图如下所示。
则下列描述正确的是( )
A .A 是稀硝酸与NaOH 溶液反应
B .B 是醋酸溶液与NaOH 溶液反应
C .b =5.73
D .C 是浓硫酸与NaOH 溶液反应
7.已知:H 2(g)+F 2(g)===2HF(g) ΔH =-546.6 kJ/mol ,下列说法不正确的是( )
A .44.8 L 氟化氢气体分解成22.4 L 的氢气和22.4 L 的氟气吸收546.6 kJ 热量
B .1 mol 氢气与1 mol 氟气反应生成2 mol 液态氟化氢放出的热量大于546.6 kJ
C .相同条件下,1 mol 氢气与1 mol 氟气的能量总和高于2 mol 氟化氢气体的能量
D .2 mol H —F 键的键能比1 mol H —H 键和1 mol F —F 键的键能之和大546.6 kJ
8.生产液晶显示器的过程中使用的化学清洗剂NF 3是一种温室气体,其存储能量的能力是CO 2的12000~20000倍,在大气中的寿命可长达740年之久,以下是几种化学键的键能:
下列说法中正确的是( ) A .过程N 2(g)―→2N(g)放出能量 B .过程N(g)+3F(g)―→NF 3(g)放出能量
C .反应N 2(g)+3F 2(g)===2NF 3(g)的ΔH >0
D .NF 3吸收能量后如果没有化学键的断裂与生成,仍可能发生化学反应
9.参照反应Br +H 2 → HBr +H 的能量与反应历程示意图,下列对上述反应叙述中正确的是( )
①反应热:过程Ⅰ>过程Ⅱ ②该反应为吸热反应 ③过程Ⅰ的
活化能为530 kJ ·mol -1 ④反应速率:过程Ⅱ>过程Ⅰ
A .①③
B .②④
C .②③
D .①④
10.为了合理利用化学能,确保安全生产,化工设计需要充分考虑
化学反应焓变,并采取相应措施。
化学反应的焓变通常用实验进行
测定,也可进行理论推算。
(1)实验测得:5 g 甲醇在氧气中完全燃烧,生成二氧化碳气体
和液态水时释放出113.5 kJ 的热量,试写出甲醇燃烧的热化学方程
式:____________。
(2)由气态基态原子形成1 mol 化学键释放的最低能量叫键能。
从化学键的角度分析,化学反应的过程就是反应物的化学键的破坏和生成物的化学键的形成过程。
在化学反应过程中,破坏旧化学键需要吸收
已知反应N 2(g)+3H 2(g)===2NH 3(g) Δ= kJ ·mol 。
试根据表中所列键能数据计算a 的数值,列
出简单的计算式:
___________________________________________________________________。